CN113181549A - 癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法，其癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列自下而上顺次包括：基底层、导电层和绝缘层；基底层和绝缘层为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；导电层包括：微电极阵列和焊盘；微电极阵列包括多个检测位点；多个检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；焊盘通过引线与微电极阵列连接；绝缘层覆盖引线，并暴露微电极阵列和焊盘。本公开利用柔性微纳电极阵列同时检测及调控跨海马与皮层脑区的单细胞动作电位信号、细胞群体场电位信号及实时波动的神经递质信号，有利于分析癫痫活动的时空扩散，实现癫痫灶的精准定位，从而指导手术规划与导航。

Description

癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法
技术领域
本公开涉及生物传感器的微加工领域，尤其涉及一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法。
背景技术
癫痫是一种常见的神经系统疾病，表现为大脑反复出现异常放电并伴随强直性肢体抽搐和意识失常。由于癫痫的复杂机制，癫痫的检测和病灶定位仍是亟待解决的关键问题。
大脑皮层脑区和海马脑区是癫痫发作的关键病灶区。皮层脑区接收来自其他组织的信号，整合并传递信息到海马亚区；海马脑区负责认知、学习及记忆功能。其中神经元的电生理活动和电化学活动携带大量信息，并在癫痫发作期间呈现明显异常。在海马脑区中，神经信号从内嗅皮层的突触开始投射到齿状回(DG)的末端，再从DG区投射到CA3区，进而从CA3区投射到CA1区。与此同时与癫痫发作相关的兴奋性神经递质谷氨酸亦在DG、CA3及CA1海马亚区中释放，并在癫痫发作期间呈异常改变。因此，明确海马不同亚区神经电生理活动及电化学活动的变化，对于发现致痫灶至关重要。并且，皮层与海马在癫痫的起源与扩散中起重要作用，同时检测皮层和海马脑区的多维动态神经活动对于癫痫的诊断、病灶的精准定位以及脑功能网络的构建至关重要。
神经科学的最新传感技术是基于微电极阵列，可以将其植入到大脑深部，用以研究癫痫神经环路的相关机制。常用的刚性硅基电极与脑组织的杨氏模量相差较大，会对柔性脑组织造成一定损伤，引发炎症反应。并且，硅基电极脆性大易于损坏。因此，为了探测癫痫发作下海马与皮层的神经环路机制，实现对癫痫神经电生理及电化学活动的长期稳定检测，研制脑深部跨脑区柔性微纳电极阵列具有重大意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法，以解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，包括：
基底层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；
导电层，形成于所述基底层上；所述导电层包括：
微电极阵列，所述微电极阵列包括多个检测位点；多个所述检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；以及
焊盘，通过引线与所述微电极阵列连接；以及
绝缘层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；所述绝缘层形成于所述导电层上；所述绝缘层覆盖所述引线，并暴露所述微电极阵列和所述焊盘。
在本公开的一些实施例中，所述检测位点的位点直径为5μm～30μm；相邻两个检测位点之间的间隔距离为100μm～200μm；所述尖刀型轮廓的尖针长度为6mm～8mm。
在本公开的一些实施例中，所述检测位点包括20个；所述检测位点四个为一组，包括3个电生理检测位点和一个电化学检测位点，纵向分布在海马脑区和皮层脑区；
所述海马脑区包括CA1海马亚区、DG海马亚区和CA3海马亚区。
在本公开的一些实施例中，所述检测位点采用纳米粒子进行修饰；所述纳米粒子包括铂黑纳米粒子、还原氧化石墨烯纳米粒子和聚(3，4-乙烯二氧噻吩)纳米粒子中的一个或多个。
在本公开的一些实施例中，所述生物相容性的柔性材料包括：聚对二甲苯或聚酰亚胺。
在本公开的一些实施例中，所述导电层的材料为铬/金或钛/铂。
在本公开的一些实施例中，所述基底层的厚度为10～20μm；所述绝缘层的厚度为1～2μm。
在本公开的一些实施例中，所述癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列通过可溶性聚合物辅助植入引导到脑深部，所述可溶性聚合物为聚乙二醇。
在本公开的一些实施例中，所述癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列通过夹持装置和微操纵器，匀速从120摄氏度水浴下的熔融态可溶性聚合物中抽出，形成厚度均匀的固态支撑膜。
根据本公开的一个方面，还提供了一种如上所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的制备方法，包括：
在硅或玻璃衬底上沉积柔性基底层；
采用光刻法，在所述基底层上形成第一版图形化的光刻胶，溅射金属，经剥离形成导电层；
在所述导电层上沉积绝缘层；
采用光刻法，在所述绝缘层上形成第二版图形化的光刻胶，以第二版图形化的光刻胶为掩模，刻蚀所述绝缘层至使微电极阵列和焊盘裸露；
采用光刻法，形成第三版图形化的光刻胶，溅射金属，经剥离工艺在所述微电极阵列的电极轮廓上形成硬掩模；采用干法刻蚀，刻蚀轮廓外围所述基底层直至刻透轮廓，裸露所述衬底；采用湿法腐蚀，通过酸溶液腐蚀掉所述电极轮廓上方硬掩模；
在水中释放所述微电极阵列；在所述微电极阵列的检测位点上修饰纳米粒子。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本公开提供的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，为尖刀型轮廓，尖针长6-8mm，可植入到大鼠或小鼠脑深部，包含多个微米级电极检测位点，精准定位海马脑区的CA1、DG及CA3亚区，可对癫痫状态下的海马亚区间的神经环路进行分析，实现病灶的精准定位。
