用于中枢神经系统的表面柔性电极及其制备方法

1.本公开涉及生命科学技术领域，更具体地涉及一种超薄超柔性的用于中枢神经系统的表面柔性电极及其制备方法。


背景技术：

2.大脑和脊髓是人类神经系统的中枢，脑部影响着人的生存和生活的多种功能，诸如语言、运动和记忆等，而脊髓则负责传递人类躯体控制，与脑之下躯体控制和感觉信号的传递息息相关。目前，诸如治疗脑部和脊髓的器质性病变，使瘫痪或肢体缺失患者能够独立与外界交互，探寻人类脑与肢体调控的神经元机制等医疗或研究场合都需要对中枢神经系统表面神经元电信号发放的定位、记录和功能电刺激。使用中枢神经系统的表面柔性电极技术有望实现快速、准确、微创的侵入式神经元电信号发放定位、记录和功能电刺激。
3.目前已有的中枢神经系统表面电极设计有：使用流延法制作聚酰亚胺基底，化学沉积法制作内导线(参考fpc电路板制作)，该内导线通常为含镍铜，电极接触位点通常为含镍金；使用微纳加工技术制作电极，电极基底材料为pi或pdms，内导线材质通常为金。但是由于上述制作方法中选用的材质和电极结构，导致表面电极会出现硬度或厚度等方面的缺陷，并且在形状和通道量上未能实现理想的信号记录与刺激。


技术实现要素：

4.本技术提出了一种超薄超柔性的中枢神经系统表面电极及其制备方法。
5.根据本公开的实施例的第一方面，提供了一种超薄超柔性的中枢神经系统表面电极及其制备方法。该表面电极包括：可植入且柔性的至少一个电极片，其中每个电极片分别包括：导线，位于柔性电极的第一绝缘层和第二绝缘层之间；以及电极位点，位于该第一绝缘层和第二绝缘层中至少一个绝缘层的外表面，并且通过该至少一个绝缘层中的通孔电耦合到导线，其中，导线的宽度尺寸为10nm至500μm，以及表面电极被配置为在植入脑中后平展贴合中枢神经系统组织表面。
6.根据本公开的实施例的第二方面，提供了一种超薄超柔性的中枢神经系统表面电极的制备方法，该电极包括如第一方面所述的表面电极，包括：逐层制造第一绝缘层、导线层、第二绝缘层和电极位点层，其中，在制造电极位点层之前，通过图形化方法在第二绝缘层中的与电极位点对应的位置制造出通孔。
7.根据本公开的实施例的优点在于本技术所涉及的中枢神经系统表面电极既可以用于生物神经组织(如脑皮层或脊髓表面)电信号采集，又可用于对生物神经组织(如脑皮层或脊髓表面)进行功能电刺激。通过减薄电极能够减小其弯曲刚度从而能够改善电极和组织之间的机械性能不匹配问题，最终提供长期稳定的电信号记录和刺激界面。
8.根据本公开的实施例的另一优点在于本技术所公开的中枢神经系统表面电极能够按需求更改形状，从而使电极阵列适用于不同中枢神经区域或其它模式动物。此外，该电极可根据不同需要设计不同层数、不同触点数、不同尺寸、触点分布，在神经科学研究和康
复医学应用有重要意义。
9.应当认识到，上述优点不需全部集中在一个或一些特定实施例中实现，而是可以部分分散在根据本公开的不同实施例中。根据本公开的实施例可以具有上述优点中的一个或一些，也可以替代地或者附加地具有其它的优点。
10.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
附图说明
11.图1是示出了根据本公开的实施例的表面电极的至少一部分的示意图。
12.图2是示出了根据本公开的实施例的表面电极的至少一部分的分解图。
13.图3是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的托架的一个示意图。
14.图4是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的托架的一个截面图。
15.图5是示出了根据本公开的实施例的ecog电极经由托架植入的一个示意图。
16.图6是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的托架的另一个示意图。
17.图7是示出了根据本公开的实施例的ecog电极经由托架植入的另一个示意图。
18.图8是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的托架的又一个示意图。
