CN112023255B - 多功能植入式探针及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能植入式探针及其制备方法，上述多功能植入式探针包括：柔性基底；形成于柔性基底上的薄膜式发光器件，该薄膜式发光器件包括单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED；以及与所述薄膜式发光器件集成的功能器件，该功能器件包括以下至少一种：光电探测器、散热结构、波长选择结构、电化学传感器。上述植入式探针通过在柔性基底上集成薄膜式发光器件和功能器件，可以实现发光与散热、波长选择、电化学信号传感或光电探测中至少一种功能的集成，具有体积小、便携以及多功能的优点。

Description

多功能植入式探针及其制备方法

技术领域

本公开属于光学神经调控技术和生物医疗技术领域，涉及一种多功能植入式探针及其制备方法。

背景技术

生物组织中，大脑以及整个神经系统是生物体内最复杂、最精密的器官和系统之一，是由千万年来持续自然进化和选择产生的高效、低功耗的“处理器+存储器”，也是人工智能模仿的最佳模型，但人类对大脑的认知还处于非常初步的探索阶段。对于生物大脑组织以及神经作用机理的研究一直是研究热点和难点。开发新型的脑机交互技术，调控和检测单个神经元和特定神经核团的活动，并进一步理解大脑的运行机理，对于推进基础生物学研究、开发神经疾病治疗手段、实现高性能的类脑计算系统等都具有重要的意义。

目前针对神经系统采用的刺激方式包括：物理刺激和生物化学刺激。以生物化学方式来刺激、抑制、调节细胞和组织的功能，对神经活动的影响有限，并且对于神经类疾病治疗的临床效果并不理想。物理刺激包括：经颅电刺激、磁刺激、超声刺激等，具有直观有效且作用方式也更加简单的优点。但是这些技术试图从颅外用电场、磁场、超声等物理方式远程干预神经活体，其空间分辨率受到严重的制约(通常大于1mm)，难以对特定脑区、特定神经核团进行精准调控。另外，这些物理刺激与神经信号相互作用的原理也尚不明确。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种多功能植入式探针及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面提供了一种多功能植入式探针。上述植入式探针包括：柔性基底；形成于柔性基底上的薄膜式发光器件，以及与薄膜式发光器件集成的功能器件。上述薄膜式发光器件包括单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED，堆叠薄膜LED包括堆叠的至少两层薄膜LED，上述至少两层薄膜LED中各层薄膜LED的发光颜色为相同或不同。上述功能器件包括以下至少一种：散热结构、波长选择结构、电化学传感器以及光电探测器。

根据本公开的实施例，薄膜式发光器件与功能器件的集成方式为：堆叠或者并排设置，上述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

根据本公开的实施例，当薄膜式发光器件为堆叠薄膜LED，多功能植入式探针还包括：形成于柔性基底上的位置印记，上述堆叠薄膜LED与该位置印记对齐。

根据本公开的实施例，薄膜式发光器件包括：电极引线，用于连接薄膜式发光器件的电极与外部电路。薄膜式发光器件的侧壁形成有绝缘保护层，电极引线沿着薄膜式发光器件的电极所在表面和绝缘保护层引出至柔性基底表面。

根据本公开的实施例，上述绝缘保护层呈斜坡状分布。

根据本公开的实施例，堆叠薄膜LED包括自下而上堆叠的薄膜红光LED、滤光片、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED，其中，滤光片允许红光通过，阻挡绿光和蓝光通过。

根据本公开的实施例，多功能植入式探针用于植入生物组织内。当散热结构设置于薄膜式发光器件上表面时，散热结构的材料为对光透明的材料。波长选择结构用于对薄膜式发光器件进行特定出射波长的选择，波长选择结构设置于薄膜式发光器件的上表面或底部。电化学传感器包括：电化学电极，用于探测生物组织内的电化学信号。上述光电探测器用于探测生物组织内的光信号。

根据本公开的实施例，当散热结构设置于薄膜式发光器件上表面时，上述散热结构为非掺杂金刚石薄膜。

根据本公开的实施例，电化学传感器为两电极体系，上述电化学传感器除了包括电化学电极之外，还包括：对电极；其中，对电极集成于另一探针上，另一探针与多功能植入式探针的工作电极配合使用；或者，对电极与薄膜式发光器件并排设置，并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置；或者，电化学传感器为三电极体系，上述电化学传感器还包括：对电极和参比电极；其中，对电极和参比电极集成于另一探针上，另一探针与植入式探针的工作电极配合使用，或者，对电极和参比电极与薄膜式发光器件并排设置，并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

根据本公开的实施例，薄膜式发光器件为M个，M≥1。其中，当M≥2时，至少2个薄膜式发光器件间隔排布形成发光阵列，用于针对不同部位的生物组织区域实施独立的特定波长刺激；功能器件与至少2个薄膜式发光器件中的一个或多个进行堆叠或者并排设置，并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

根据本公开的实施例，上述多功能植入式探针还包括：封装层，封装于M个薄膜式发光器件和功能器件的外部。

根据本公开的实施例，上述多功能植入式探针还包括：微型控制电路，与多功能植入式探针电学连接，微型控制电路包括：光源驱动控制模块，用于控制多功能植入式探针中薄膜式发光器件的发光模式。

根据本公开的实施例，微型控制电路包括：无线通信模块，用于使微型控制电路与电子设备进行无线通信。

根据本公开的实施例，微型控制电路还包括：信号处理模块，用于对植入式探针中采集的电化学信号以及光-电信号中的至少一种进行处理。

根据本公开的实施例，微型控制电路还包括：供电模块，用于对光源驱动控制模块、信号处理模块及无线通信模块进行供电。

本公开的另一个方面提供了一种多功能植入式探针的制备方法。上述制备方法包括：准备刚性基底；在刚性基底上放置柔性基底；在所述柔性基底上形成薄膜式发光器件，所述薄膜式发光器件包括单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED，所述堆叠薄膜LED包括堆叠的至少两层薄膜LED，所述至少两层薄膜LED中各层薄膜LED的发光颜色为相同或不同；形成与所述薄膜式发光器件集成的功能器件，所述功能器件包括以下至少一种：散热结构、波长选择结构、电化学传感器以及光电探测器；以及分离所述刚性基底和所述柔性基底；

