本文關(guān)鍵詞：基于MEMS技術(shù)的高密度視網(wǎng)膜假體柔性微電極陣列的研制

  更多相關(guān)文章： 視覺假體 視網(wǎng)膜假體 微電極陣列 MEMS 高密度

【摘要】：視覺是人各種感覺中最重要的一種，正常獲得視覺的前提是具備完整有效的視覺通路。研究表明，大部分盲人的視覺通路并非完全損毀，通過電刺激視覺通路尚具有功能的部分，視覺假體能幫助假體植入者得到一定程度的人工視覺。視覺假體依靠作為神經(jīng)接口的微電極陣列實現(xiàn)假體和患者之間的聯(lián)接，根據(jù)微電極陣列植入部位的不同，視覺假體可以分為視皮層假體、視神經(jīng)假體和視網(wǎng)膜假體三種，這其中視網(wǎng)膜假體由于其刺激位點(diǎn)與視野的拓?fù)鋵?yīng)關(guān)系好、刺激器對組織損傷小，且最大限度保留視覺通路的功能等優(yōu)點(diǎn)，成為不同類型視覺假體中最具應(yīng)用前景的一種。 為了使假體植入者獲得良好的人工視覺，視網(wǎng)膜假體必須具有足夠高分辨率，對應(yīng)的微電極陣列必須具有足夠高密度的刺激位點(diǎn)。基于MEMS技術(shù)，我們設(shè)計并制作了兩種不同規(guī)格的微電極陣列，都采用光敏型聚酰亞胺（PI）作為絕緣材料，金屬鉑（Pt）作為導(dǎo)電材料，在聚合物和導(dǎo)電金屬層之間加入鈦（Ti）層增加粘附性。其中采用傳統(tǒng)工藝制作了30通道的微電極陣列，刺激點(diǎn)的直徑為350μm，以56的矩陣式排布。電極線寬和最小線間距分別為30μm和40μm。在對傳統(tǒng)工藝制作微電極陣列過程中Lift-Off方法出現(xiàn)的問題做了總結(jié)和分析后，我們提出采用離子束刻蝕（Ion Beam）的方法制作金屬導(dǎo)電層。利用新工藝制作的微電極陣列通道數(shù)達(dá)到121個，微電極陣列采用單層布線，刺激點(diǎn)以1012的矩陣式排布，直徑為280μm，在底端加入了一個700μm直徑的回收電極，，導(dǎo)線寬度和線間距都是10μm。經(jīng)過力學(xué)性能、電學(xué)性能、電化學(xué)分析和生物相容性等測試，結(jié)果表明，采用新工藝制作的微電極陣列不僅具有和傳統(tǒng)工藝同樣優(yōu)良的力學(xué)、電化學(xué)等性能，且刺激點(diǎn)密度得到了有效提升，這為視網(wǎng)膜假體分辨率的提高奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：視覺假體 視網(wǎng)膜假體 微電極陣列 MEMS 高密度
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.18
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 圖錄9-11
• 表錄11-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 應(yīng)用于視網(wǎng)膜假體的微電極陣列13-23
• 1.2.1 幾種不同的視網(wǎng)膜假體13-21
• 1.2.2 用于制作視網(wǎng)膜假體微電極陣列的材料21-23
• 1.3 MEMS 技術(shù)概述及在神經(jīng)電極中的應(yīng)用23-27
• 1.3.1 MEMS 技術(shù)發(fā)展歷程24-25
• 1.3.2 MEMS 技術(shù)加工手段與在神經(jīng)電極中的應(yīng)用25-26
• 1.3.3 MEMS 技術(shù)前景與發(fā)展難題26-27
• 1.4 課題來源與研究內(nèi)容27-28
• 1.4.1 課題來源27
• 1.4.2 研究內(nèi)容27-28
• 第二章 應(yīng)用于脈絡(luò)膜上腔的 30 通道柔性微電極陣列28-52
• 2.1 微電極陣列的設(shè)計28-34
• 2.1.1 材料28-30
• 2.1.2 電極尺寸和結(jié)構(gòu)30-34
• 2.2 基于光敏型聚合物的加工工藝34-42
• 2.2.1 實驗材料與設(shè)備35
• 2.2.2 基于光敏型聚合物的微電極加工工藝流程35-38
• 2.2.3 關(guān)于 Lift-Off 方法的討論38-42
• 2.3 微電極陣列的性能測試42-49
• 2.3.1 表面形貌測試43-44
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能測試44-45
• 2.3.3 電學(xué)和電化學(xué)性能測試45-48
• 2.3.4 生物相容性測試48-49
• 2.4 本章小結(jié)49-52
• 第三章 基于聚酰亞胺的高密度柔性微電極陣列52-78
• 3.1 電極材料52
• 3.2 總體尺寸設(shè)計52-53
• 3.3 表面參數(shù)設(shè)計53-61
• 3.3.1 決定刺激點(diǎn)半徑的生理學(xué)因素53-54
• 3.3.2 決定刺激點(diǎn)半徑的工藝因素54-58
• 3.3.3 兩種不同密度微電極陣列的比較58-61
• 3.4 加工工藝61-65
• 3.4.1 實驗器材61-62
• 3.4.2 基于光敏型聚合物的微電極加工工藝流程62-65
• 3.5 微電極陣列的測試65-69
• 3.5.1 表面形貌測試65
• 3.5.2 結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能測試65
• 3.5.3 電學(xué)和電化學(xué)性能測試65-69
• 3.5.4 生物相容性測試69
• 3.6 離子束刻蝕方法的優(yōu)勢69-76
• 3.7 本章小結(jié)76-78
• 第四章 總結(jié)與展望78-80
• 4.1 全文總結(jié)78-79
• 4.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文85-87

