CN118592963A - 一种ECoG电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于脑机接口领域，具体涉及一种ECoG电极及其制备方法。本发明的可植入电极包括柔性支撑层、电极金属层和封装层，所述电极金属层中包括电极触点阵列区域、焊盘区域和导电线；所述电极触点阵列区域中含有一个或多个电极触点，所述焊盘区域中含有一个或多个焊点；每个所述电极触点和对应的一个所述焊点之间通过一个导电线连接，以形成一个连接通路，不同连接通路是彼此电隔离的。本发明通过在电极触点和焊点的暴露面设置不同材料，使不同的材料能够充分发挥各自的优势，不仅优化了电极性能，还有助于维持信号传输的一致性。同时，该电极所需的制作工艺也较为简单，成本更低，且对环境也更加友好。

Description

一种ECoG电极及其制备方法

技术领域

本发明属于脑机接口领域，具体涉及一种ECoG电极及其制备方法。

背景技术

ECoG电极(electrocorticography electrodes)是一种用于记录大脑表面电活动的电极，该技术通过在大脑表面植入电极阵列来记录脑电活动。与传统的EEG相比，ECoG能提供更高的空间分辨率，可以更准确地定位和识别脑活动源。

ECoG电极通常植入于硬膜下皮层，其性能设计依然面临以下几个方面需求：(1)良好电性能：设计电极时，需要优化电性能，实现低阻抗、高寻址率和稳定的电性能，以获得高信噪比，同时在刺激过程中降低对组织的损伤风险。(2)高机械适应性：电极具备较高的机械柔软性和柔韧性，减小与生物组织间机械不匹配，以减少大脑微运动对信号质量的干扰，使电极能够适应脑组织的形态变化。(3)良好的生物相容性：选择符合相关监管机构批准标准的电极材料，以确保电极与生物组织兼容性良好，不引发排斥反应，降低生物风险。而现有的临床使用的ECoG电极往往导数较低，且采集到的信号不够精细，信噪比不够高，可能导致信号失真，难以精确定位异常活动区域，从而影响诊断和治疗。

目前，大部分ECoG电极使用柔性可弯曲的材料制作基底和封装层，该柔性材料通常是聚合物。就电极尖端的材料而言，现在常用的包括聚合物薄膜、硅薄膜、金属或碳纳米材料等。柔性ECoG电极通常以阵列形式设计，其中包含多个电极触点。这些阵列可以包含数十到数百个电极，允许同时记录大脑不同区域的电活动，从而提供更详细的信息。总体而言，电极的材料和结构对脑机接口的性能、生物相容性和稳定性至关重要。例如，碳纳米材料如石墨烯和碳纳米管，具备出色的柔韧性和强度，以及较高的载流子迁移率等在制作微电极阵列方面表现出众。另一方面，聚酰亚胺等柔性材料在提供高机械强度、生物相容性和柔韧性方面表现出色，柔性材料能够更好地贴附在大脑皮层表面，减少对脑组织的损伤，也有助于提高电极的生物相容性。还有一些材料如二氧化钛纳米线，可制成适用于慢性记录的可伸缩电极网络。通过在电极表面沉积纳米颗粒，可以增加特定的表面积，降低界面阻抗，降低信号噪声，并提高电极的电化学活性和生物相容性。随着材料学和各类技术进步，目前的生物脑电极阵列，正在向超高密度记录、大范围记录、创伤微小化、高性能技术方向发展。