根据本公开的实施例，当薄膜式发光器件为堆叠薄膜LED，所述制备方法还包括：在柔性基底上形成位置印记，所述堆叠薄膜LED与所述位置印记对齐。

根据本公开的实施例，在柔性基底上形成位置印记，包括：在柔性基底上沉积印记材料，对印记材料进行光刻以得到位置印记，位置印记用于作为薄膜式发光器件对齐的标志物。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的植入式探针及其制备方法，具有以下有益效果：

(1)在柔性基底上将薄膜式发光器件和功能器件进行集成，薄膜式发光器件可以是单层薄膜LED，也可以是包含至少两层薄膜LED的堆叠薄膜LED，基于单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED可以发出所需要的波长范围的光，以对生物组织进行光学刺激，基于光电探测器、散热结构、波长选择结构、电化学传感器中至少一种功能器件与薄膜式发光器件进行集成，可以实现发光与散热、波长选择、电化学信号传感或光电探测中至少一种功能的集成，具有体积小、便携以及多功能的优点；

(2)堆叠薄膜LED中堆叠的各层薄膜LED的发光波段(颜色)可以相同或不同，可以是红光LED、绿光LED、蓝光LED、橙光LED、紫光LED等，通过对堆叠的各层LED的电流调控，例如对于三色堆叠薄膜LED来说，可以实现可见光内各种波长范围的发光(例如红、黄、绿、青、蓝、紫、白等)，从而在同一个生物组织的位点可以实现不同发光波长的刺激。在堆叠三色薄膜LED时，基于薄膜红光LED、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED的自下而上依序堆叠的方式，并且在薄膜红光LED与薄膜绿光LED之间设置有滤光片，滤光片允许特定波长穿透，例如允许红光穿透，阻挡蓝光和绿光穿透，可以有效阻止薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED发射的光向下方传输而被薄膜红光LED吸收影响薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED的发光效率，使薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED发射的光可以通过滤光片反射至上方，提升发光效率；另外红光波长最长可以穿过堆叠的薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED从上方透射出去。

(3)由于堆叠薄膜LED中各层薄膜LED较薄，操作时实现对齐很难，将薄膜LED放上去后反复校正位置可能会导致薄膜的损坏；通过形成位置印记，使得最底层薄膜LED能够基于该位置印记作为对齐的标志物，后续上层的薄膜LED以下层薄膜LED作为参考进行对齐，从而实现整个堆叠薄膜LED的对齐，避免各层的LED薄膜在堆叠时的错位问题。

(4)在堆叠的各层LED薄膜的侧壁形成的绝缘保护层一方面可以对各层LED薄膜之间起到绝缘，从而在输出信号时互相之间不会产生干扰，还避免了电极引线之间的交叉、接触等导致的短路或者性能失效等问题；另一方面基于在各色LED薄膜的侧壁形成绝缘保护膜，该绝缘保护膜在薄膜LED侧壁与柔性基底所在的水平面之间平滑过渡，在后续制备电极引线时，可以保证电极沉积的连续性，如果直接在LED薄膜的直角侧壁沉积电极材料，不能保证电极材料的连续性。

(5)包含微型控制电路的多功能植入式探针，由于微型控制电路具有轻便化、可无线通信的功能，上述多功能植入式探针可以对运动状态下的生物组织进行光学刺激及生物信号检测。

附图说明

图1为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针的结构示意图。

图2为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件包括单层薄膜LED的结构示意图。

图3为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件为堆叠薄膜LED的分解结构示意图。

图4为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件的(a)各层薄膜LED一侧的绝缘保护层的堆叠示意图，(b)各层薄膜LED的一侧的电极引线与绝缘保护层的位置关系示意图。

图5为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件和用于封装薄膜式发光器件的封装层的结构示意图。

图6为根据本公开一实施例所示的包括发光阵列的多功能植入式探针的结构示意图。

图7为根据本公开一实施例所示的包括封装层的多功能植入式探针的结构示意图。

图8为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件(a)处于关闭状态下，(b)发出红光，(c)发出黄光，(d)发出绿光，(e)发出青光，(f)发出蓝光，(g)发出紫光，以及(h)发出白光的实物图，图中的标尺为200μm。

图9为根据本公开一实施例所示多功能植入式探针中薄膜式发光器件的SEM图谱，图中的标尺为5μm。

图10为根据本公开一实施例所示的(a)红光薄膜LED、绿光薄膜LED、蓝光薄膜LED、三色LED不含滤光片和三色LED含有滤光片的结构示意图，(b)、(d)、(f)分别示意不同结构发出的红光、绿光、蓝光的外量子效率随电流变化的曲线，(c)、(e)、(g)分别示意不同结构发出红光、绿光、蓝光的多角度发光光谱图。

图11为根据本公开一实施例所示的(a)多功能植入式探针的应用场景示意图；(b)多功能植入式探针在脑组织中的发光信号传播的模拟结果；(c)为多功能植入式探针的显微镜照片；(d)为上述探针植入脑组织中运行的示意图，两个间隔设置的薄膜式发光器件可同步发光，以刺激两个不同的脑区域。

图12为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针的(a)结构及应用场景示意图；(b)在不同多巴胺浓度的水溶液中的循环伏安扫描曲线；(c)在不同浓度的多巴胺溶液中的电流响应信号曲线。