19.图9是示出了根据本公开的实施例的ecog电极经由托架植入的又一个示意图。
20.图10是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的制造方法的流程图。
21.图11是示出了根据本公开的实施例的ecog电极的制造方法的示意图。
具体实施方式
22.下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
23.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出以说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
24.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
25.现有技术中已有关于中枢神经系统表面电极的设计和使用，但实际应用中存在待解决的技术问题。需要注意的是，在本技术以下的实施例中将以用于脑表面的皮层电极(electrocorticogram，以下简称ecog电极)为例。具体而言，ecog电极由于使用材料、制造方法、层级结构等，导致电极过厚或过硬，对脑的损伤(诸如挤压或划伤)明显，与脑表面贴附度不足。在长期使用过程中，硬质的导管和神经束之间的摩擦会造成神经的损伤，神经上形成的瘢痕会影响信号的记录和刺激，也可能在植入后引起严重的长期免疫反应，从而导致电极无法进行长期稳定的信号记录和刺激。常规的ecog电极无法与ct/mri实验兼容此外，现有的大多数商用ecog电极形状上无法订制，通常为长方形，无法植入窄或深的脑区，
也无法对极大面积的脑区实现全覆盖；电极位点较大，通道量低，无法实现高通量高精度(如128通道的)一次性信号记录和刺激。
26.为解决上述技术问题，本技术采用了超柔性材料和设计来替代传统的皮层电极，使用高分子聚合物为绝缘层包裹导电材料，通过降低电极的厚度能够减小其弯曲刚度从而能够改善电极和组织之间的机械性能不匹配问题，最终提供长期稳定的电信号记录和刺激界面。采用无磁性金属和超薄设计能够使电极与ct/mri兼容，超薄设计及辅助植入装置能够使电极深入窄或深的脑区。采用微纳技术优化电极位点排布，使电信号采集是高通量的。
27.概括而言，本公开的技术方案主要涉及一种用于大脑皮层电生理信号记录和刺激的柔性电极，其特征在于具备网状筛孔与非规则性结构，可对需求脑皮层进行针对性覆盖，具有高覆盖率、高贴合度和低创伤性的技术效果。该电极设计灵活，其结构层数、通道数量、形状尺寸、位点分布、后端设备接口兼容等均可根据不同产品需求进行变更。该电极植入采用微创方案，能够降低植入术后及电极保持期脑组织的炎症反应。同时是否与mri/ct等医疗检测方法兼容是可选的，也可选择与芯片集成，实现电极与芯片的一体化集成系统。由于本公开中的ecog电极可同时兼顾信号采集与刺激，不同导联通道互相独立，可进行同脑区、非同脑区同时或非同时的导入刺激与信号记录实验，也可于不同通道导入不同刺激，与行为学相关联，探究某刺激、某些同时非同位点刺激、时序刺激对于受试者行为的影响。
28.以下将结合附图对本技术技术方案进行详细的描述。
29.图1示出了用于中枢神经系统的表面电极的一个示意图。在根据本公开的一个实施例中，以用于脑表面的ecog电极作为表面电极的示例。被用于可对不同脑区进行针对性覆盖，利于检测受试者肢体及脑行为活动或产生感觉时特定脑区的电信号活跃，因此电极的形态相比于常见的条状电极多采用片状，可以对半脑/全脑有广域性覆盖，对于半脑/全脑的高覆盖率有利于区别检测受试者特定肢体及脑行为活动时不同脑区的电信号活跃，以及在某一时间段中不同脑区电信号活跃的时序联系。图1示意性地示出了ecog电极至少包含的三层，分别是上层的使得电极位点裸露的顶部绝缘层、包括导线和电极位点的中间层以及下层的底部绝缘层。该ecog电极通过手术植入到脑区，可以保持为平展贴合脑皮层。