美国加利福利亚董事会Dayeh Shadi A等人的专利US20210371987A1中通过将纳米结构加入到电极表面，以提高其化学性能。在该电极制作过程中，需要首先在柔性基底上形成平面金属电极，之后通过物理气相沉积的方法，在平面电极上沉积铂合金层，然后使用脱合金化的方法刻蚀铂合金，以形成多孔的铂纳米棒。脱合金是通过酸选择性蚀刻铂合金中的非铂部分实现的。通过上述方法制备出的铂纳米棒电极具有多孔结构，具有相对较大的表面积，对目标神经元的信号更加敏感；另外，这种制备工艺可以对铂纳米棒的形状、尺寸等精细精确的控制；此外，将绝缘层包裹在铂纳米棒和电极引线上也可以提高电极稳定性和长期性能，减少电极的氧化和腐蚀。然而，该电极结构较为复杂，所需的制备工艺也较为繁多，包括了多种工艺，涉及化学沉积法，物理沉积法，脱合金化处理等。在物理沉积法中，使用了共溅射技术，同时涉及多个不同金属材料的溅射，需要更复杂的工艺控制和参数调整，以确保所需的合金比例和性能。在化学气相沉积中往往需要较高的温度，通常在几百至数千摄氏度之间，可能使得基底材料应用受到限制，并导致材料的热膨胀和机械应力问题。而脱合金化处理需要专用炉或反应器，且需要精确的温度控制反应过程，同时，脱合金过程中需要使用强腐蚀性酸，如硝酸，刻蚀该电极中的铂合金部分，在处理过程中可能产生有毒气体和液体废物，在处理过程中也相对麻烦。

发明内容

本发明提供了一种高密度的可用于颅内记录和刺激的柔性电极，该电极结构简单，所需的制作工艺也更加简单，成本更低也更加环境友好。

具体而言，本发明首先提供了一种可植入电极，其包括：柔性支撑层；电极金属层，所述电极金属层设置于所述柔性支撑层上，所述电极金属层中包括电极触点阵列区域、焊盘区域和导电线；所述电极触点阵列区域中含有一个或多个电极触点，所述焊盘区域中含有一个或多个焊点；每个所述电极触点和对应的一个所述焊点之间通过一个导电线连接，以形成一个连接通路，不同连接通路是彼此电隔离的；以及封装层，所述封装层覆盖所述电极金属层，仅在所述电极触点与所述焊点处形成暴露面；其中，所述电极触点与所述焊点的暴露面的材料不同，分别选自钨、钛、铂、金、铂铱合金、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、碳纳米管(CNT)中的一种。

本发明还提供了一种所述的可植入电极的制备方法，其包括：提供基底；在所述基底表面形成牺牲层；在所述牺牲层上形成所述柔性支撑层；在所述柔性支撑层上加工形成所述电极金属层；在所述电极金属层上形成封装层，并暴露所述电极触点与所述焊点；将所述可植入电极从牺牲层上释放。

本发明通过在电极触点和焊点的暴露面设置不同材料，使不同的材料能够充分发挥各自的优势，不仅优化了电极性能，还有助于维持信号传输的一致性。同时，该电极所需的制作工艺也较为简单，成本更低，且对环境也更加友好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例在制备可植入电极过程中步骤一的产品剖面示意图。

图2为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤二的产品剖面示意图。

图3为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤三的产品剖面示意图。

图4为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤四的产品剖面示意图。

图5为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤四的另一产品剖面示意图。

图6为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤四的又一产品剖面示意图。

图7为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤四的又一产品剖面示意图。

图8为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤四的又一产品剖面示意图。

图9为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤五的产品剖面示意图。

图10为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤五的另一产品剖面示意图。

图11为本发明实施例中在制备可植入电极过程中步骤六的产品剖面示意图。

图12为本发明实施例中在制备可植入电极时步骤四中所使用的电极焊点刻蚀版图。

图13为本发明实施例中在制备可植入电极时步骤四中所使用的电极结构刻蚀版图。

图14为本发明实施例中在制备可植入电极时步骤五中所使用的显影同步刻蚀版图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

除非另有说明，用于披露本发明的所有术语(包括技术和科学术语)的意义与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同。通过进一步的指导，随后的定义用于更好地理解本发明的教导。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，在本申请中，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。