图13为根据本公开一实施例所示的包含微型控制电路的多功能植入式探针的结构框图。

【符号说明】

100-探针的结构；

11-柔性基底；

101-位置印记；

12-薄膜式发光器件；

1210-第一薄膜LED； 1211-第一绝缘保护层；

1212-第一电极引线；

1220-滤光片；

1230-第二薄膜LED； 1231-第二绝缘保护层；

1232-第二电极引线；

1240-第三薄膜LED； 1241-第三绝缘保护层；

1242-第三电极引线；

125-内部封装层；

131-散热结构； 132-波长选择结构；

1331-电化学电极； 1332-对电极；

134-光电探测器；

14-封装层；

200-微型控制电路；

210-光源驱动控制模块； 220-信号处理模块；

230-无线通信模块； 240-供电模块。

具体实施方式

基于新型微纳加工手段实现的植入式器件可作为神经调控的重要工具，通过微创手术植入生物体内后，可精准定位特定脑区和神经核团，有效的将生物神经系统与光、电等物理信号进行耦合，在针对神经元信号的监测与干预，以及神经系统的损伤修复等领域的应用都有巨大的潜力。但是已有的植入式器件缺乏特异性，不能对特定类型的神经元进行精准调控，这类“广谱”的刺激方式会带来一定的生物副作用。

通过光学的方式有选择的特异性调控神经活动，其设想最早由诺贝尔奖获得者弗朗西斯·克里克(Francis Crick)在1999年提出。近年来，随着基因编码技术的高速发展，光学神经调控，即“光遗传学”，已成为特异性调控神经活动的有效技术手段。采用植入式光电子器件与基因编码的光学标记相结合，可有效、特异性的精准控制或者检测相应的神经元或核团信号活动，可为深入研究神经系统的功能提供有力的支持。

传统的光遗传设备通常采用石英玻璃光纤，植入实验动物(如小鼠)脑组织内，与外界的一系列分立的光学元件进行组合，实现光学信号的输入与输出。然而已有的光遗传系统中仍然存在以下技术问题：(1)核心光电器件(光源、滤光片、探测器等等)采用商用元件组装而成，由于尺寸和重量的限制，置于动物体外，通过光纤与实验动物连接，对动物的自由活动造成了一定的限制，影响了人们对复杂动物行为(长距离快速活动，群体社交等等)的研究；(2)光纤仅能在末端输入输出特定波长的光信号，其功能过于单一，不能实现多位点、多光谱、多模态的神经信号调控与检测；(3)传统光纤采用石英玻璃材料，力学刚性较大，与柔软的脑组织不匹配，在实验中会带来较大的组织损伤；(4)活体动物在自由运动的状态下，光信号在波导中的传播稳定性会受到影响，产生较大的噪声。上述问题制约了光学系统的小型化、多功能化、稳定性和便携性，限制了光遗传调控技术在神经科学以及生物医疗中的进一步应用。

此外，发明人在实现本公开技术构思的过程中，发现要在柔性基底上堆叠薄膜LED或者将薄膜式发光器件和功能器件进行集成时有以下几个技术问题需要解决：(1)由于薄膜LED厚度很薄，多层薄膜LED在堆叠操作时实现对齐很难，将薄膜放上去后反复校正位置可能会导致薄膜的损坏；(2)由于各色薄膜LED具有各自的发光波段，在堆叠的过程中可能会发生相互影响而导致发光效率低；(3)各层薄膜LED堆叠后电极的引线可能会相互交叉或者重合，导致各层LED之间不能正常工作，器件的性能受到影响；(4)薄膜式发光器件与功能器件在进行堆叠或者并排设置时，各个器件如何实现不相互影响各自的性能，以及如何实现各自电极的引线不交叉、不连通短路或者其他电路问题。

有鉴于此，本公开实施例提供了一种植入式探针及其制备方法，在同一个生物组织的位点可以实现不同波长的发光，基于光电探测器、散热结构、波长选择结构、电化学传感器中至少一种功能器件与薄膜式发光器件进行集成，可以实现发光与散热、波长选择、电化学信号传感或光电探测中至少一种功能的集成，具有小型化、便携化、发光效率高以及多功能的优点。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开的第一个示例性实施例提供了一种多功能植入式探针，本实施例中，仅描述探针的结构，在第二个实施例中还描述与上述探针的结构电学连接的微型控制电路。

图1为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针的结构示意图。

根据本公开的实施例，参照图1所示，上述探针的结构100包括：柔性基底11；形成于柔性基底11上的薄膜式发光器件12，以及与薄膜式发光器件12集成的功能器件13。

根据本公开的实施例，柔性基底11可以是单层结构，也可以是多层结构。上述柔性基底11包括：柔性材料层；或者上述柔性基底11包括：柔性材料层，位于柔性材料层上下表面的导热层，以及位于导热层之上的绝缘隔离层。

柔性基底11的材料例如可以是聚酰亚胺(polyimide)。

参照图1所示，上述功能器件13包括以下至少一种：散热结构131、波长选择结构132以及电化学传感器133以及光电探测器134。

图2为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件包括单层薄膜LED的结构示意图。图3为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件为堆叠薄膜LED的分解结构示意图。图2和图3中，以矩形示意各层薄膜LED表面的电极，各层薄膜LED上电极的形状和尺寸不以示意的内容为限。

参照图2和图3所示，上述薄膜式发光器件12包括单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED。堆叠薄膜LED包括堆叠的至少两层薄膜LED，上述至少两层薄膜LED中各层薄膜LED的发光颜色为相同或不同。

在一应用场景中，上述多功能植入式探针用于植入生物组织内。例如可以植入脑组织或者其他部位(例如脊柱)的生物组织，以实现对于神经元的刺激。

波长选择结构132用于对薄膜式发光器件12进行特定出射波长的选择。电化学传感器133包括：电化学电极1331，用于探测生物组织内的电化学信号。例如可以探测生物组织中多巴胺、尿酸等产生的电化学信号，还可以探测在薄膜式发光器件对生物组织刺激之后生物组织内的电化学信号。上述光电探测器134用于探测生物组织内的光信号，例如探测生物组织在受到薄膜式发光器件12发出的光波的刺激后产生的荧光信号。

根据本公开的实施例，薄膜式发光器件12与功能器件13的集成方式为：堆叠或者并排设置，上述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