(2)本公开提供的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，可实现纵向跨脑区同步检测，电极位点纵向对应海马及皮层脑区，海马是认知和学习的枢纽；皮层参与信息的整合，处理及传递，二者间存在紧密的联系，本发明可实现在立体空间维度剖析海马与皮层的脑网络构建、检测癫痫对海马与皮层脑网络的影响，对认知等学习记忆功能的损伤。
(3)本公开提供的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，可同时检测神经细胞电生理和电化学活动；实现在电信号和化学递质信号双模下对癫痫灶的精准定位。
附图说明
图1为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列结构示意图；
图2为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的尖针放大示意图；
图3为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列植入引导方法示意图；
图4为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列制备方法的工艺流程图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-基底层；
2-导电层；
3-绝缘层；
4-微电极阵列；
5-引线；
6-焊盘；
7-电生理检测位点；
8-电化学检测位点。
具体实施方式
针对癫痫灶精准定位的需求，本公开提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列。基于柔性的机械特性，电极可降低对脑组织的损伤，实现长期活体检测。通过多通道设计，实现海马脑区包括多个海马亚区和皮层脑区的同步实时检测。通过海马与皮层脑区的空间三维立体结构，可根据电活动的信号特点开展对脑网络互连的研究。在脑网络构建，信号的时空传递，行为认知的形成上提供新的技术手段。结合电生理检测位点与电化学检测位点，从电活动和神经递质活动两方面实现双模同步探测。也可通过光刺激调控，药物调控等手段构建多模态检测。
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。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列。图1为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列结构示意图如图1所示，本公开癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列包括：基底层1、导电层2和绝缘层3；基底层1为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；导电层2形成于基底层1上；导电层2包括：微电极阵列4、引线5和焊盘6；微电极阵列4包括多个检测位点；多个检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；焊盘6通过引线5与微电极阵列4连接；绝缘层3为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；绝缘层3形成于导电层2上；绝缘层3覆盖引线5，并暴露微电极阵列4和焊需6。
具体的，所述检测位点的位点直径为5μm～30μm，包含高时空分辨的电生理检测位点7和电化学检测位点8，既可检测毫秒级瞬变的单细胞动作电位信号又可检测神经递质浓度变化。
电极的尖针长为6～8mm，可植入到脑深部，同时检测海马及皮层脑区；检测位点的排布包括：检测位点四个为一组，包括3个电生理检测位点7和一个电化学检测位点8，相邻两个检测位点之间的间隔距离为100μm～200μm；纵向分布在CA1海马亚区、DG海马亚区、CA3海马亚区和皮层脑区。当然，可以理解的是，该癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列不局限于大鼠脑区，可针对不同实验对象进行信号采集。
在本发明的实施例中，检测位点采用纳米粒子进行修饰。其中，纳米粒子包括铂黑纳米粒子、还原氧化石墨烯纳米粒子、或者聚(3，4-乙烯二氧噻吩)等纳米粒子。纳米粒子既在电生理检测中起到降低电极阻抗，提高信噪比的作用，也在电化学检测中促进化学递质发生氧化还原反应，降低反应电位，任何本领域技术人员获悉能够实现上述效果的纳米粒子均可以选用，这里不再进行具体限定。
关于癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列材料的选择。基底层1和绝缘层3选用的具有生物相容性的柔性材料，例如选为聚对二甲苯或聚酰亚胺。导电层2中金属材料为铬/金或钛/铂。
在一个具体实施例中，整体结构中前端微电极阵列4部分的宽度为1.315mm，宽度小有利于减小对脑组织的损伤。电极尖针长7.840mm，长度可以深入到大鼠脑深部。后端焊盘6的长度为2.045cm，适配于后端ZIF接口。
图2为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的尖针放大示意图。如图2所示，微电极阵列4共包含20个检测位点，其中每四个检测位点为一组，纵向错位分布在CA3、DG、CA1海马亚区及皮层脑区，每四个检测位点中包含三个圆形电生理检测位点7和一个矩形电化学检测位点8。海马脑区中包含三组电极，每组中相邻两个位点间的间距为100μm，海马亚区组间纵向间隔为200μμm。皮层脑区中电极位点分布在主细胞层，相邻位点间距200μμm。横向和纵向的间隔选取既满足检测脑区的分布也避免相邻引线5间的串扰。
图3为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列植入引导方法示意图。如图3所示，癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列通过聚乙二醇可溶性聚合物辅助植入引导到脑深部。聚乙二醇在120摄氏度水浴下为熔融态，通过夹持装置和微操纵器将癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列匀速的从熔融聚乙二醇溶液中抽出。聚乙二醇由于温度降低，迅速固化，形成厚度均匀的固态硬膜。随着癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的植入，聚乙二醇在脑组织液中逐渐融化，待癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列植入到指定脑区后等待一段时间，聚乙二醇完全溶解，开始记录神经活动。