本发明中所使用的术语“含有”、“包含”和“包括”是同义词，其是包容性或开放式的，不排除额外的、未被引述的成员、元素或方法步骤。

本发明中用端点表示的数值范围包括该范围内所包含的所有数值及分数，以及所引述的端点。

本发明中涉及浓度数值，其含义包括在一定范围内的波动。比如，可以在相应的精度范围内波动。比如2％，可以允许±0.1％范围内波动。对于数值较大或无需过于精细控制的数值，还允许其含义包括更大波动。比如100mM，可以允许±1％、±2％、±5％等范围内的波动。涉及分子量，允许其含义包括±10％的波动。

本发明中，涉及“多个”、“多种”等描述，如无特别限定，指在数量上指大于等于2。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。

本发明中，“任选地”、“任选的”、“任选”、“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“任选”或“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“任选”或“可选”各自独立。

本发明中，术语“上”、“下”等描述方位的词语均属于相对方位。当可植入电极的放置方向发生变化时，本领域人员也能够确认上述描述词语所对应的实际方位。

可植入电极

本发明首先提供了一种可植入电极，其包括：柔性支撑层；电极金属层，所述电极金属层设置于所述柔性支撑层上，所述电极金属层中包括电极触点阵列区域、焊盘区域和导电线；所述电极触点阵列区域中含有一个或多个电极触点，所述焊盘区域中含有一个或多个焊点；每个所述电极触点和对应的一个所述焊点之间通过一个导电线连接，以形成一个连接通路，不同连接通路是彼此电隔离的；以及封装层，所述封装层覆盖所述电极金属层，仅在所述电极触点与所述焊点处形成暴露面；其中，所述电极触点与所述焊点的暴露面的材料不同，分别选自钨、钛、铂、金、铂铱合金、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、碳纳米管(CNT)中的一种。

本发明意外发现，通过在电极触点和焊点的暴露面设置不同材料，能够使不同的材料充分发挥各自的优势，这样不仅能明显优化电极性能，还有利于维持信号传输的一致性。

在一些实施方式中，所述电极触点的暴露面的材料为具有卓越导电性和稳定性的金属。

在一些实施方式中，所述焊点的暴露面的材料为具有卓越焊接牢固性和稳定性的金属。

在一些实施方式中，所述电极触点的暴露面的材料选自铂、金、钨、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、碳纳米管中的一种，所述焊点的暴露面的材料选自钛、铂、金、铂铱合金中的一种。

在一些实施方式中，所述电极触点的暴露面的材料为铂，所述焊点的暴露面的材料为金。

在一些实施方式中，所述电极金属层中包括至少两层不同的材料，在所述电极触点与所述焊点处以不同层的材料形成暴露面。

在一些实施方式中，所述电极金属层中由下至上依次包括钛或铬层、第一铂层、金层和第二铂层，在所述电极触点处以所述第二铂层的材料形成暴露面，在所述焊点处以所述金层的材料形成暴露面。

在一些实施方式中，所述电极触点的直径为5μm～1000μm。这样能够更接近神经元组织，大小更接近皮层功能柱，其大小在100到500微米之间，其被认为是信息处理的基本单元。因此，这样的尺寸能够获得更高的空间分辨率和更精细的信息，具有更好的生物相容性，更适合长时间在体记录。

在一些具体的实施方式中，所述电极触点的直径可以为5μm、50μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1000μm等或上述范围内任意直径。

在一些具体的实施方式中，所述电极触点的水平截面为方形、矩形、三角形、菱形、椭圆形或多边形形状之一。

在一些实施方式中，所述可植入电极的厚度为5μm～1000μm，所述电极金属层的厚度为0.01μm～10μm。

在一些具体的实施方式中，所述可植入电极的厚度可以为5μm、10μm、50μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1000μm等或上述范围内任意厚度。

在一些具体的实施方式中，所述电极金属层的厚度为0.01μm、0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2.5μm、5μm、7.5μm、10μm等或上述范围内任意厚度。

在一些实施方式中，在所述电极触点阵列区域中，还含有多个贯穿所述可植入电极的孔洞，所述孔洞与所述电极触点在物理上分离。在触点区域引入孔洞，能提高电极的柔韧性，并促进脑脊液的自然流动，从而更好地适应生物组织。同时，这样也有助于更好维护脑部良好环境，可以促进脑脊液流通，有助于维护脑部健康、以及脑部的清洁和正常功能，进而减少有害蛋白异常沉积和聚集，降低其他脑部疾病的风险，更适合长时间在体记录。