由于本公开的LED器件的电-光转换效率在10％-20％左右，其在工作的同时会散发一定的热量，通过设置散热结构有助于避免植入式探针对于生物组织活动或者探测结果的影响。在一实施例中，散热结构131与薄膜式发光器件12可以堆叠设置，当散热结构131设置于薄膜式发光器件12上表面时，上述散热结构131的材料为对光透明的材料，这里透明的定义为：对可见光的透过率大于60％。优选为非掺杂金刚石薄膜。散热结构131也可以设置于薄膜式发光器件12的底部，或者在存在光电探测器时，可以同时或者单独设置于薄膜式发光器件12和光电探测器134的上方。根据实际散热需要可以设置上述散热结构131。

波长选择结构132与薄膜式发光器件12可以堆叠设置，例如波长选择结构可以设置于薄膜式发光器件12的上表面或底部，设置于底部时，可以对特定波长起到反射镜的作用。

电化学传感器133与薄膜式发光器件12可以堆叠设置，例如将电化学传感器133设置于薄膜式发光器件12的外表面，需要保证电化学传感器可以和生物组织内的液体接触。电化学传感器133与薄膜式发光器件12可以并排设置，可以是间隔并排设置或者贴附并排设置，例如图1中所示例的间隔并排设置。

当散热结构131为非掺杂金刚石薄膜时，可以在非掺杂金刚石薄膜上方形成电化学电极1331(例如可以参照图12中(a)所示的结构示意)，上述结构具有以下优点：(1)化学稳定性好，能够在组织液环境中长时工作(＞1周)；(2)光学透明(可见光透过率＞60％)，可以转移在薄膜LED的表面，让光透过；(3)高热导率(＞2000W/m/K)，有助于对植入的光学器件和光电探测器至少一种进行散热。

根据本公开的实施例，电化学传感器133可以是两电极体系，也可以是三电极体系。

在一实施例中，例如参照图1所示，电化学传感器133为两电极体系，上述电化学传感器133除了包括电化学电极1331之外，还包括：对电极1332；其中，对电极1332集成于另一探针上，另一探针与多功能植入式探针的工作电极配合使用；或者，对电极1332与薄膜式发光器件12并排设置，上述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

在另一实施例中，电化学传感器133为三电极体系，上述电化学传感器133除了包括电化学电极1331之外，还包括：对电极和参比电极；其中，对电极和参比电极集成于另一探针上，另一探针与植入式探针的工作电极配合使用，或者，对电极和参比电极与薄膜式发光器件并排设置，并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

光电探测器134与薄膜式发光器件12的集成方式为：堆叠或者并排设置，上述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。上述光电探测器134可以设置于薄膜式发光器件12的底部，避免影响薄膜式发光器件12的出光。

根据本公开的实施例，单层薄膜LED与柔性基底之间具有粘附层，在堆叠薄膜LED的情况下，各层薄膜LED之间具有粘附层，最底层的薄膜LED与柔性基底之间具有粘附层。

根据本公开的实施例，参照图3所示，当薄膜式发光器件12为堆叠薄膜LED时，上述多功能植入式探针还包括：形成于柔性基底上的位置印记101，上述堆叠薄膜LED与该位置印记101对齐。

由于堆叠薄膜LED中各层薄膜LED较薄，操作时实现对齐很难，将薄膜LED放上去后反复校正位置可能会导致薄膜的损坏；通过形成位置印记，使得最底层薄膜LED能够基于该位置印记作为对齐的标志物，后续上层的薄膜LED以下层薄膜LED作为参考进行对齐，从而实现整个堆叠薄膜LED的对齐，避免各层的LED薄膜在堆叠时的错位问题。

根据本公开的实施例，薄膜式发光器件12包括：电极引线，用于连接薄膜式发光器件的电极与外部电路。薄膜式发光器件的侧壁形成有绝缘保护层，电极引线沿着薄膜式发光器件的电极所在表面和绝缘保护层引出至柔性基底表面。

参照图2所示，薄膜式发光器件12为单层薄膜LED，例如为第一薄膜LED 1210，第一薄膜LED 1210的侧壁形成有第一绝缘保护层1211，第一电极引线1212沿着第一薄膜LED1210的电极所在表面和第一绝缘保护层1211引出至柔性基底11表面，用于连接第一薄膜LED 1210的电极与外部电路。

参照图3所示，薄膜式发光器件12为堆叠薄膜LED，该堆叠薄膜LED包括：第一薄膜LED 1210、第二薄膜LED 1230和第三薄膜LED 1240，在一示例性实施例中，第一薄膜LED1210为薄膜红光LED，第二薄膜LED 1230为薄膜绿光LED，第三薄膜LED 1240为薄膜蓝光LED，在第一薄膜LED 1210和第二薄膜LED 1230之间还设置有滤光片1220。根据本公开的实施例，滤光片1220允许红光通过，阻挡绿光和蓝光通过。

参照图3所示，堆叠薄膜LED与上述位置印记101对齐，第一薄膜LED 1210的侧壁形成有第一绝缘保护层1211。第一电极引线1212沿着第一薄膜LED 1210的电极所在表面和第一绝缘保护层1211引出至柔性基底11表面，用于连接第一薄膜LED 1210的电极与外部电路。第二薄膜LED 1230的侧壁形成有第二绝缘保护层1231。第二电极引线1232沿着第二薄膜LED 1230的电极所在表面和第二绝缘保护层1231引出至柔性基底11表面，用于连接第二薄膜LED 1230的电极与外部电路。第三薄膜LED 1240的侧壁形成有第三绝缘保护层1241。第三电极引线1242沿着第三薄膜LED 1240的电极所在表面和第三绝缘保护层1241引出至柔性基底11表面，用于连接第三薄膜LED 1240的电极与外部电路。

上述薄膜红光LED、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED的制备工艺目前已经很成熟，例如可以采用在蓝宝石衬底上外延生长InGaN基LED制备得到薄膜绿光LED或薄膜蓝光LED，可以在GaAs衬底上外延生长AlGaInP基LED制备得到薄膜红光LED。上述薄膜式发光器件12中的薄膜红光LED、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED均是不包含衬底的结构。

