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上海交通大学学报 2022年第5期56卷 648-655页

作者：贺雨欣张文光许李悦周旭晖上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对柔性神经电极的深度植入屈曲问题,设计一种槽形截面硅针作为辅助植入工具,为电极植入提供暂时刚度.为定量化评价辅助工具的综合性能,结合临界屈曲力和截面积,综合考虑力学性能及生物性能,提出辅助工具的性能评价指数.基于该评价指... 详细信息

针对柔性神经电极的深度植入屈曲问题,设计一种槽形截面硅针作为辅助植入工具,为电极植入提供暂时刚度.为定量化评价辅助工具的综合性能,结合临界屈曲力和截面积,综合考虑力学性能及生物性能,提出辅助工具的性能评价指数.基于该评价指数研究槽形截面硅针的最佳槽深比及槽宽比,其中最佳槽深比为工艺要求内的极大值,最佳槽宽比随着硅针厚度的增大而增大;利用性能评价指数定量证明相对于传统的圆形截面和矩形截面硅针,槽形截面硅针具有明显的性能优势.槽形截面硅针的仿真设计有利于筛选出截面最佳参数组合,减少加工数量,降低实验成本.

关键词：柔性神经电极植入策略槽形截面硅针

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硅基MEMS二维生物微探针阵列技术研究

硅基MEMS二维生物微探针阵列技术研究

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作者：黄朋生清华大学

学位级别：硕士

近年来,微电极技术已成为研究神经系统内部信息表达和转换方式的主要手段之一。它不仅能够帮助明确神经元的功能定位,还是研究神经元群间的信息传递和组织方式的重要手段,而且还成为立体定向神经外科中的核心技术之一应用于临床。利用... 详细信息

近年来,微电极技术已成为研究神经系统内部信息表达和转换方式的主要手段之一。它不仅能够帮助明确神经元的功能定位,还是研究神经元群间的信息传递和组织方式的重要手段,而且还成为立体定向神经外科中的核心技术之一应用于临床。利用微机械技术制作的MEMS微电极阵列是MEMS技术在生物医学上一个重要应用,它为生物医学领域提供了新的医疗手段。微电极技术在精确药物注射、临床监测、生化检测、人工假肢恢复、神经补偿等领域有着广泛的发展前景。它为患者提供了无痛、高效、安全的医疗手段,更符合医学研究人性化的特点。本文中,我们基于微机械加工工艺设计了一种基于硅基的微电极阵列。该阵列单元由四根等间隔平行硅针组成,每根针上四个记录电极,形成一个4×4阵列。在设计之前,对微电极与生物体神经细胞接触等效电路模型进行了一些的研究。基于模型对微电极的一些电学参数譬如阻抗,进行定性分析,指导我们设计微电极的结构和尺寸。我们设计了微电极阵列的体硅加工工艺,并进了分析与优化,提出了包括多尺寸方案、工艺监测图形设计等在内的工艺流程。基于此流程,成功制作出4×4微电极阵列,并进行工艺后分析。为了得到较好的硅针尖,制作了一套模具进行了针尖各向异性湿法腐蚀和各向同性湿法腐蚀。为了方便测试微电极阵列的各种性能以及进行生物体实验,对微电极铝丝键合和金球焊接两种封装方式进行了研究和实践。利用三探针测量法,对封装的微电极阵列在0.9%生理盐水中的阻抗进行了测量,在信号频率1KHz测得微电极阻抗约为1.3 M欧姆。为了检测微电极记录真正神经信号的性能,用牛蛙坐骨神经模型进行实验,取得了满意的结果。通过一系列实验表明,此次微电极阵列是成功的。不过这个项目才刚刚起步,还有很多问题和工作需要解决和继续。

关键词：微电极阵列硅针微机械加工技术体硅工艺神经细胞

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