30.图2是示出了根据本公开的实施例的柔性电极的至少一部分的分解图。注意的是，图2仅为说明性，其中各层的相对尺寸和设计形状并不一定如图2中所示，实际中用于ecog的柔性电极包括诸如可植入且柔性的至少一个电极片，其中电极位点区域的大小可能会覆盖较大的脑区。该电极主要使用微纳加工工艺技术制作，可以制作出厚度在纳米级别的多层结构电极，产出率高且质量稳定。具体而言，如图2所示，电极具体包括柔性分离层210、第一绝缘层220、与线路板连接层230、导线层240、第二绝缘层250、电极位点层260等。应理解的是，图1和图2中示出的柔性电极的各层仅仅是非限制性示例，本公开中的ecog电极可以省略其中一层或多层，也可以包括更多的其它层。
31.如图1所示，电极中的导线包括位于导线层中并且彼此间隔开的多个导线，其中，电极中的电极位点包括各自通过底部绝缘层中的相应通孔与该多个导线之一电耦合的多个电极位点。电极具有良好的柔性，其可以部分或全部地植入生物组织中以从生物组织采集或向生物组织施加电信号。图1中示出的电极的导电层包括多个导线，然而应理解的是，在不同的实施例中，本公开中的电极可以包括单个导线或其它指定数量的导线。这些导线可以具有纳米级或微米级的宽度和厚度，以及根据需要与宽度和厚度相比大若干数量级
(诸如，厘米级)的长度。在根据本公开的实施例中，这些导线的形状、尺寸等不限于以上列举的范围，而是可以根据设计需要而变化。
32.具体而言，电极可以包括位于电极底部的第一绝缘层220和位于电极顶部的第二绝缘层250。电极中的绝缘层可以是指电极中起到绝缘作用的外表面层。由于在植入后柔性电极的绝缘层需要与生物组织接触，因此要求绝缘层的材料在具有良好绝缘性的同时具有良好的生物相容性。在本公开的实施例中，绝缘层220、250的材料可以包括聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚对二甲苯(parylene)、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺(pai)等。此外，绝缘层220、250还是多通道网状电极中提供强度的主要部分。绝缘层过薄会降低电极的强度，绝缘层过厚则会降低电极的柔性，并且包括过厚的绝缘层的电极的植入会给生物体带来较大的损伤。在根据本公开的实施例中，绝缘层220、250的厚度可以为100nm至300μm。
33.电极中的导线层分布在第一绝缘层220和第二绝缘层250之间的导线层240中。在根据本公开的实施例中，每个电极片可以包括位于同一导线层240中的一个或多个导线。例如，从图2中可以清楚地看出，导线层240包括多个导线，其中每个导线包括细长的主体部分和与相应电极位点对应的端部。导线的线宽例如可以为10nm至500μm，各导线之间的间距例如可以低至10nm。应理解的是，导线的形状、尺寸、间距等不限于以上列举的范围，而是可以根据设计需要而变化。
34.在根据本公开的实施例中，导线层240中的导线可以是在厚度方向上包括叠加的多个分层的薄膜结构。这些分层的材料可以为可增强导线诸如粘附性、延展性、导电性的材料。作为非限制性示例，导线层240可以包括叠加的导电层和粘附层，其中，与绝缘层220和/或250接触的粘附层为钛(ti)、氮化钛(tin)、铬(cr)、钽(ta)、氮化钽(tan)等金属粘附性材料或非金属粘附性材料，导电层为金(au)、铂(pt)、铱(ir)、钨(w)、镁(mg)、钼(mo)、铂铱合金、钛合金、石墨、碳纳米管、pedot等导电性良好的材料。应理解的是，导线层也可以采用具有导电性的其他金属材料或非金属材料制成，也可以采用高分子导电材料以及复合导电材料制成。在一个非限制性实施例中，这些导线的导电层的厚度例如可以为5nm至200μm，粘附层的厚度为1至50nm。
35.根据本公开的电极还可以包括位于第一绝缘层220之上的电极位点层260中的电极位点，这些电极位点在植入柔性电极后可与生物组织接触以直接采集或施加电信号。电极位点层260中的电极位点可以通过第一绝缘层220中的与该电极位点相应的位置处的通孔电耦合到相应的导线。在电极中包括多个导线的情况下，该电极可以相应地包括电极位点层260中的多个电极位点，并且这些电极位点各自通过第一绝缘层220中的相应通孔与多个导线之一电耦合。