图1中为了突出示意堆叠的各层的结构，各层薄膜LED侧壁上的绝缘保护层的相对大小没有示意，在图4中进行了示意和描述。图4为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件的(a)各层薄膜LED一侧的绝缘保护层的堆叠示意图，(b)各层薄膜LED的一侧的电极引线与绝缘保护层的位置关系示意图。

参照图4中(a)和(b)所示，根据本公开的实施例，第一绝缘保护层1211、第二绝缘保护层1231和第三绝缘保护层1241呈斜坡状分布，该斜坡状分布的含义是：在柔性基底表面和各层薄膜LED的上表面之间形成平滑的过渡。例如，以上述堆叠薄膜LED为三色薄膜LED堆叠的结构进行示例，在各层薄膜LED堆叠时，第二绝缘保护层1231覆盖于第一绝缘保护层1211上表面，第三绝缘保护层1241覆盖于第二绝缘保护层1231上表面，三者覆盖面积的相对大小进行了示意。结合图3和图4中(b)所示，第一电极引线1212形成于第一薄膜LED 1210的电极和第一绝缘保护层1211的上表面，并延伸至柔性基底11表面；第二电极引线1232形成于第二薄膜LED 1230的电极和第二绝缘保护层1231的上表面，并延伸至柔性基底11表面；第三电极引线1242形成于第三薄膜LED 1240的电极和第三绝缘保护层1241的上表面，并延伸至柔性基底11表面，从而各层薄膜LED的各个电极引线之间是通过各自侧壁上的绝缘保护层相互隔离开的。一方面上述绝缘保护层(包括第一绝缘保护层1211、第二绝缘保护层1231和第三绝缘保护层1241)可以对各层LED薄膜之间起到绝缘，从而在输出信号时互相之间不会产生干扰，还避免了电极引线之间的交叉、接触等导致的短路或者性能失效等问题；另一方面基于在各层LED薄膜的侧壁形成绝缘保护膜，该绝缘保护膜在薄膜LED侧壁与柔性基底所在的水平面之间平滑过渡，在后续制备电极引线时，可以保证电极沉积的连续性。如果直接在LED薄膜的直角侧壁沉积电极材料，由于直角侧壁的凸角，可能会产生在直角侧壁上沉积不上电极材料的情况，不能保证电极材料的连续性。

根据本公开的实施例，第一绝缘保护层1211、第二绝缘保护层1231和第三绝缘保护层1241可以是光刻胶。例如，可以在制备过程中，通过甩胶的过程，在各层薄膜LED侧壁上形成呈坡状分布的绝缘保护层。当然，第一绝缘保护层1211、第二绝缘保护层1231和第三绝缘保护层1241可以是其他绝缘材料通过其他的制备工艺制得，不以这里的实施例为限，只要侧壁上的绝缘保护层可以在柔性基底表面和各层薄膜LED的上表面之间形成平滑的过渡，均在本公开的“斜坡状分布”的保护范围之内。

另外，与薄膜式发光器件12集成的功能器件13进行电学信号引出时，在堆叠的集成形式下，可以采用与薄膜式发光器件12中堆叠薄膜LED类似的方式进行电学信号的引出。

图5为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件和用于封装薄膜式发光器件的封装层的结构示意图。图5中，为了简化示意，也仅示意一侧的绝缘保护层，另一侧的绝缘保护层与示意出来的绝缘保护层的内容一样，两侧的绝缘保护层对称分布，图5不进行示意另一侧的绝缘保护层。图6为根据本公开一实施例所示的包括发光阵列的多功能植入式探针的结构示意图。图7为根据本公开一实施例所示的包括封装层的多功能植入式探针的结构示意图。

根据本公开的实施例，参照图6所示，薄膜式发光器件为M个，M≥1。其中，当M≥2时，至少2个薄膜式发光器件间隔排布形成发光阵列，用于针对不同部位的生物组织区域实施独立的特定波长刺激。上述特定波长用于对特定神经光敏蛋白实现刺激，上述刺激包括激活和抑制。

功能器件与至少2个薄膜式发光器件中的一个或多个进行堆叠或者并排设置，并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。参照图7所示，光电探测器134可以设置于薄膜式发光器件12的底部。

由于要将植入式探针置入生物组织内，其中要考虑的因素包括：材料的生物毒性、器件在组织中运行的长期稳定性、发光LED器件对组织温升的影响等等。根据本公开的实施例，上述多功能植入式探针还包括：封装层，封装于M个薄膜式发光器件和功能器件的外部。

上述封装层可以对薄膜式发光器件和功能器件单独进行封装，也可以同时对薄膜式发光器件和功能器件进行外部封装，或者可以同时包含上述两种封装形式。例如参照图5所示，薄膜式发光器件12还包括：内部封装层125，以对单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED实现封装。参照图7所示，封装层14封装于M个薄膜式发光器件12和功能器件13的外部。

这里的内部封装层125是为了与该植入式探针整体的封装层14进行区别性描述，实际上，上述多功能植入式探针还包括的封装层可以包含内部封装层125和封装层14至少一种。

根据本公开的实施例，内部封装层125为包括光刻胶层和绝缘层的复合封装层，或者，封装层为包括光刻胶层、绝缘层和防水层的复合封装层。

在一实例中，采用光刻胶SU8-3005和PDMS作为封装层，或者进一步在PDMS表面蒸镀一层聚对二甲苯(parylene)作为防水层。

在一实例中，可以采用原子层沉积的绝缘层氧化铝(Al₂O₃)和化学沉积聚对二甲苯(parylene)等方法对器件进行保护封装，一方面可以防止有毒材料的泄漏，另一方面可以对器件电极进行防水保护。

