[发明专利]单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，包括：

衬底层，为刚性绝缘材料；

导电层，制备于上述衬底层上方，用于通过设置的检测位点及电极检测神经电生理信号和神经电化学信号，并将检测到的神经电生理信号和神经电化学信号实时传递给后端采集仪器，所述检测位点的直径小于神经细胞最小尺寸，其中，每组检测位点以正七边形状分布，中间位点为外围所有相邻位点连线的中垂线交点，用于与神经信号处理软件结合，确定细胞在芯片表面位置坐标；以及

绝缘层，形成于所述导电层上方。

2.根据权利要求1所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，所述导电层包括：设置有神经信息检测位点的尖端、电极、设置有焊点的焊盘、及将所述神经信息检测位点与其相对应所述焊点一一相连接的检测位点引线、及将所述电极与其相对应所述焊点一一相连接的电极引线。

3.根据权利要求2所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，所述电极包括：第一神经电生理信号检测参比电极、第二神经电生理信号检测参比电极、第三神经电生理信号检测参比电极及神经电化学信号检测对电极。

4.根据权利要求1所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，所述检测位点包括：

神经电化学信号检测位点，对其进行纳米材料和聚合物抗干扰离子膜的修饰，用于对神经递质进行检测，获得神经电化学信号；

神经电生理信号检测位点，对其进行纳米材料修饰，用于对神经细胞放电信号进行检测，获得神经电生理信号。

5.根据权利要求4所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，所述神经递质为多巴胺、尿酸、抗坏血酸、五羟色胺、去甲肾上腺素、谷氨酸中的任意一种及其组合。

6.根据权利要求4所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，对所述神经电化学信号检测位点的修饰为，在所述神经电化学信号检测位点涂覆Nafion阳离子交换膜，以阻止阴离子干扰物对电极检测造成干扰。

7.根据权利要求4所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，能够实现8个神经电化学信号检测位点和24个神经电生理信号检测位点，共32个检测位点同时工作。

8.根据权利要求1所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片，其中，所述检测位点分为4组。

9.一种用于制备权利要求1至8任意一种所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片的制备方法，包括：

操作S1：选用SOI正面硅作为衬底，进行第一次光刻工艺，将导电层图形移植至衬底表面；

操作S2：利用溅射工艺将种子层和导电金属覆盖上述导电层图形，之后采用剥离技术去除导电层图形中检测位点、参比电极、对电极、引线、焊盘图形外的多余金属，形成导电层；

操作S3：在上述导电层上方进行化学气相沉积工艺，覆盖芯片表面；

操作S4：进行第二次光刻工艺，将检测位点、参比电极、对电极、焊盘位置暴露出来，使用等离子刻蚀技术对以上位置上表面的绝缘材料进行刻蚀而对其它位置不做处理，最终形成绝缘层；

操作S5：进行第三次光刻工艺，在衬底表面形成芯片基本图形，使用感应等离子耦合深刻蚀技术，刻蚀芯片图形外的绝缘层和衬底层，直至SOI埋氧层结束；以及

操作S6：进行湿法腐蚀工艺对SOI底面硅进行溶解、腐蚀，之后使用超声清洗技术，加速芯片从整块SOI脱离，获得独立的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片。

10.一种权利要求1至8任意一种所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片的使用方法，包括：

操作Q1：将所述单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片置入丘脑腹后外侧核(VPL)，并将其作为目标靶区；

操作Q2：通过所述检测位点接受大脑皮质初级躯体感觉皮质区(S1Tr)、皮层外囊(ec)、侧脑室(LV)、海马伞(fi)和丘脑网状核(Rt)的所述神经电生理信号和所述神经电化学信号；以及

操作Q3：所述的单细胞水平脑功能定位的微纳电极阵列芯片将所述神经电生理信号和所述神经电化学信号传递给后端采集仪器，使用主成分分析、K均值、希尔伯特变换、聚类分析的神经信号处理算法，对各脑区的神经电生理信号的发放模式和神经电化学信号的浓度特征进行分类，最终实现丘脑腹后外侧核的精准功能定位。