36.在一个非限制性实施例中，每个电极位点可以均具有导线层240中的对应的导线。各电极位点可以具有微米级的平面尺寸和纳米级的厚度。在根据本公开的实施例中，电极位点可以包括直径为1μm至500μm的位点，各电极位点之间的间距例如可以为10μm至10mm。在根据本公开的实施例中，电极位点可以采取圆形、椭圆形、矩形、圆角矩形、倒角矩形等形状。应理解的是，电极位点的形状、大小和间距等可以根据所需记录的生物组织区域的情况来选择。
37.在根据本公开的实施例中，电极位点层260中的电极位点可以是在厚度方向上包
括叠加的多个分层的薄膜结构。多个分层中的接近导线层240的分层的材料可以为可增强电极位点与导线的粘附的材料。作为非限制性示例，电极位点层260可以是包括叠加的两个分层的金属薄膜，其中，接近导线层240的第一分层为ti、tin、cr、ta、tan，电极位点层260的暴露在外的第二分层为au。应理解的是，电极位点层也可以类似于导线层，采用具有导电性的其他金属材料或非金属材料制成，诸如pt、ir、w、mg、mo、铂铱合金、钛合金、石墨、碳纳米管、pedot等。
38.在根据本公开的实施例中，电极位点的暴露在外与生物组织接触的表面还可以具有表面处理层，以改善电极位点的电化学特性。表面处理层的材料为pedot、二氧化铱、多孔金(porous gold)、铂黑(ptblack)中的任一种或其组合。作为非限制性示例，表面处理层可以通过利用pedot:pss的电引发聚合涂层、溅射氧化铱薄膜、生长或溅射铂黑薄膜、制备海绵状(多孔)金等方法得到，用于在柔性电极采集电信号的情况下降低阻抗(诸如，1khz工作频率下的电化学阻抗)，以及在柔性电极施加电信号刺激的情况下提高电荷注入能力，从而提高交互效率。
39.在根据本公开的实施例中，电极还可以包括柔性分离层210。图2中的柔性分离层210主要用于多通道网状电极的制造过程，其材料为镍、铬、铝等金属或非金属材料，具有可被特定物质(诸如溶液)专一性去除的特性，以分离柔性电极的在柔性分离层上方及下方的两个部分，同时避免对柔性电极的损伤。具体而言，柔性分离层可以用于将整个电极或仅将电极的柔性部分与衬底分离、将柔性衬底与硬质衬底分离、分离粘合力过强而又需要分离的部分等。柔性分离层210还设置有粘附层，其材料包括钛、氮化钛、铬、钽或氮化钽。
40.接下来将描述根据本公开的ecog电极的微创植入方式。一般而言，该植入方式使用具有微机械结构的托架，该托架能够沿中枢神经组织与骨骼间的夹缝将电极送入到常规手术操作不易达到的位置，诸如通过脑与颅骨间的夹缝将电极送入额叶部等，既能避免开颅等操作方式，同时能够使电极送入脑中后保持铺平和展开，对脑的创伤性低。换言之，使用托架植入ecog电极(诸如将电极沿脑与颅骨间的夹缝将电极植入)时可以避免开颅而保护脑区易产生创伤的部位，包括额叶部前部、枕叶部后部、颞叶部下部或大脑中央大血管处。可替代地，对于植入到脊柱表面的电极，可以使用托架在不去除或仅部分去除脊骨的情况下将电极植入到脊髓中空隙小、较难触及或创伤性大的部位，包括脊髓膨大处、脊髓神经节或髓动脉经过及吻合处等。
41.其中，ecog电极植入托架的材质包括但不限于钨、铂、钛、镁等金属及合金，聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷(pdms)、水凝胶、环氧树脂、聚乙烯等高分子材料及壳聚糖、聚乙二醇(peg)等可电解、水解、热解、生物降解等的无机或有机材料。因此，托架及/或其分解产物不对生物产生毒性，可以避免对电极植入的术区产生伤害。
42.一般地，植入托架的机械结构采用包括但不限于悬臂梁、闩锁、连杆机构、微流控等，可使电极植入时保持包括但不限于平展、卷折、团裹等状态，植入后和在脑中保持时平展贴合脑皮层，且可以以包括但不限于平展、卷折、团裹等状态由脑中取出。
43.图3至图5示出了ecog电极的托架的一个非限制性实施例。图3示出了一种托架的多个不同形状，以图3(a)为例，托架主要包括硬质手柄310、托架主体320和电极钩330。托架的尺寸视植入电极的具体尺寸和形状角度，其相对于脑区的放置角度以减少植入难度而灵活定义。托架主体320具有一定的柔性，可以在一定程度上发生弯折以适应手术植入中不平