根据一实验结果表明，基于10微米厚度的聚对二甲苯对单层薄膜LED或堆叠薄膜LED的表面进行保护后，在70℃的中性缓冲液中可稳定发光1个月以上。

图8为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针中薄膜式发光器件(a)处于关闭状态下，(b)发出红光，(c)发出黄光，(d)发出绿光，(e)发出青光，(f)发出蓝光，(g)发出紫光，以及(h)发出白光的实物图，图中的标尺为200μm。图9为根据本公开一实施例所示多功能植入式探针中薄膜式发光器件的SEM图谱，图中的标尺为5μm。图9中的标尺为5μm，图中的白框文字为了标示各个结构，遮挡了一部分图像，不影响上述SEM图谱的表意。

本公开实施例的植入式探针基于上述薄膜式发光器件12，在同一个生物组织的位点可以实现不同波长的发光，基于红光薄膜LED、滤光片、绿光薄膜LED和蓝光薄膜LED构成的堆叠薄膜LED，可以实现多通道调控。例如参照图8所示，由图8中(a)所示意的关闭状态，可以通过对各层薄膜LED的电流进行调控，以实现可见光内各种波长范围的发光，例如参照图8中(b)所示意的红光、(c)所示意的黄光、(d)所示意的绿光、(e)所示意的青光、(f)所示意的蓝光、(g)所示意的紫光以及(h)所示意的白光等各种波段的光谱。

根据本公开的实施例，在堆叠薄膜LED中，各层薄膜LED之间通过粘附层进行相互固定。参照图9所示，薄膜红光LED与柔性基底之间具有第一粘附层，薄膜滤光片与薄膜红光LED之间具有第二粘附层，薄膜绿光LED与薄膜滤光片之间具有第三粘附层，薄膜蓝光LED与薄膜绿光LED之间具有第四粘附层。在本公开的结构示意中，为了突出其他细节，结构上将粘附层的表示进行省略。

堆叠薄膜LED中堆叠的各层薄膜LED的发光波段(颜色)可以相同或不同，可以是红光LED、绿光LED、蓝光LED、橙光LED、紫光LED等，通过对堆叠的各层LED的电流调控，例如对于三色堆叠薄膜LED来说，可以实现可见光内各种波长范围的发光(例如红、黄、绿、青、蓝、紫、白等)，从而在同一个生物组织的位点可以实现不同发光波长的刺激。在堆叠三色薄膜LED时，基于薄膜红光LED、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED的自下而上依序堆叠的方式，并且在薄膜红光LED与薄膜绿光LED之间设置有滤光片，滤光片允许特定波长穿透，例如允许红光穿透，阻挡蓝光和绿光穿透，可以有效阻止薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED发射的光向下方传输被薄膜红光LED吸收影响薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED的发光效率，使薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED发射的光可以通过滤光片反射至上方，提升发光效率；另外红光波长最长可以穿过堆叠的薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED从上方透射出去。

下面结合图10中的实验实例来说明设置滤光片的目的及优势。

图10为根据本公开一实施例所示的(a)红光薄膜LED、绿光薄膜LED、蓝光薄膜LED、三色LED不含滤光片和三色LED含有滤光片的结构示意图，(b)、(d)、(f)分别示意不同结构发出的红光、绿光、蓝光的外量子效率随电流变化的曲线，(c)、(e)、(g)分别示意不同结构发出红光、绿光、蓝光的多角度发光光谱图。

图10中(a)示意了红光薄膜LED、绿光薄膜LED、蓝光薄膜LED、三色LED不含滤光片和三色LED含有滤光片的结构；基于上述结构进行实验测试，参照图10中(b)和(c)所示，在堆叠结构中滤光片的引入对红光LED的外量子效率和发光光强几乎没有影响。参照图10中(d)和(e)所示，在堆叠结构中，滤光片的引入极大地增强了绿光LED的外量子效率和发光光强，甚至高于单个绿光LED的数据；参照图10中(f)和(g)所示，在堆叠结构中，滤光片的引入极大地增强了蓝光LED的外量子效率和发光光强，甚至高于单个蓝光LED的数据；基于上述可知，带有滤光片的三色LED结构通过特定顺序的叠层以及滤光片的设置，相较于单色的LED以及不包含滤光片的三色LED堆叠结构而言，具有更高的绿光和蓝光的外量子效率和发光光强，并且红光的发光光强和外量子效率几乎不受影响。

图11为根据本公开一实施例所示的(a)多功能植入式探针的应用场景示意图；(b)多功能植入式探针在脑组织中的发光信号传播的模拟结果；(c)为多功能植入式探针的显微镜照片；(d)为上述探针植入脑组织中运行的示意图，两个间隔设置的薄膜式发光器件可同步发光，以刺激两个不同的脑区域。

在上述植入式探针的不同部位设置包含堆叠薄膜LED的薄膜式发光器件12，从而针对不同功能的神经核团、生物组织区域内可以进行多通道的神经光遗传调控。在应用于生物组织时，由于光信号在生物组织中会被强烈散射，需对薄膜式发光器件12的尺寸、位置进行模拟优化，最大限度降低两个通道光信号之间的干扰。

例如图11中(a)所示意的多功能植入式探针在脑组织中应用的场景。运用光线追踪模拟(Ray Tracing)技术，可以预测LED的出射光线在脑组织中的分布情况，参照图11中(b)所示，由0到1变化，波长逐渐增加。图11中(c)展示的是在柔性的植入式探针的结构100上实现的光学阵列，该实例中两个薄膜式发光器件之间的间距为0.5mm，两个薄膜式发光器件可在植入脑组织后对两个不同脑区域进行同步的、稳定、高灵敏度的光遗传学刺激，参照图11中(d)所示。此外，在两个脑区域表达不同的光敏蛋白，针对性的采用相应波长发光的微型LED薄膜进行刺激，例如，用蓝光激活ChR2，红光激活ChrimsonR，可以对不同脑区实现选择性激活，可结合行为学、电生理等技术，研究不同脑区之间的映射关系，及神经网络的功能结构，或者进行神经调控等。

图12为根据本公开一实施例所示的多功能植入式探针的(a)结构及应用场景示意图；(b)在不同多巴胺浓度的水溶液中的循环伏安扫描曲线；(c)在不同浓度的多巴胺溶液中的电流响应信号曲线。