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王星;彭承琳;張瑩;張思杰;胡寧;楊麗麗;鄭爾信;;基于電刺激的外層型人工視網(wǎng)膜的研究進(jìn)展[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2008年01期

2 張永紅;;一個用于擴(kuò)展神經(jīng)記錄的柔軟多孔的微電極陣列[J];國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志;1992年04期

3 杜字鵬;;神經(jīng)刺激微電極陣列的光刻制造方法及其生理學(xué)特性[J];國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志;1980年01期

4 胡寧;彭承琳;王星;張思杰;楊軍;張瑩;曹毅;;基于MEMS的人工視網(wǎng)膜微電極陣列設(shè)計仿真[J];儀器儀表學(xué)報;2007年11期

5 槐瑞托;張發(fā);于志豪;;慢性神經(jīng)電生理實驗中微電極的研究現(xiàn)狀[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2008年06期

6 曹征;李天翱;隋曉紅;李剛;任秋實;柴新禹;;多層視網(wǎng)膜上假體柔性薄膜微電極陣列的研究[J];中國醫(yī)療器械雜志;2010年06期

7 徐瑩;劉清君;蔡華;秦利鋒;李燕;王麗江;王平;;微電極陣列細(xì)胞傳感器芯片技術(shù)的研究進(jìn)展[J];國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志;2006年03期

8 娜幾娜.吾古提;侯月梅;;微電極陣技術(shù)對多非利特干預(yù)豚鼠心室肌電生理特性的應(yīng)用研究[J];新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2006年07期

9 熱依蘭·艾沙;侯月梅;;微電極陣列技術(shù)在大鼠心臟組織電生理特性研究的應(yīng)用[J];新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2007年11期

10 宮新偉;楊帆;劉建盛;陸欽池;龔海慶;梁培基;張溥明;;應(yīng)用多電極記錄技術(shù)研究海馬切片癲癇樣放電的起始點(diǎn)和傳播方向[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2010年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 伍曉明;林建輝;黃朋生;劉建設(shè);任天令;高小榕;劉理天;;MEMS生物微電極陣列的制備與實驗研究[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2007年

2 芮岳峰;楊春生;王亞軍;劉景全;;基于Parylene的球形凸起微電極陣列的研究[A];第六屆華東三省一市真空學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

3 陳新雋;劉曉平;戴若犁;劉昊揚(yáng);;多MEMS傳感器的嵌入式姿態(tài)測量系統(tǒng)設(shè)計[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

4 梁杰;李中華;;MEMS的微管道流動特征數(shù)值模擬研究[A];2003空氣動力學(xué)前沿研究論文集[C];2003年

5 于華男;張勇;馬小艷;;制導(dǎo)彈藥用MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[A];微機(jī)電慣性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢——慣性技術(shù)發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集[C];2011年