坦的术区状况，并且具有图3(a)的类矩形或图3(b)的y形等多种形态，或者如图3(c)具有小而圆的头部，防止划伤脑表面。电极钩330用于钩住待植入的电极上的小孔(尺寸约为50μm至1mm)，可由钨丝等金属或pi、聚乳酸等可降解高聚物制成，数量可以为一个或多个。电极钩330在如图3(a)中的a-a’截面如图4所示，其中420为托架主体，430为电极钩，阴影部分对应于图3中的电极钩定位点，其中，电极钩430的前部不超过托架主体420的最前端。需要注意的是，图4中的尺寸以及形状关系均为示意性的，实际应用中可以根据需求设计不同尺寸和形状的托架。
44.图5示出了根据前述实施例的ecog电极经由托架植入的步骤示意图。其中，如图5(a)所示，托架520托载柔性电极500向脑区植入，具体而言，托架520上的电极钩522穿过电极500上的小孔502，使得电极500以平展状态沿着图5(a)中箭头指示的植入方向进入颅骨5010和脑表面5030之间。随后，如图5(b)所示，当电极500达到脑表面5030的指定位置后，托架502沿着图5(b)中箭头指示的退出方向取出，从而完成ecog电极的植入。
45.图6至图7示出了ecog电极的托架的另一个非限制性实施例。其中，图6(a)和图6(b)示出了托架的一种形状，包括扁圆柱状的托架主体610可以展开的平铺架620。特别地，可以通过气压、连杆等机械装置或者其它实施方式将平铺架620从图6(a)的收起状态转换为图6(b)中的展开状态。图6(c)示出了准备植入的ecog电极的一种形态，其中图6(c)的上半部分是对安装在托架上的电极的简化透视图，下半部分是该透视图的b-b’截面示意图。需要注意的是，图6(c)将电极的形态简化为相对标准的扁圆柱体，实际上电极和托架的配合可以根据需要设计为任意形状，诸如在前端具有近似圆台的部分等。如图所示，630是用于保护电极的小管，640是包裹在托架上的ecog电极，体现在b-b’截面上分别为外包的小管6301、以卷折状态包裹在托架6501周围的ecog电极6401。
46.图7是根据前述实施例的ecog电极经由托架植入的步骤示意图。其中，如图7(a)所示，托架700上包裹着电极740，在小管720的保护下植入到颅骨7010和脑表面7030之间。当托架700托载电极740到达指定位置后，如图7(b)所示地抽出小管720。随后如图7(c)所示将托架700撑开为具有平铺架形态的托架760，并借助平铺架将ecog电极从卷折状态平铺为电极780的状态。接下来，如图7(d)所示，收起平铺架使得托架恢复为700的形态。最后如图7(e)所示抽出托架700完成电极的平铺和植入。
47.图8至图9示出了ecog电极的托架的又一个非限制性实施例。其中图8(a)示出了托架的一种形状，其中包括硬质手柄和类似花型的托架主体，该托架展开时如图8(b)所示。特别地，可以通过气压、连杆等机械装置或者其它实施方式将托架展开。图9是根据前述实施例的ecog电极经由托架植入的步骤示意图。其中，如图9(a)所示，托架910托载着包裹在托架910上的ecog电极930，从颅骨9010和颅骨9012之间的夹缝中植入到颅骨与脑表面9030之间。托架910将电极930以卷折状态沿着图9(a)中箭头指示的植入方向送入指定位置，随后如图9(b)所示将托架910展开为如图8(b)中所示形态的托架950，使得ecog电极920在颅骨9010/9012与脑表面9030之间平铺为电极970的形态。接着将托架910变为原先的收起状态，并沿着如图9(c)中箭头指示的退出方向抽出托架，从而完成电极的平铺和植入。
48.图10是示出了根据本公开的实施例的制造柔性电极的方法的流程图。在本公开中，可以采取基于微型电子机械系统(micro-electro mechanical system，mems)工艺的制造方法来制造纳米级的柔性电极。方法1000可以包括：在s1001处，在基底之上制造柔性分
离层；在s1002处，在柔性分离层之上逐层制造第一绝缘层、导线层、第二绝缘层和电极位点层，其中，在制造电极位点之前，通过图形化方法在第一绝缘层中的与电极位点对应的位置制造出通孔；以及在s1003处，去除柔性分离层以从基底分离出柔性电极。