在一实施例中，参照图12中(a)所示，植入式探针的结构集成有：薄膜式发光器件12、散热结构131、电化学电极1331和光电探测器134。散热结构131采用的非掺杂金刚石薄膜。测试多巴胺时，为了提高检测的选择性，在电化学电极1331上采用酶标记物进行化学修饰。图12中(b)和(c)展示的是将上述植入式探针在水溶液中测试的初步结果，循环伏安扫描曲线显示，在0.5V和0.3V电压附近分别具有显著的氧化-还原特征峰，目前上述植入式探针对多巴胺检测的灵敏度约为0.1μmol。

本公开的第二个示例性实施例提供了一种包含微型控制电路的多功能植入式探针，本实施例的多功能植入式探针除了包含第一个实施例中的探针的结构之外，还包括微型控制电路。

图13为根据本公开一实施例所示的包含微型控制电路的多功能植入式探针的结构框图。

参照图13所示，该多功能植入式探针包括：如上所述的任一种植入式探针的结构100，用于植入生物组织内；以及微型控制电路200，与所述探针的结构100电学连接。在一实施例中，上述微型控制电路位于生物体外部。随着工艺的改进，能够实现生物相容性以及安全的情况下，上述微型控制电路的尺寸可以进一步缩小，以置于生物体内。

根据本公开的实施例，上述微型控制电路200与薄膜式发光器件电学连接。微型控制电路200包括：光源驱动控制模块210，用于控制多功能植入式探针中薄膜式发光器件的发光模式。

根据本公开的实施例，微型控制电路200还包括：无线通信模块230，用于使微型控制电路与电子设备进行无线通信。

根据本公开的实施例，微型控制电路200还包括：信号处理模块220，用于对植入式探针中采集的电化学信号以及光-电信号中的至少一种进行处理。

根据本公开的实施例，微型控制电路200还包括：供电模块240，用于对光源驱动控制模块210、信号处理模块220及无线通信模块230进行供电。

根据本公开的实施例，所述微型控制电路200的长、宽尺寸不超过2cm。在一实施例中，微型控制电路的尺寸为1cm×2cm，所述微型控制电路的重量不超过2克。

在一实例中，型号为ZLED7012的芯片作为光源的驱动芯片，根据实际光遗传刺激的要求调控多通道集成LED器件的发光模式，包括注入电流、脉冲频率以及脉宽等等。电化学传感电极采集的电信号通过多级滤波、放大和模数转换模块进行处理。最后，基于蓝牙协议的nRF芯片作为微处理器，对输入输出信号进行控制，通过天线与电脑或者手机等电子设备进行无线通信。

本实施例的包含微型控制电路和探针的结构的多功能植入式探针，由于微型控制电路具有轻便化、可无线通信的功能，可以对运动状态下的生物组织进行光学刺激测试或者光学调控。

本公开的第三个示例性实施例提供了一种多功能植入式探针的制备方法。

本实施例的制备方法包括：准备刚性基底；在刚性基底上放置柔性基底；在柔性基底上形成位置印记；在柔性基底上形成与位置印记对齐的薄膜式发光器件；形成与薄膜式发光器件集成的功能器件；以及分离刚性基底和柔性基底。薄膜式发光器件包括单层薄膜LED或者堆叠薄膜LED；以及形成与薄膜式发光器件集成的功能器件。功能器件包括以下至少一种：光电探测器、散热结构、波长选择结构、电化学传感器。

根据本公开的实施例，在柔性基底上形成位置印记，包括：在柔性基底上沉积印记材料，对印记材料进行光刻以得到位置印记，位置印记用于作为薄膜式发光器件对齐的标志物。

根据本公开的实施例，单层薄膜LED与柔性基底之间具有粘附层，在堆叠薄膜LED的情况下，各层薄膜LED之间具有粘附层，最底层的薄膜LED与柔性基底之间具有粘附层。

在一具体的实例中，上述在柔性基底上形成堆叠薄膜LED包括以下制备过程：在柔性基底上形成第一粘附层；将制备好的薄膜红光LED基于PDMS图章以及位置调整的方法转移至第一粘附层上，薄膜红光LED与位置印记对齐；在薄膜红光LED的侧壁形成第一绝缘保护层；在薄膜红光LED和第一绝缘保护层上沉积光刻胶进行光刻得到图案化的光刻胶，在图案化的光刻胶上沉积第一导电材料后去除光刻胶，以形成第一电极引线；在薄膜红光LED上形成第二粘附层；将薄膜滤光片基于PDMS图章以及位置调整的方法转移到薄膜红光LED和第二粘附层的正上方，使得薄膜滤光片与薄膜红光LED对齐；在薄膜滤光片上形成第三粘附层；将制备好的薄膜绿光LED基于PDMS图章以及位置调整的方法转移至第三粘附层上，使得薄膜绿光LED与薄膜滤光片对齐；在薄膜绿光LED的侧壁形成第二绝缘保护层；在薄膜绿光LED和第二绝缘保护层上沉积光刻胶进行光刻得到图案化的光刻胶，在图案化的光刻胶上沉积第二导电材料并光刻，以形成第二电极引线；在薄膜绿光LED上形成第四粘附层；将制备好的薄膜蓝光LED基于PDMS图章以及位置调整的方法转移至第四粘附层上，使得薄膜蓝光LED与薄膜绿光LED对齐；在薄膜蓝光LED的侧壁形成第三绝缘保护层；以及在薄膜蓝光LED和第三绝缘保护层上沉积光刻胶进行光刻得到图案化的光刻胶，在图案化的光刻胶上沉积第三导电材料并光刻，以形成第三电极引线。

