硅电极

线性电极也是一种在在体多通道记录实验中广泛使用的电极。因其电极位点在竖直方向排列,故可以一次记录到不同深度脑区的神经信号。

 

硅电极Silicon Electrode 就是其中广泛使用的一种线性电极。

 

描述

动物的脑组织中不同的区域在组织形貌,拓扑结构,执行功能上都有区别,是一个十分庞大,复杂,精密,充满电活动以及化学活动的系统,这不仅要求电极要以阵列的形式灵敏并且高密度地采集电信号,也对电极点的尺寸和分布提出要求。针对需要记录到信号的脑区所在位置的深度,脑区形状大小,拓扑结构以及神经细胞的特征尺寸,我们设计的电极有单针式结构和多针式的叉状结构。

 

每个记录点的直径分布在12um到30um之间。记录点的排布方式包括等间距的线形阵列式排布以及四个记录点为一组的立体式排布(常称之为tetrode)。层状结构的脑区可以利用单排分布的电极记录垂直方向上不同深度的神经元活动,而tetrode可以在更为深入的研究方向上发挥作用,如解析出一个研究范围内的神经元电信号的具体发放方向、衰减大小以及距离电极点的位置等参数,为神经元级别的互联,互动原理的分析提供有力的解决方法。

功能

不同规格尺寸的硅基神经微电极都可以基于多目标晶圆的手段利用4寸SOI片通过微机械加工(MEMS)的手段同时制得。制备的工艺涉及晶圆的下绝缘层热氧化,金属层沉积并图形化,上绝缘层沉积,记录点干法刻蚀,针体的干法刻蚀等。所制备的微电极器件通过长100um,宽30um,厚20um的硅桥悬挂在4寸晶圆上。利用微机械加工,一次可制备数百支性能均一的微电极阵列。最终得到的电极是由硅材料做衬底,氧化硅/氮化硅材料做绝缘,金做记录点的多层膜结构。经过绝缘层应力匹配的微电极无弯曲现象,这保证了植入的顺利进行和绝缘膜层的质量。在封装方面,针对16通道微电极阵列设计的pcb板可以兼容向下兼容多种规格的微针,通过金丝压焊实现微电极阵列与接口的点连接。最后整个pcb板压焊部分用灌封胶保护保证器件的电学性能的稳定。

 

制备好的微电极阵列的形貌通过扫描电镜表征,其尺寸控制精确,图形均一,表面平整。在评估完表面形貌后,对电极进行体外电化学性能表征。测得的体外阻抗表现一致

 

 

参数

 

 

特点 详细描述及可选项 备注
Electrodetype

Electrodetype:Single-electrode

Electrode channel:8

Electrode configuration:1×8

Electrode length:4mm

Electrode site diameter:○20um ○30um

Electrode site spacing:200um

Spacing between the first site and the tip:80um

Electrode site material:○PEDOT ○Au ○IrOx

Connector type and the Recording Channel Pinout Instruction:

○SMT connector ○Omnetics connector

 

 

Electrodetype

Electrodetype:Single-electrode

Electrode channel:16

Electrode configuration:2×8

Electrode length:5mm

Channel spacing:200um

Electrode site diameter:○20um 

Electrode site spacing:100um

Spacing between the first site and the tip:60um

Electrode site material:○PEDOT ○Au ○IrOx

Connector type and the Recording Channel Pinout Instruction:

○SMT connector ○Omnetics connector

 

Electrodetype:Single-electrode

Electrode channel:16

Electrode configuration:4×4

Electrode length:

○3.6mm          Channel spacing:300um

                       Electrode site diameter:14um 

                       Electrode site spacing:200um

                       Spacing between the first site

                       and the tip:100um

○5mm             Channel spacing:125um

                       Electrode site diameter:20um 

                       Electrode site spacing:100um

                       Spacing between the first site and

                       the tip:50um

Electrode site material:○PEDOT ○Au ○IrOx

Connector type and the Recording Channel Pinout Instruction:

○SMT connector ○Omnetics connector

Electrode length:3.6mm

 

Electrode length:5mm

 

Electrodetype:Single-electrode

Electrode channel:32

Electrode configuration:4×8

Electrode length:6mm

Channel spacing:285um

Electrode site diameter:30um 

Electrode site spacing:200um

Spacing between the first site and the tip:100um

Spacing between Reference electrode and the last recording site:890um

Electrode site material:○PEDOT ○Au ○IrOx

Connector type and the Recording Channel Pinout Instruction:

Omnetics connector

 

 

Electrodetype:Tetrode-electrode

Electrode channel:16

Electrode configuration:2×8

Electrode length:

○6mm           Channel spacing:285um

                      Electrode site diameter:12um 

     A spacing:50um

     B spacing:200um

     Spacing between the first site and

     the tip:105um

     Spacing between Reference

                      electrode and the last recording 

                      site: 940um 

○7mm            Channel spacing:150um

                       Electrode site diameter:15um 

                       A spacing:25um

                       B spacing:150um

                       Electrode site spacing:100um

                       Spacing between the first site and

                       the tip:100um

Electrode site material:○PEDOT ○Au ○IrOx

Connector type and the Recording Channel Pinout Instruction:

○SMT connector ○Omnetics connector

Electrode length:6mm

 

Electrode length:7mm

 

 

 

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