图4为本发明实施例的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列制备方法的工艺流程图。如图4所示，一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在经表面清洁处理的硅片表面沉积厚度为10μm～20μm的Parylene(聚对二甲苯)薄膜，形成柔性基底层，如图4中(a)所示。
步骤2、在经氧等离子体活化的Parylene表面旋涂反转胶AZ5214，厚度为1.5μm，经热板100℃前烘、掩膜版曝光、热板120℃反转烘、泛曝光、显影、烘箱80摄氏度坚膜后得到图形化的光刻胶掩模，如图4中(b)所示。
步骤3、在经氧等离子体清洁的光刻胶掩模表面溅射300nm/2000nm的Ti/Au(钛/金)金属薄膜层，Ti作为粘附层，增强Au薄膜与基底的粘附性；再经剥离工艺，得到微电极阵列、引线及焊盘的导电层结构，如图4中(c)所示。
步骤4、在经清洁、干燥、氧等离子体活化后的导电层表面沉积厚度为1μm～2μm的Parylene绝缘层3，如图4中(d)所示。
步骤5、在活化后的绝缘层表面旋涂正性光刻胶AZ4620进行第二次光刻，厚度为10μm～12μm，热板120℃前烘、曝光、显影后暴露出电极位点、焊盘及电极轮廓，保留引线上方光刻胶，如图4中(e)和(f)所示。
步骤6、通过氧等离子体刻蚀工艺对暴露区域进行刻蚀，直至电极位点和焊盘表面的聚对二甲苯被刻蚀尽至暴露金属层，与此同时，确保引线表面的绝缘层仍有光刻胶掩模保护，如图4中(g)所示。
步骤7、丙酮去除多余光刻胶后，清洁表面，去除水汽，并经烘箱80℃干燥，如图4中(h)所示。
步骤8、在活化的表面旋涂正性光刻胶，厚度为1μm～2μm，经光刻工艺后暴露出电极整体轮廓，如图4中(i)所示。
步骤9、在光刻胶掩模表面溅射金属铝，经剥离工艺后，电极整体轮廓上覆盖金属铝，形成硬掩模，暴露轮廓外围区域，如图4中(j)所示。
步骤10、氧等离子体干法刻蚀，直至电极轮廓刻透，暴露出底层硅，如图4中(k)所示。
步骤11、通过湿法腐蚀工艺腐蚀硬掩模，盐酸或硫酸溶液腐蚀尽已氧化的氧化铝，再将硅片在去离子水中清洗、浸泡，释放电极，如图4中(1)所示。
步骤12、将电极连接至电化学工作站，电镀纳米粒子，得到癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种利用柔性微纳电极阵列同时检测及调控跨海马与皮层脑区的单细胞动作电位信号、细胞群体场电位信号及实时波动的神经递质信号的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法，有利于分析癫痫活动的时空扩散，实现癫痫灶的精准定位，从而指导手术规划与导航。
还需要说明的是，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。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”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。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
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)

1.一种癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，包括：
基底层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；
导电层，形成于所述基底层上；所述导电层包括：
微电极阵列，所述微电极阵列包括多个检测位点；多个所述检测位点纵向错位分布，纵向跨越海马脑区和皮层脑区；以及
焊盘，通过引线与所述微电极阵列连接；以及
绝缘层，为具有生物相容性的柔性材料，呈尖刀型轮廓；所述绝缘层形成于所述导电层上；所述绝缘层覆盖所述引线，并暴露所述微电极阵列和所述焊盘。
2.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述检测位点的位点直径为5μm～30μm；相邻两个检测位点之间的间隔距离为100μm～200μm；所述尖刀型轮廓的尖针长度为6mm～8mm。
3.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述检测位点包括20个；所述检测位点四个为一组，包括3个电生理检测位点和一个电化学检测位点，纵向分布在海马脑区和皮层脑区；
所述海马脑区包括CAl海马亚区、DG海马亚区和CA3海马亚区。
4.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述检测位点采用纳米粒子进行修饰；所述纳米粒子包括铂黑纳米粒子、还原氧化石墨烯纳米粒子和聚(3，4-乙烯二氧噻吩)纳米粒子中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述生物相容性的柔性材料包括：聚对二甲苯或聚酰亚胺。
6.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述导电层的材料为铬/金或钛/铂。
7.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述基底层的厚度为10～20μm；所述绝缘层的厚度为1～2μm。
8.根据权利要求1所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列通过可溶性聚合物辅助植入引导到脑深部，所述可溶性聚合物为聚乙二醇。
9.根据权利要求8所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列，其中，所述癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列通过夹持装置和微操纵器，匀速从120摄氏度水浴下的熔融态可溶性聚合物中抽出，形成厚度均匀的固态支撑膜。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列的制备方法，包括：
在硅或玻璃衬底上沉积柔性基底层；
