發(fā)布時間：2017-04-08 03:14

  本文關鍵詞：視覺假體柔性微電極陣列的體外電化學穩(wěn)定性評估與硅基碳MEMS微電極研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：70%以上的外界信息都是通過視覺來傳達的，因此視覺為人類的進步和發(fā)展提供了重要途徑。尤其是近幾年，視覺假體的研究已成為國際研究熱點，它為盲人的視覺功能修復提供了一條新道路。視覺假體微電極陣列作為視覺假體中的關鍵部件，直接與人體視覺神經(jīng)組織接觸，其電化學穩(wěn)定性直接影響著視覺假體在體使用的安全性和有效性。碳-微機電系統(tǒng)（Carbon-Microelectromechanical System, C-MEMS）工藝結合傳統(tǒng)光刻與熱解工藝，能夠制造出具有良好化學穩(wěn)定性、生物相容性及機械性能的碳微結構。C-MEMS加工工藝與硅基MEMS工藝相兼容，因此提出可用于神經(jīng)電刺激的硅基碳MEMS微電極陣列的研制。 本文研究內容主要有：（1）視網(wǎng)膜柔性MEMS刺激微電極陣列的體外電化學穩(wěn)定性評估。采用三電極測試法測試不同溫度的液體環(huán)境下，刺激電極的電化學阻抗特性。結果表明，當體外測試的磷酸緩沖鹽溶液的溫度在人體生理性體溫范圍（35°C~40°C）內變化時，電極電化學阻抗沒有發(fā)生顯著變化。（2）研究了單個電極在脈沖電流刺激下引發(fā)的pH值的變化。在正相脈沖電流刺激下，pH變化值與時間呈顯著線性正相關；負相脈沖電流刺激下，pH變化值與時間呈顯著線性負相關；先負后正的雙相脈沖電流刺激下，pH變化值會隨著刺激電流頻率的升高而降低，且pH的變化值要小于單相刺激下pH的變化值。（3）基于C-MEMS技術，研制植入式硅基碳微電極陣列，刺激位點按照8×2或4×1排布。單個圓形碳刺激電極刺激位點直徑為70μm，線寬為30μm，焊盤為邊長300μm的正方形區(qū)域。在3英寸350μm厚的硅片上，采用C-MEMS工藝高溫熱解光敏型聚酰亞胺（Polyimide,PI）制作的碳材料作為刺激電極，等離子增強化學氣相淀積（Plasma-enhanced-chemical-vapor deposition, PECVD）生長的二氧化硅（SiO_2）作為碳電極與硅基底的絕緣材料，PI作為微電極陣列的頂層絕緣層�；陔p面光刻工藝，通過硅片襯底刻蝕，實現(xiàn)硅基碳微電極陣列的釋放。
【關鍵詞】：視覺假體 C-MEMS 電化學穩(wěn)定性 硅基碳電極
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.18
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-32
• 1.1 視覺假體13-17
• 1.1.1. 視皮層假體14-15
• 1.1.2. 視神經(jīng)假體15-16
• 1.1.3. 視網(wǎng)膜假體16-17
• 1.2 體外電化學性能評估17-24
• 1.2.1. 電化學阻抗18-20
• 1.2.2. 電荷儲存能力20-21
• 1.2.3. 電荷注入能力21-23
• 1.2.4. 電化學穩(wěn)定性評估23-24
• 1.3 C-MEMS 技術24-30
• 1.3.1. 碳材料25-29
• 1.3.2. C-MEMS 加工技術29-30
• 1.4 本文的課題來源和主要研究內容30-32
• 1.4.1. 課題來源30
• 1.4.2. 主要研究內容30-32
• 第二章 微電極體外電化學穩(wěn)定性評估32-49
• 2.1 視網(wǎng)膜柔性 MEMS 微電極33-34
• 2.1.1. 結構設計33-34
• 2.1.2. 材料與加工34
• 2.2 電化學阻抗溫度特性34-41
• 2.2.1. 測試原理34-35
• 2.2.2. 實驗方法35-37
• 2.2.3. 電化學阻抗溫度特性37-41
• 2.3 電刺激引起 pH 值的變化41-47
• 2.3.2. 實驗方法42-44
• 2.3.3. 高頻電流單相刺激44-45
• 2.3.4. 雙相刺激下 pH 值的變化45-46
• 2.3.5. 雙極電刺激下頻率對 pH 值的影響46-47
• 2.4 本章小結47-49
• 第三章 硅基碳 MEMS 微電極的設計與制作49-65
• 3.1 材料選取49-52
• 3.1.1. 基底材料49-52
• 3.1.2. 電極材料52
• 3.2 結構設計52-54
• 3.3 工藝探索54-58
• 3.3.1. 碳膜制備工藝54-57
• 3.3.2. 電極釋放方法57-58
• 3.4 硅基碳微電極陣列加工工藝58-62
• 3.4.1. 實驗器材58
• 3.4.2. 微電極陣列制作工藝流程58-62
• 3.5 結果討論62-64
• 3.5.1. 微電極表面形貌62-63
• 3.5.2. 微電極電阻抗測試63-64
• 3.6 本章小結64-65
• 第四章 總結與展望65-67
• 4.1 全文總結65-66
• 4.2 研究展望66-67
• 參考文獻67-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 莊松林;;視覺功能修復的基礎理論與關鍵科學問題[J];光學與光電技術;2006年05期

2 于軍;楊秋梅;李建軍;周文利;;生物芯片碳微電極的C-MEMS工藝研究[J];華中科技大學學報(自然科學版);2007年08期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 羅雪嬌;基于MEMS技術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;2012年

2 夏年生;多通道柔性薄膜微電極陣列阻抗自動測試分析系統(tǒng)[D];上海交通大學;2012年

3 孫鈺林;PECVD制備玻璃態(tài)SiO_2薄膜技術研究[D];長春理工大學;2009年

4 姚園媛;C-MEMS工藝制備碳微結構實驗研究[D];華中科技大學;2008年

  本文關鍵詞：視覺假體柔性微電極陣列的體外電化學穩(wěn)定性評估與硅基碳MEMS微電極研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：291947