与薄膜式发光器件12集成的功能器件13进行电学信号引出时，在堆叠的集成形式下，可以采用与薄膜式发光器件12中堆叠薄膜LED类似的方式进行电学信号的引出。

综上所述，本公开提供了一种植入式探针及其制备方法，基于薄膜式发光器件与功能器件的集成，可以实现发光与散热、波长选择、电化学信号传感或光电探测中至少一种功能的集成，具有体积小、便携以及多功能的优点。基于堆叠薄膜LED构成的多通道发光器件在同一个生物组织的位点可以实现不同波长的发光。在一实施例中，基于三色薄膜LED的有序堆叠设置以及滤光片的设置，有效提升了发光效率。基于位置印记的设置，实现整个堆叠薄膜LED的对齐，避免各层LED薄膜在堆叠时的错位问题。在各层LED薄膜的侧壁形成的绝缘保护层，一方面避免了电极引线之间的交叉、接触等导致的短路或者性能失效等问题；另一方面能够保证电极引线在制备时的连续性。集成有功能器件的植入式探针能够对生物组织进行光-电-化学多模态的检测，形成多通道、多光谱、多模态的神经信号调控与监测一体化系统。包含微型控制电路和植入式探针的神经调控系统，由于微型控制电路具有轻便化、可无线通信的功能，可以对运动状态下的生物组织进行光学刺激及生物信号检测。

需要说明的是，虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能植入式探针，其特征在于，包括：

柔性基底；

形成于所述柔性基底上的薄膜式发光器件，所述薄膜式发光器件包括堆叠薄膜LED，所述堆叠薄膜LED包括堆叠的至少两层薄膜LED，所述至少两层薄膜LED中各层薄膜LED的发光颜色为相同或不同；所述各层薄膜LED的侧壁形成有绝缘保护层，所述绝缘保护层呈斜坡状分布，上层薄膜LED的绝缘保护层覆盖下层薄膜LED的绝缘保护层，以在所述柔性基底表面和各层薄膜LED的上表面之间形成平滑的过渡；所述薄膜式发光器件包括电极引线，用于连接所述各层薄膜LED的电极与外部电路，所述电极引线沿着所述各层薄膜LED的电极所在表面和所述绝缘保护层引出至所述柔性基底表面；以及

与所述薄膜式发光器件集成的功能器件，所述功能器件包括以下至少一种：散热结构、波长选择结构、电化学传感器以及光电探测器。

2.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，所述薄膜式发光器件与所述功能器件的集成方式为：堆叠或者并排设置，所述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

3.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，当所述薄膜式发光器件为堆叠薄膜LED，所述多功能植入式探针还包括：形成于所述柔性基底上的位置印记，所述堆叠薄膜LED与所述位置印记对齐。

4.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，所述堆叠薄膜LED包括自下而上堆叠的薄膜红光LED、滤光片、薄膜绿光LED和薄膜蓝光LED，其中，所述滤光片允许红光通过，阻挡绿光和蓝光通过。

5.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，所述多功能植入式探针用于植入生物组织内；

当所述散热结构设置于薄膜式发光器件上表面时，所述散热结构的材料为对光透明的材料；

所述波长选择结构用于对所述薄膜式发光器件进行特定出射波长的选择，所述波长选择结构设置于所述薄膜式发光器件的上表面或底部；

所述电化学传感器包括：电化学电极，用于探测所述生物组织内的电化学信号；

所述光电探测器用于探测所述生物组织内的光信号。

6.根据权利要求5所述的多功能植入式探针，其特征在于，

所述电化学传感器为两电极体系，所述电化学传感器还包括：对电极；其中，所述对电极集成于另一探针上，所述另一探针与所述多功能植入式探针的工作电极配合使用；或者，所述对电极与所述薄膜式发光器件并排设置，所述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置；或者，

所述电化学传感器为三电极体系，所述电化学传感器还包括：对电极和参比电极；其中，所述对电极和参比电极集成于另一探针上，所述另一探针与所述植入式探针的工作电极配合使用，或者，所述对电极和参比电极与所述薄膜式发光器件并排设置，所述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

7.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，所述薄膜式发光器件为M个，M≥1；

其中，当M≥2时，至少2个薄膜式发光器件间隔排布形成发光阵列，用于针对不同部位的生物组织区域实施独立的特定波长刺激；所述功能器件与所述至少2个薄膜式发光器件中的一个或多个进行堆叠或者并排设置，所述并排设置包括间隔并排设置或者贴附并排设置。

8.根据权利要求7所述的多功能植入式探针，其特征在于，所述多功能植入式探针还包括：封装层，封装于所述M个薄膜式发光器件和功能器件的外部。

9.根据权利要求1所述的多功能植入式探针，其特征在于，还包括：

微型控制电路，与所述薄膜式发光器件电学连接；

其中，所述微型控制电路包括：

光源驱动控制模块，用于控制所述薄膜式发光器件的发光模式；

无线通信模块，用于使所述微型控制电路与电子设备进行无线通信；

信号处理模块，用于对所述植入式探针中采集的电化学信号以及光-电信号中的至少一种进行处理；以及

供电模块，用于对所述光源驱动控制模块、信号处理模块及无线通信模块进行供电。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的多功能植入式探针的制备方法，其特征在于，包括：

准备刚性基底；

在刚性基底上放置柔性基底；

在所述柔性基底上形成薄膜式发光器件，所述薄膜式发光器件包括堆叠薄膜LED，所述堆叠薄膜LED包括堆叠的至少两层薄膜LED，所述至少两层薄膜LED中各层薄膜LED的发光颜色为相同或不同；在所述各层薄膜LED的侧壁形成绝缘保护层，所述绝缘保护层呈斜坡状分布，上层薄膜LED的绝缘保护层覆盖下层薄膜LED的绝缘保护层，以在所述柔性基底表面和各层薄膜LED的上表面之间形成平滑的过渡；在所述各层薄膜LED和绝缘保护层上形成电极引线，用于连接所述各层薄膜LED的电极与外部电路，所述电极引线沿着所述各层薄膜LED的电极所在表面和所述绝缘保护层引出至所述柔性基底表面；

形成与所述薄膜式发光器件集成的功能器件，所述功能器件包括以下至少一种：散热结构、波长选择结构、电化学传感器以及光电探测器；以及

分离所述刚性基底和所述柔性基底。

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