基于柔性衬底的三维生物刺激微电极阵列研究.pdf

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1、134传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第5期?＼前沿技术{I、基于柔性衬底的三维生物刺激微电极阵列研究周然，陈迪，黄闯，陈翔，刘景全，朱军(上海交通大学微米／纳米加工技术国家级重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室。上海200240)摘要：设计了一种基于聚酰亚胺薄膜的三维生物刺激微电极阵列，用于植入式人造视网膜应用。采用非硅MEMS技术，在柔性衬底上制备出具有生物相容性和化学稳定性，电极高度为80m的生物刺激电极阵列，通过PDMS牺牲层实现器件从基底的完整释放。实验中器件以聚酰亚胺和PDMS封装，电极柱和焊盘

2、均镀金，从而提高电极的生物相容性。采用三电极法对微电极进行了电化学性能测试，在1O一～lOHz频率范围内，其阻抗为1．5—0．3kft。制造出的器件尺寸小，质量轻，可靠性高，机械柔性好，符合生物电刺激要求。关键词：生物电极；视觉假体；MEMS技术中图分类号：TN405；TP212．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)05--0134--03Studyon3Dbio-stimulatingmicroelectrodearraybasedoOnflqe~xiblesSuBbstrateZHOURan，CHENDi，HUANGChuang，CHENXiang，LIUJin

3、g—quan，ZHUJun(NationalKeyLaboratoryofMicro／nanoFab~cafionTechnology，KeyLaboratoryofThinFilmandMicrotechnologyofMinistryofEducation，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Anovel3Dbio-stimulatingmicroelectrodearraywasdesignedbasedonpolyimidethinfilmforimplantableartificialretina．

4、Non．siliconMEMStechniquewasappliedOfabricatetheflexiblemieroelectrodewiththeheightof80Ixm．whichisalsobio．compatibleandchemicalstable．ThemieroeleetrodewasthenreleasedfromsubstratebyPDMSsacrificiallayerprocessandpackagedbypolyimideandPDMS．AuWaseletroplatedontheSurfaceofelectrodesandpadstoobtainbio

5、—compatibility．nleelectrochemicalpropertiesofelectrodesWasdetectedbythree．electrodemethod．andtheimpedancevariedattherangeof1．5—0．3kflandatthefrequency10一~10Hz．Withtheadvantagesofsmallsize，lightweight，highreliabilityandflexibility，thedeviceissuitableforbio．stimulation．．Keywords：bio—electrode；visu

6、alprosthesis；MEMStechnique0引言能够进入神经纤维层L2。视网膜变性疾病，如，视网膜色素变性，老年黄斑病变1设计与材料选择等是主要的致盲眼病，目前，全球共有数千万人罹患此类疾本文设计了一种基于聚酰亚胺柔性衬底的三维生物刺病。正常情况下色素上皮的光感受器接收光刺激产生神经激微电极阵列，如图1。图中浅部分为聚酰亚胺衬底，厚信号，通过视神经传导至大脑皮层，产生视觉。在晚期的视50p．m。其上镀有cu导线，线宽为50p,m，连接焊盘和前端网膜色素变性和老年黄斑病变患者中，由于色素上皮变性，的2×2电极阵列。电路上层再以聚酰亚胺封装，保护电路光感受器失去功能，这一过程无法

7、完成，从而失去视觉。过和增加生物相容性。cu电极高度达到80m，且表面镀去的几十年中，视网膜假体主要关注于色素上皮片层移植，Au，适用于视神经刺激的植入式视觉假体。替代光感受器，输入电刺激信号。近来的研究表明：直接对生物微电极将附着在视网膜神经纤维层表面上，两者视神经或神经纤维的刺激，也能在一定程度上恢复患者的的接触界面非常关键。视网膜是球面状，理想的刺激电极部分视觉⋯。这种神经刺激的方式对刺激电极的要求与阵列应该有足够可曲性匹配视网膜的曲率，