在一些具体的实施方式中，所述孔洞的水平截面为圆形或其他几何形状。

在一些具体的实施方式中，所述孔洞分布在所述电极触点的四周，且与所述电极触点在物理上分离。

在一些实施方式中，所述导电线的拐角处均为曲线形。这样能够使信号更平滑地过渡，减小阻抗的突变，有助于维持更一致的信号传输性能，具有一定的电磁兼容性(EMC)优势。同时，还可以使得刻蚀过程更平滑和平稳，有效减少刻蚀过程中的不均匀性，最小化操作误差。而现有技术中通常采用的直线形的布线中，拐角和连接点比较尖锐，可能会导致信号反射，从而造成信号衰减、失真；直线布线还存在阻抗不匹配的问题，损害信号完整性，还容易发生电磁耦合，导致信号串扰。

在一些实施方式中，所述柔性支撑层和所述封装层的材料均为非降解型低温固化的柔性材料，所述柔性材料的固化温度低于PMMA熔点。这样能够更好地与PMMA牺牲层兼容，从而有利于简化制备流程，降低成本。

在一些实施方式中，所述柔性材料为聚酰亚胺、SU-8、液晶聚合物和Parylene-C中的至少一种，更优选为低温型固化聚酰亚胺。

在一些实施方式中，至少有一个所述电极触点用于信号采集。

在一些实施方式中，至少有一个所述电极触点用于电刺激。

在一些实施方式中，用于电刺激的电极触点具有10mC/cm2～100mC/cm2的电荷注入容量(CIC)。

在一些实施方式中，用于电刺激的电极触点具有10mC/cm2～100mC/cm2的电荷储存容量。

在一些实施方式中，用于电刺激的电极触点的阻抗为100欧姆～10兆欧姆。

本发明对连接通路的数量不作特别限定，在一些具体的实施方式中，所述连接通路的数量为1以上的的整数，例如，1，2，3，...63，65，120等。

在一些具体的实施方式中，所述连接通路的数量可以为16，32，64，128，256，512，1024等2的整数次幂。

制备方法

本发明还提供了一种所述的可植入电极的制备方法，其包括：提供基底；在所述基底表面形成牺牲层；在所述牺牲层上形成所述柔性支撑层；在所述柔性支撑层上加工形成所述电极金属层；在所述电极金属层上形成封装层，并暴露所述电极触点与所述焊点；将所述可植入电极从牺牲层上释放。

在一些实施方式中，所述牺牲层的材料为PMMA；在形成所述柔性支撑层和所述封装层时，采用低于PMMA熔点的温度固化材料；优选地，固化温度为220～240℃。选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为牺牲层材料，将更便于剥离，以简化制备流程，降低成本，使得其生产更加环境友好。

在一些实施方式中，所述制备方法还包括：在将所述可植入电极从牺牲层上释放后，通过热阶梯升温固化对所述柔性支撑层和所述封装层的材料进行进一步固化。

在一些实施方式中，在将所述可植入电极从牺牲层上释放时，采用丙酮溶液溶解牺牲层。

实施例

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，优先参考本发明中给出的指引，还可以按照本领域的实验手册或常规条件，还可以参考本领域已知的其它实验方法，或者按照制造厂商所建议的条件。

下述的具体实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。

如图1～14所示(其中图1～图11为制备可植入电极过程中的产品剖面示意图，对焊点、电极触点、孔洞等各区域的实际位置、以及可植入电极的实际尺寸不具有实际限定意义)，本实施例提供的可植入电极的制备方法包括如下步骤：

步骤一、提供基底1；

如图1所示，在一些示例中，步骤一包括，提供基底1，使用溶剂清洗基底1，然后吹干表面。在具体示例中，基底1的材料包括氮化硅、硅、石英玻璃等任意一种材料。基底1的尺寸也可以是四寸、六寸、八寸等。清洁基底的溶剂包括丙酮、异丙醇、去离子水等。

