[发明专利]柔性颅内皮层微电极芯片及其制备和封装方法及封装结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及医疗设备领域，特别是涉及一种柔性颅内皮层微电极芯片，还涉及一种柔性颅内皮层微电极芯片的制备方法，一种柔性颅内皮层微电极芯片的封装方法，一种柔性颅内皮层微电极芯片的封装结构。

【背景技术】

人体大脑在正常的生理情况下，其表面会产生微弱的放电并具有一定的模式。当大脑出现病理变化时，其放电模式会发生改变。临床上，通过观察这些放电模式的改变，可以对疾病进行诊断和治疗。目前应用脑电进行诊断和治疗最广泛的疾病就是癫痫病。癫痫是由于大脑中某个区域神经元发生兴奋性异常或者抑制性失效而引起患者出现肢体抽搐或意识行为异常。临床研究表明，患者在癫痫发作或者临近发作之前，脑电会出现特异性变化，脑电图现在已成为癫痫临床诊疗和相关研究无可替代的标准方法。

目前，关于脑电信号的采集主要有两种方法：一种是头皮脑电的采集，另外一种是颅内皮层脑电的采集。所谓头皮脑电的采集，就是将多个电极放置在患者头皮表面采集脑电信号。这种方法的优点是无创，可以长期使用，操作简单方便。缺点是头皮距离大脑皮层较远，颅骨、软组织等滤掉了gamma频率段信息，使得空间分辨率和信号所包含的信息因素都相对有限，信噪比很低，在后期处理算法中困难比较大，并且存在诸多干扰因素，伪差大。为了获得高保真性的脑电信号，就要采用颅内脑电采集的方法。所谓颅内脑电采集，就是要通过局部麻醉镇痛，颅骨钻孔，将特制的电极放置于大脑皮层表面，记录脑电。这种采集方式的优点是操作相对简单，空间分辨率较高，信号频段宽，信噪比较高，电极覆盖的面积较大，干扰因素少，衰减小。

临床研究和分析表明，针对人体大脑皮层的尺寸和结构，为了获得最佳的EEG监测数据和分析结果，所采用的颅内EEG监测电极的空间分辨率(也就是相邻电极之间的距离)需要达到0.125mm的精度。然而受到加工工艺的制约，目前临床所采用的颅内皮层脑电监测电极阵列尺度较大，电极直径大约为3.5mm左右，相邻电极之间距离达到10mm，因而制约了颅内皮层脑电信息采集的空间分辨率。尽管基于传统的微加工技术可以大规模集成多个单元，单元阵列的密度也可以大幅提升到微米尺度。然而，传统的微加工技术是基于刚性材料的基础之上；而采用刚性电极芯片采集颅内皮层脑电，存在几个方面的问题：1、刚性电子器件与柔软的大脑皮层之间存在巨大的柔性差异，如果长期植入，由于电子器件微小扰动可能引起神经组织损伤、出现炎症反应、结痂甚至大脑出血；2、与此同时，随着时间的推移，这种巨大的柔性差异会引起生物组织对刚性电子器件进行包裹，从而使器件的性能逐渐丧失；3、刚性电子器件的平面结构与大脑皮层的复杂曲面结构有着很大的差异，影响电子接口与神经组织的空间吻合程度，进而影响信息的有效传递；4、刚性电子器件植入，需要对患者进行全身麻醉的情况下，采取骨瓣开颅，创口较大，手术风险增加。

【发明内容】

基于此，有必要发展一种基于柔性材料的微加工技术，提供一种柔性颅内皮层微电极芯片，实现毫米以下尺度空间分辨率的颅内皮层脑电监测和施加电刺激。

一种柔性颅内皮层微电极芯片，包括柔性基底，微电极单元，与所述微电极单元电连接的电极引线，以及与所述电极引线电连接的引线焊点，所述微电极单元、电极引线以及引线焊点均设于所述柔性基底上，所述柔性颅内皮层微电极芯片还包括设于所述柔性基底上并覆盖所述电极引线的绝缘层。

优选的，所述柔性基底和绝缘层的材质为聚二甲基硅氧烷。

优选的，所述微电极单元、电极引线及引线焊点的材质为金、铂、钛、铱、铬中的一种或者几种的合金或化合物。

还有必要提供一种柔性颅内皮层微电极芯片的制备方法。

一种柔性颅内皮层微电极芯片的制备方法，包括下列步骤：步骤一，在刚性基底上设置一层聚二甲基硅氧烷形成柔性基底；步骤二，在所述柔性基底上形成微电极单元、电极引线以及引线焊点，所述电极引线将所述微电极单元和引线焊点电连接；步骤三，在所述柔性基底上设置一层聚二甲基硅氧烷形成绝缘层，并在所述绝缘层的微电极单元和引线焊点位置处形成开口，露出所述微电极单元和引线焊点；步骤四，将所述柔性基底和刚性基底分离。

优选的，所述微电极单元、电极引线及引线焊点的材质为金、铂、钛、铱、铬中的一种或者几种的合金或化合物。

优选的，所述步骤二包括：在所述柔性基底上淀积一层导电薄膜；在所述导电薄膜上光刻形成所述微电极单元、电极引线以及引线焊点的光刻胶图案；湿法刻蚀并去除所述光刻胶图案，形成所述微电极单元、电极引线以及引线焊点。