新型生物电极简介

新型生物电极简介目录•文献阅读报告•实验进展•后期实验安排一、文献阅读报告文献1:丘形柔性神经微刺激电极阵列实验采用光敏型聚酰亚胺Durimide7510为微电极基质材料，加工中的支撑材料采用单面抛光硅基片。微电极的电学性能测试采用金属铂电极(213型)作为对位电极并采用Ag/AgCl电极(232型)作为参比电极。加工过程：(1)牺牲层:通过热蒸发在硅基表面形成约1μm厚的Al金属层,该Al金属层将作为牺牲层,用于最后从硅片上释放微电极(见图1(a))。(2)底绝缘层:旋涂聚酰亚胺光刻胶制作厚度约5μm的底绝缘层(见图1(b))。(3)lift-off工艺:旋涂光刻胶AZ4620,制作出种子层、电极导线和焊点的金属图形,溅射金属Ti/Au,厚度分别为10nm和200nm,剥离形成金属层(见图1(c))。(5)上绝缘层:旋涂PI制作出厚度约为5μm的上绝缘层(见图1(d))。(6)电镀:在金电镀液中,恒流电镀,形成丘形电极刺激位点(见图1(e))。(7)释放:通过电化学腐蚀的方法,腐蚀牺牲层Al,将电极从硅片上释放下来(见图1(f))。电学性能测试（三电极系统）：作为植入式器件,为了尽量减小植入损伤,微电极整体尺度应尽量小。从几何形状来看,刺激位点为凸起结构,可使刺激位点更接近靶神经细胞,有利于实现有效刺激。同时,丘形电极的凸起结构具有圆滑的几何外形,避免了工作时因电流密度集中于尖锐棱角处导致的电极腐蚀问题。每个电极位点的外形近乎半球形,非常圆滑(如图b)。每个电极位点直径约为150μm,高度约为50μm。而且整个电极具有很好的柔性,易于与植入部位的组织相贴合,从而保证电极刺激位点与神经组织的良好接触。本文采用阻抗分析仪对其进行了测试,并与同样大小的平面电极进行了对比,结果如图所示。从频率-阻抗图可以看出,丘形电极与平面电极在频率为1kHz时对应的阻抗分别是8.59kΩ和43.2kΩ,丘形电极的界面阻抗降低了约4倍(仅为平面电极的20%)。这主要是由于丘形电极具有更大的表面积。电极位点表面积的增加降低了电极/电解质界面的溶液电阻和双电层容抗,从而减小了其界面阻抗,保证了小信号下的有效刺激。此外,电极位点有效表面积的增加还可以提高电极位点的电荷注入能力,即在相同电流密度的条件下,可以提供更高的刺激电流从而保证有效刺激。文献2:Micromachinedthree-dimensionalelectrodearraysfortranscutaneousnervetracking湿电极贴附在皮肤的表面，而且需要使用电解凝胶。干电极则不需要进行其他的处理因为其刺穿了表层皮肤，实现了低的阻抗通路去记录神经信号。方法1：方法2：a.铬板上确定针尖位置b.顶部曝光确定主基板C.覆盖SU-8层d.底部曝光确定针形状e.继续固化f.细修形状3D-MEAs制备电极：右图为原始肌电数据：可以看出，相比于标准湿电极，3D-MEAs电极信号强度得到了提升，同样，噪音信号也增强。两种电极测试区域面积比为12.56:1.文献3:Flexibleandself-adaptiveneuralribbonwiththree-dimensionalelectrodesforsciaticnerverecording电极的设计及制作：1、孔：将前部固定在神经外膜表面。2、凸起：与神经束通信的主体。3、参考电极。(a)PVD沉积1μmAl膜。(b)Al膜上覆盖5μm光敏性聚酰亚胺层。(c)制备基础层。(d)涂覆金层(e)涂覆聚酰亚胺层。(f)涂覆SU-8光刻胶。(g、h)采用光刻技术绘制微针结构。(i)微针上溅射导电金层。(j)从基板上溶解脱离。交流阻抗测试：由图可以看出，在与生物相关的频率为1kHz时，其金电极的阻抗为285.47kΩ。正好是典型的记录电极阻抗范围。由图中可以看出，实验电极所测得的信号同其他电极所测得的信号大致相同，而且八个电极点都被激活，但是电极点所获得的信号却不尽相同。这是由于神经束在神经外膜方向具有各向异性的分布，导致电极带上面电极点分布的差异性。即使在相同的频率下，所获得的导电电流的信号都可能是不同的。谢谢观看！