步骤二、在所述基底1表面形成牺牲层2；

如图2所示，在一些示例中，步骤二包括，在基底1上涂覆牺牲层2的材料PMMA，并对其进行加热固化。在具体示例中，涂覆的方法包括旋转涂胶、喷涂等。牺牲层2的材料还可以为光固化材料，包括光敏聚合物、光固化树脂、光敏胶、光敏聚合膜、光学胶等，其厚度为0.1-100μm。作为示例，牺牲层2的厚度可以是0.1μm，0.5μm，1μm，3μm，5μm，7μm，9μm等或其范围内任意厚度。

步骤三、在所述牺牲层2上形成所述柔性支撑层3；

如图3所示，在一些示例中，步骤三包括，在所述牺牲层2表面涂覆柔性支撑层3，对其进行135℃低温加热固化。在具体示例中，涂覆的方法包括旋转涂胶、喷涂等，该柔性支撑层3的材料为低温型固化聚酰亚胺，柔性支撑层3的厚度为0.2-100μm。作为示例，柔性支撑层3的厚度可以是0.2μm，0.8μm，2μm，4μm，6μm，9μm等或其范围内任意厚度。

步骤四、在所述柔性支撑层3上加工形成所述电极金属层4；

如图4所示，在一些示例中，步骤四包括，在柔性支撑层3表面沉积多次，以形成由下至上依次包括钛层、第一铂层、金层和第二铂层的电极金属层4。在一些具体示例中，上述电极金属层4中的钛层还可以替换为铬层。在一些具体示例中，电极金属层4的材料包括钨、钛、铂、金、铂铱合金、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、碳纳米管或上述任意个数种类的组合。在一些具体示例中，电极金属层4中各层材料的厚度为5-1000nm，或其范围内任意厚度。在一些具体示例中，沉积的方法包括化学气相沉积、磁控溅射、电子束蒸镀和离子束沉积(IBD)等。

如图5、图6、图12所示，在一些示例中，步骤四还包括，在形成的电极金属层4上形成预定义的图案区5，该区域为光刻显影图案化形成的区域，显影后无光刻胶保护的区域为电极的FPC焊点区域6。在一些示例中，步骤四还包括刻蚀形极焊点处区域6。在一些具体示例中，形成刻蚀区的方法包括电子束刻蚀，激光刻蚀，离子束刻蚀、化学刻蚀等，刻蚀的深度为5-300nm，或其范围内任意厚度，最终刻蚀深度与第一层金属厚度相当，或略有超出，以确保焊点处最上层暴露面为第二层金属。

如图7所示，在一些示例中，步骤四还包括，去除光刻胶后，再次使用光刻胶进行光刻显影图案化后形成区域7，刻蚀形成电极图案以外的图形区域8(含电极触点阵列区域的孔洞及电极外围轮廓区域)。在一些具体的示例中，刻蚀的方法包括子束刻蚀，激光刻蚀，离子束刻蚀、化学刻蚀等，刻蚀的深度为全部金属层的厚度值。

如图8、图13所示，在一些示例中，步骤四还包括，去除光刻胶，得到预设形状的电极结构。

步骤五、在所述电极金属层4上形成封装层9，并暴露所述电极触点与所述焊点；

如图9所示，在一些示例中，步骤五包括，在前述形成的电极金属层4上涂覆封装层9。在一些具体示例中，封装层9的材料为低温固化聚酰亚胺。涂覆的方法包括滚涂、旋涂等，与柔性支撑层3的材料相同。封装层9的厚度范围为1-10μm，具体而言可以是1μm，3μm，5μm，7μm,9μm等或其范围内任意厚度。涂覆后两层聚酰亚胺的总厚度范围为6-110μm。

如图10、图14所示，在一些示例中，步骤五还包括，再次光刻显影图案化，在显影时同步刻蚀表面聚酰亚胺，刻蚀处形成焊点10、电极触点11，以及聚酰亚胺完全刻蚀的电极触点阵列区域的孔洞12和电极外围轮廓区域。