采用光刻法，在所述基底层上形成第一版图形化的光刻胶，溅射金属，经剥离形成导电层；
在所述导电层上沉积绝缘层；
采用光刻法，在所述绝缘层上形成第二版图形化的光刻胶，以第二版图形化的光刻胶为掩模，刻蚀所述绝缘层至使微电极阵列和焊盘裸露；
采用光刻法，形成第三版图形化的光刻胶，溅射金属，经剥离工艺在所述微电极阵列的电极轮廓上形成硬掩模；采用干法刻蚀，刻蚀轮廓外围所述基底层直至刻透轮廓，裸露所述衬底；采用湿法腐蚀，通过酸溶液腐蚀掉所述电极轮廓上方硬掩模；
在水中释放所述微电极阵列；在所述微电极阵列的检测位点上修饰纳米粒子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114515154A (zh) * 2022-02-15 2022-05-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种一体化脑电极结构及其制备方法
CN115568858A (zh) * 2022-09-07 2023-01-06 上海脑虎科技有限公司 神经电极装置及制备神经电极装置的方法
CN116236206A (zh) * 2023-05-10 2023-06-09 苏州浪潮智能科技有限公司 一种神经微电极及其制备方法
WO2023240688A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心 一种柔性电极及其制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104055598A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 上海交通大学 鱼类生物机器人的可植入式柔性神经微电极及其制备方法
US20190313933A1 (en) * 2016-12-20 2019-10-17 National Center For Nanoscience And Technology, China Implantable flexible neural microelectrode comb, and preparation method and implantation method therefor
CN110623655A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 中国科学院电子学研究所 模拟失重大鼠的植入式微纳电极阵列芯片及其制备方法
CN110840431A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 中国科学院电子学研究所 柔性微纳电极阵列植入式芯片及其制备方法
CN111450411A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 国家纳米科学中心 一种复合神经电极及其制备方法
CN111973173A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 中国科学院空天信息创新研究院 用于海马脑片的微电极阵列芯片、修饰方法及测试方法
CN112006685A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 中国科学院空天信息创新研究院 皮层癫痫脑功能定位柔性微纳电极阵列及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104055598A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 上海交通大学 鱼类生物机器人的可植入式柔性神经微电极及其制备方法
US20190313933A1 (en) * 2016-12-20 2019-10-17 National Center For Nanoscience And Technology, China Implantable flexible neural microelectrode comb, and preparation method and implantation method therefor
CN110623655A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 中国科学院电子学研究所 模拟失重大鼠的植入式微纳电极阵列芯片及其制备方法
CN110840431A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 中国科学院电子学研究所 柔性微纳电极阵列植入式芯片及其制备方法
CN111450411A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 国家纳米科学中心 一种复合神经电极及其制备方法
CN111973173A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 中国科学院空天信息创新研究院 用于海马脑片的微电极阵列芯片、修饰方法及测试方法
CN112006685A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 中国科学院空天信息创新研究院 皮层癫痫脑功能定位柔性微纳电极阵列及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114515154A (zh) * 2022-02-15 2022-05-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种一体化脑电极结构及其制备方法
WO2023240688A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心 一种柔性电极及其制造方法
CN115568858A (zh) * 2022-09-07 2023-01-06 上海脑虎科技有限公司 神经电极装置及制备神经电极装置的方法
CN116236206A (zh) * 2023-05-10 2023-06-09 苏州浪潮智能科技有限公司 一种神经微电极及其制备方法
CN116236206B (zh) * 2023-05-10 2023-08-11 苏州浪潮智能科技有限公司 一种神经微电极及其制备方法

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