6 張玉祥;李華成;馬柳藝;;基于MEMS器件的交互筆運(yùn)動跟蹤研究[A];第九屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集Ⅰ[C];2011年

7 胡星星;滕云田;;基于MEMS傳感器的小型智能化強(qiáng)震儀[A];中國地震學(xué)會第14次學(xué)術(shù)大會專題[C];2012年

8 李建飛;薛兵;張俊峰;朱小毅;王曉蕾;;應(yīng)用于MEMS加速度計的小型恒溫系統(tǒng)的實現(xiàn)[A];中國地震學(xué)會第14次學(xué)術(shù)大會專題[C];2012年

9 張文明;孟光;;MEMS旋轉(zhuǎn)機(jī)械微轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的材料選用研究[A];第9屆全國轉(zhuǎn)子動力學(xué)學(xué)術(shù)討論會ROTDYN'2010論文集[C];2010年

10 陳述官;黃軍輝;;MEMS傳感器在汽車電子上的應(yīng)用研究與展望[A];教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會第二十屆學(xué)術(shù)年會會議論文集（下冊）[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;測試會議聚焦MEMS[N];計算機(jī)世界;2003年

2 ;歐洲的MEMS工業(yè)[N];中國電子報;2002年

3 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所 焦繼偉;MEMS滿足未來移動通信需要[N];中國電子報;2004年

4 易人;MEMS:小角色的大未來[N];計算機(jī)世界;2003年

5 劉恕;微機(jī)電系統(tǒng)：從能看到能用[N];科技日報;2005年

6 ;Intel悄然推出手機(jī)MEMS模塊[N];計算機(jī)世界;2004年

7 本報記者 徐勐　通訊員 蘇媛;國家高新區(qū)MEMS研究院落戶淄博[N];淄博日報;2010年

8 ;傳感器熱衷于MEMS市場將加速整合[N];電子報;2008年

9 記者 衛(wèi)新華;我市全面啟動MEMS研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作[N];重慶日報;2001年

10 張巍巍;可與腦組織相容的大腦記錄裝置問世[N];科技日報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖麗丹;微電極陣列細(xì)胞芯片的設(shè)計及其對心肌細(xì)胞生理特性的研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 文春明;基于MEMS技術(shù)的超級電容器三維微電極陣列制備及表征方法研究[D];重慶大學(xué);2012年

3 董良;MEMS集成室溫紅外探測器研究[D];清華大學(xué);2004年

4 楊海波;多孔硅基MEMS非制冷紅外探測器微結(jié)構(gòu)與工藝研究[D];天津大學(xué);2010年

5 尹海兵;基于微電極陣列和光學(xué)成像的負(fù)信號神經(jīng)代謝機(jī)制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

6 張正元;射頻微機(jī)械開關(guān)與放大器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2004年

7 王佩紅;基于MEMS技術(shù)的微型電磁式振動能量采集器的研究[D];上海交通大學(xué);2010年

8 肖功利;MEMS金屬/電介質(zhì)光子晶體的強(qiáng)透射特性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

9 李莊;用于高場不對稱波形離子遷移譜儀的MEMS振簧式靜電計研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

10 王春田;MEMS數(shù)字檢波器采集系統(tǒng)技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮剛;基于MEMS技術(shù)的高密度視網(wǎng)膜假體柔性微電極陣列的研制[D];上海交通大學(xué);2013年

2 沈亨;MEMS視網(wǎng)膜芯片的設(shè)計與研究[D];長春理工大學(xué);2008年

3 羅雪嬌;基于MEMS技術(shù)的視覺假體多通道刺激微電極陣列的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

4 宿智娟;MEMS寬帶毫米波天線陣列研究[D];上海交通大學(xué);2010年

5 付宇輝;基于MEMS航位推算系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

6 曾昊騁;MEMS開關(guān)與頻率可重構(gòu)天線的研究與設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2010年

7 華晨輝;MEMS超聲分離器的二維簡正模式的研究及實驗分析[D];電子科技大學(xué);2010年

8 趙明銳;基于MEMS硅基底L波段微帶天線的研究與設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2010年

9 孟麗娜;基于MEMS的微驅(qū)動器研制及其特性研究[D];黑龍江大學(xué);2005年

10 苑海靜;船用MEMS航姿測量系統(tǒng)算法研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號：1083473