步骤六、将所述可植入电极从牺牲层2上释放；

如图11所示，在一些示例中，步骤六包括，使用溶液溶解牺牲层2。在具体示例中，可以采用丙酮溶液溶解牺牲层2。

在一些示例中，步骤六还包括，进一步所述柔性支撑层3和所述封装层9的材料。在具体示例中，固化材料的方式为热阶梯升温固化。

如图11～14所示，本实施例提供的可植入电极包括柔性支撑层3、电极金属层4和封装层9。

其中，所述柔性支撑层3的材料为固化温度低于PMMA熔点的低温型固化聚酰亚胺。

所述电极金属层4设置于所述柔性支撑层3上，所述电极金属层4中包括电极触点阵列区域、焊盘区域和导电线13；所述电极触点阵列区域中含有多个电极触点11，所述焊盘区域中含有多个焊点10；每个所述电极触点11和对应的一个所述焊点10之间通过一个导电线13连接，以形成一个连接通路，不同连接通路是彼此电隔离的。所述电极金属层4中由下至上依次包括钛层、第一铂层、金层和第二铂层，在所述电极触点11处以所述第二铂层的材料形成暴露面，在所述焊点10处以所述金层的材料形成暴露面。所述电极触点的直径为5μm～1000μm。作为示例，所述电极触点的直径可以为5μm、50μm、100μm、250μm、500μm、750μm、1000μm等或上述范围内任意直径。所述导电线13的拐角处均为曲线形。

在所述电极触点阵列区域中，还含有多个贯穿所述可植入电极的孔洞12，所述孔洞12与所述电极触点11在物理上分离。

所述封装层9覆盖所述电极金属层4，仅在所述电极触点11与所述焊点10处形成暴露面。所述封装层9的材料与所述柔性支撑层3的材料相同，均为固化温度低于PMMA熔点的低温型固化聚酰亚胺。

在一些示例中，所述的可植入电极可通过如上制备方法制得。

在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等进行的描述意指结合该实施方式或示例所描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中，而且上述术语未必表示相同的实施方式或示例。而且，所描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合，以得到关于本发明中可植入电极或其制备方法的其他实施例。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的可植入电极具有以下显著的技术效果进步：

第一，该可植入电极在焊点和电极触点最上层暴露面采用差异化金属材料，以充分发挥各自的优势。触点表面采用具有卓越导电性和稳定性的金属，而焊点则选择具有卓越焊接牢固性和稳定性的金属。该设计不仅优化了电极性能，还有助于维持信号传输的一致性。

第二，该可植入电极在电极触点阵列区域引入微小孔洞，以提高电极的柔韧性并促进脑脊液的自然流动，以更好地适应生物组织。有助于更好维护脑部良好环境，开孔设计可以促进脑脊液流通，有助于维护脑部健康，进脑部的清洁和正常功能，进而减少有害蛋白异常沉积和聚集，降低其他脑部疾病的风险。

第三，在电极布线方面，该可植入电极中的导电线均采用弧形走线设计，对电极轮廓的拐角进行平滑处理，有效减少刻蚀过程中的不均匀性，最小化操作误差。此外，曲线走线可促使信号平滑过渡，降低阻抗的突变，提升信号传输性能，并具备良好的电磁兼容性(EMC)优势。

第四，该可植入电极大量采用柔性材料，并在电极上设置开孔以降低电极的强度，使其容易变形，增加其柔顺性，提高电极与皮层组织的适配性和柔顺性，减少了潜在的炎症反应的风险，更适合长时间在体记录。

第五，该可植入电极的电极触点大小设计在微米级别，能够更接近神经元组织，大小更接近皮层功能柱——其大小在100到500微米之间，被认为是信息处理的基本单元。这样的尺寸能够获得更高的空间分辨率和更精细的信息，具有更好的生物相容性。