49.图11是示出了根据本公开的实施例的制造柔性电极的方法的示意图。结合图11更详细地说明柔性电极的柔性分离层、底部绝缘层、导线层、顶部绝缘层、电极位点层等部分的制造过程和结构。
50.图11的视图(a)示出了电极的基底。在根据本公开的实施例中，可以采取硬质基底，诸如玻璃、石英、硅晶圆等。在本公开的实施例中，也可以采取其他软质的材料作为基底，诸如采取与绝缘层相同的材料。
51.图11的视图(b)示出了在基底之上制造柔性分离层的步骤。可以通过施加特定物质来去除柔性分离层，从而方便电极的柔性部分与硬质基底的分离。图11中所示的实施例采用ni作为柔性分离层的材料，也可以采用cr、al等其他材料。在根据本公开的实施例中，在通过蒸镀在基底之上制造柔性分离层时，可以先刻蚀暴露的基底的一部分，从而提高蒸镀后整个基底的平整度。应理解的是，柔性分离层是柔性电极的可选而非必要的一部分。根据所选材料的特性，在没有柔性分离层的情况下也可以方便地分离柔性电极。在根据本公开的实施例中，柔性分离层上还可以具有标记，该标记可以用于后续层的对准。
52.图11的视图(c)示出了在柔性分离层之上制造底部的绝缘层。作为非限制性示例，在绝缘层采取聚酰亚胺材料的情况下，底部的绝缘层的制造可以包括成膜工艺、成膜固化和加强固化等步骤来制造作为绝缘层的薄膜。成膜工艺可以包括在柔性分离层之上涂敷聚酰亚胺，诸如，可以以分段转速旋涂一层聚酰亚胺。成膜固化可以包括逐步升温至较高温度并保温以成膜，从而进行后续加工步骤。加强固化可以包括在制造后续层之前进行多梯度升温，优选地在有真空或氮气氛围进行升温，并进行若干小时的烘烤。应理解的是，上述制造过程仅仅是底部绝缘层的制造过程的非限制性示例，可以省略其中一个或多个步骤，或可以包括更多其他的步骤。
53.应注意的是，上述制造过程针对的是制造没有底部电极位点层的柔性电极中的底部绝缘层并且该底部绝缘层中没有与电极位点对应的通孔的实施例。如果柔性电极包括底部电极位点层，则在制造底部绝缘层之前，可以先在柔性分离层之上制造底部电极位点层。诸如，可以在柔性分离层之上依次蒸镀au以及ti。底部电极位点的图形化步骤将在后文关于顶部电极位点详述。相应地，在柔性电极包括底部电极位点的情况下，在制造底部绝缘层的过程中，除了上述步骤之外还可以包括图形化步骤，用于在底部绝缘层中的与底部电极位点对应的位置刻蚀出通孔。绝缘层的图形化步骤将在后文关于顶部绝缘层详述。
54.图11的视图(d)至(g)示出了在底部的绝缘层上制造导线层。如视图(d)所示，可以在底部的绝缘层之上施加光刻胶和掩膜版。应理解的是，也可以采取其他光刻手段进行图形化薄膜的制备，诸如激光直写和电子束光刻等。通过设置与导线层相关的掩膜版的图案，例如，可以实现图1中所示的导线层240的图案，即，从后端部分延伸的各个电极丝中的一个或多个导线的轮廓。接着，可以进行曝光、显影，得到如视图(e)所示的结构。在根据本公开的实施例中，对于不同尺寸的图形，可以采取不同的显影液及其浓度。在该步骤中还可以包括进行层与层的对准。接着，可以在如视图(e)所示的结构上进行成膜，诸如可以使用蒸镀、溅射等工艺，以沉积金属薄膜材料，诸如au，得到如视图(f)所示的结构。接着，可以进行剥
离，通过去除非图形化区域中的光刻胶来将非图形区域的薄膜与图形区的薄膜分离，得到如视图(g)所示的结构，即制造得到导线层。
55.在根据本公开的实施例中，在制造导线层之前，还可以制造后端位点层。作为非限制性示例，后端位点层的制造过程可以类似于前文关于导线层所述的金属薄膜的制造过程。