第六，该可植入电极的制备方法更加简单，选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为牺牲层材料，方便剥离，以简化制备流程，降低成本，使得其生产更加环境友好。

第七，该可植入电极的柔性支撑层和封装层使用低温型固化聚酰亚胺，固化温度低于PMMA熔点，可较好的与PMMA牺牲层兼容。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种可植入电极，其特征在于，其包括：

柔性支撑层；

电极金属层，所述电极金属层设置于所述柔性支撑层上，所述电极金属层中包括电极触点阵列区域、焊盘区域和导电线；所述电极触点阵列区域中含有一个或多个电极触点，所述焊盘区域中含有一个或多个焊点；每个所述电极触点和对应的一个所述焊点之间通过一个导电线连接，以形成一个连接通路，不同连接通路是彼此电隔离的；以及

封装层，所述封装层覆盖所述电极金属层，仅在所述电极触点与所述焊点处形成暴露面；

其中，所述电极触点与所述焊点的暴露面的材料不同，分别选自钨、钛、铂、金、铂铱合金、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、碳纳米管中的一种。

2.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，

所述电极触点的暴露面的材料选自铂、金、钨、氧化铱、氮化钛、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、碳纳米管中的一种，所述焊点的暴露面的材料选自钛、铂、金、铂铱合金中的一种；

优选的，所述电极触点的暴露面的材料为铂，所述焊点的暴露面的材料为金。

3.根据权利要求1或2所述的可植入电极，其特征在于，所述电极金属层中包括至少两层不同的材料，在所述电极触点与所述焊点处以不同层的材料形成暴露面。

4.根据权利要求3所述的可植入电极，其特征在于，所述电极金属层中由下至上依次包括钛或铬层、第一铂层、金层和第二铂层，在所述电极触点处以所述第二铂层的材料形成暴露面，在所述焊点处以所述金层的材料形成暴露面。

5.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，所述电极触点的直径为5μm～1000μm。

6.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，所述可植入电极的厚度为5μm～1000μm，所述电极金属层的厚度为0.01μm～10μm。

7.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，在所述电极触点阵列区域中，还含有多个贯穿所述可植入电极的孔洞，所述孔洞与所述电极触点在物理上分离。

8.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，所述导电线的拐角处均为曲线形。

9.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，所述柔性支撑层和所述封装层的材料均为非降解型低温固化的柔性材料，所述柔性材料的固化温度低于PMMA熔点；优选地，所述柔性材料为聚酰亚胺、SU-8、液晶聚合物和Parylene-C中的至少一种，更优选为低温型固化聚酰亚胺。

10.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，至少有一个所述电极触点用于信号采集。

11.根据权利要求1所述的可植入电极，其特征在于，至少有一个所述电极触点用于电刺激；优选用于电刺激的电极触点具有10mC/cm2～100mC/cm2的电荷注入容量；优选用于电刺激的电极触点具有10mC/cm2～100mC/cm2的电荷储存容量；优选用于电刺激的电极触点的阻抗为100欧姆～10兆欧姆。

12.一种权利要求1～11中任一项所述的可植入电极的制备方法，其特征在于，其包括：

提供基底；

在所述基底表面形成牺牲层；

在所述牺牲层上形成所述柔性支撑层；

在所述柔性支撑层上加工形成所述电极金属层；

在所述电极金属层上形成封装层，并暴露所述电极触点与所述焊点；

将所述可植入电极从牺牲层上释放。

13.根据权利要求12所述的可植入电极的制备方法，其特征在于，

所述牺牲层的材料为PMMA；

在形成所述柔性支撑层和所述封装层时，采用低于PMMA熔点的温度固化材料；优选地，固化温度为220～240℃。

14.根据权利要求13所述的可植入电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

在将所述可植入电极从牺牲层上释放后，通过热阶梯升温固化对所述柔性支撑层和所述封装层的材料进行进一步固化。

15.根据权利要求13所述的可植入电极的制备方法，其特征在于，在将所述可植入电极从牺牲层上释放时，采用丙酮溶液溶解牺牲层。