56.图11的视图(h)至(k)示出了制造顶部的绝缘层。对于光敏型的薄膜，一般可以直接通过图形化曝光和显影实现图形化，而对于绝缘层所采取的非光敏材料，不能通过对其本身进行曝光显影实现图形化，因此，可以在该层之上制造一层足够厚的图形化的抗刻蚀层，然后通过干法刻蚀将抗刻蚀层未覆盖的区域的薄膜去除，再将抗刻蚀层去除，以实现非光敏层的图形化。作为非限制性示例，绝缘层的制造可以采用光刻胶作为抗刻蚀层。顶部绝缘层的制造可以包括成膜工艺、成膜固化、图形化、加强固化等步骤，其中，视图(h)示出了顶部绝缘层成膜后得到的结构，视图(i)示出了在成膜后的顶部绝缘层之上施加光刻胶和掩膜版，视图(j)示出了包括曝光、显影后得到的抗刻蚀层的结构，视图(k)示出了包括制得的顶部绝缘层的结构。成膜工艺、成膜固化和加强固化已在前文关于底部绝缘层详述，为简洁起见在此省略。图形化步骤可以在成膜固化后进行，也可以在加强固化后进行，加强固化后绝缘层的抗刻蚀能力更强。具体而言，视图(i)中通过匀胶、烘烤等步骤，在绝缘层上制造一层足够厚的光刻胶。通过设置与顶部绝缘层相关的掩膜版的图案，例如，可以实现图1中所示的第一绝缘层的图案，即，从后端部分延伸的各个电极丝中的一个或多个导线上实现的顶部绝缘层的轮廓并在顶部绝缘层中的与电极位点对应的位置实现的通孔的轮廓。视图(j)中通过曝光、显影等步骤，将图案转移到绝缘层上的光刻胶上，以得到抗刻蚀层，其中，需要从顶部绝缘层中去除的部分被暴露出来。可以通过干法刻蚀以去除暴露的顶部绝缘层的部分，进行泛曝光后用显影液或丙酮等去除顶部绝缘层之上剩余的光刻胶，以得到视图(k)中所示的结构。
57.在根据本公开的实施例中，顶部绝缘层在制造之前还可以进行增粘处理，以提高底部绝缘层和顶部绝缘层之间的结合力。
58.图11的视图(l)还示出了在顶部绝缘层之上制造顶部电极位点层。
59.在本技术的ecog电极的制造过程中，电极可根据mri/ct三维重构建模的特定脑进行不同尺寸形状、不同位点及不同分布的电极订制。这有利于ecog电极适用于不同场景、不同脑区、不同对象中，增强了电极的灵活性。由于电极可以与mri/ct兼容，不会对mri/ct造影产生影响，因此可与mri/ct进行同步实验。另外，也可在有需求时增涂mri/ct显影涂剂，用于确定电极在脑中的植入位置。
60.电极的后端接口可根据实际需求进行设计和订制以便与耦接信号预处理系统进行整合，诸如采用导线连接或电缆连接，与不同的信号采集设备都具有良好的兼容性。该电极可通过微纳加工工艺技术将部分信号预处理电路或芯片与ecog电极集成，共同植入脑内皮层或皮下，实现芯片及ecog电极于一体的前端集成系统，其在减小设备体积的同时，也可通过集成包括且不限于蓝牙、串口等信号无线传输方式，使信号采集不再局限于实验室的仿真环境中，对于研究受试者自然环境下的脑皮层信号活动有重要意义。
61.在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词
语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
62.如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其他实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
63.如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其他因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其他实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
64.仅仅为了参考的目的，可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其他此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
65.还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
66.如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。
67.本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其他的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
68.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。