文档介绍：硕士学位论文基于技术的硅微神经电极阵列的设计与制造学科专业:测试计量技术及仪器研究生:韩雪指导教师:李醒飞教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零零八年八月
摘要关键词:随着神经生理学和微机电系统技术姆⒄梗镆窖в眉觳庖瞧鞯奈⑿突蛊溲芯康姆段Ъ捍锏搅讼赴分子水平。细胞携带并表达了生物医学研究领域所感兴趣的信息。细胞受到刺激后的反应表现为:动作电位的产生。通过在所关注的生物组织植入微电极就可以获取细胞通过电化学产生的生物电位。基于技术的硅微神经电极阵列可用于细胞外电位记录。作为一种体外检测的新型工具,其实质是使细胞通过一层薄的电解液与微电极阵列上的测点相耦合,通过细胞一电极接口,可将提取到的神经信号传递给前置放大器单元。该微电极阵列体积小,易加工,具有良好的物理和电学重复特性,可以广泛应用于神经生理学研究,包括:药物筛选、细胞生理分析、毒素检测、周围神经再生和环境监测,从而给神经修复、以及人工假体等研究领域带来了希望。论文提出了一种基于技术的三维微电极阵列的设计及制造方法。该微电极阵列可用于动作电位的细胞外检测。本论文的主要内容和贡献在于:⑾赴坏缂ǖ缪я詈夏P汀Mü芯可窬赴ど侠胱油ǖ赖耐ㄍ性和导电性,离子电流的特点及动作电势的形成,提出了电活性细胞一电极的电学耦合模型;从而为本文的设计提供了理论基础。也为实验结果的分析了重要依据。⒌缂罅械慕峁股杓啤Mü约负纬叽探针臂横截面形状、长度和宽度,探针臂上测点的尺寸和位置挠呕杓疲繁L秸肽茉诖檀┥镒橹程中不断裂、不过度弯曲,同时还能提取到高质量的神经信号。最小几何尺寸、承受力的能力以及互连线间的串扰是设计中主要考虑的问题。⒌缂罅械奈⒓庸ぁ8玫缂罅杏梢桓鑫⒓庸さ墓杌濉⒘狡维平面探针和一个隔板构成。探针通过插入基板上的槽通过隔板与基本保持正交。所有器件都是在同一块硅晶圆上采用加工工艺制作出来的,光刻技术和薄膜技术使微电极具有更加优越的物理和电学特性。⒌缂罅械奈⒆樽啊H秸胝罅械奈⒆樽耙馕蹲判枰?悸橇礁问题:一是探针和基板的垂直互连,一是三维阵列与数据处理系统牧接。前者是在多次引线键合实验的基础上实现的。而后者的解决是定制了一块=影澹饩隽伺畔哂捎诔叽绻蟛荒苡牖逯苯酉嗔奈侍狻最后,大鼠实验提取到了理想的神经信号,表明整个系统是可用的,设计制作及装配是成功的。微机电系统微电极阵列微加工微组装,
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签字日期:洌年罗月’韩需学位论文作者签名:茸扫雷独创性声明学位论文版权使用授权书甮年或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨盗叁堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤盗盘堂特授权叁鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:有关保留、使用学位论文的规定。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:导师签名签字日期日
课题研究背景第一章绪论一个公认的事实是微电子是世纪最有影响力的技术之一。近半个世纪以来,微电子从粗糙的单一电晶体到集有数百万颗电晶体的微电脑芯片,人类已经享受到他所带给我们无穷的方便与乐趣。如今,微电子产品几乎无孔不入地影响到生活的方方面面,而这不过是把电子这一部分缩小而已。试想,若也能把机械与光学部分缩小,是否会为我们的生活带来另一波的冲击恿硪桓鼋嵌壤纯矗若把微电脑比同人的脑部,我们是否仍欠缺感受与发出各类信息的眼、耳、鼻、舌与四肢⒒缦低甧.,萍季褪这种能缩小机械、光学,且能感受声、光、电、磁、味、冷、热以及运动的系统科技,将是二十一世纪重要的产业科技,是智慧型高单价的产业技术。公平地说,微机电系统,也是机器和器件最终小型化进程中的关键一步。微系统可以做大系统不能做的事情纾杭〉牡既胧质。在许多情况下,微型化可以使系统更方便纾篏手机A硪环矫妫醋訧集成电路圃旃ひ盏募际醴⒄故沟玫统杀尽⒋笈康厣⌒妥榧例如:汽车和喷墨打印机的压力传感器晌?赡堋技术广泛应用于生活的方方面面,表列出了的典型应用。技术的典型应用光微流控器件鲜笛槭一蛭⑷ǚ治鱿低机械、电子、光单片集成独特的空间和波长可调性高效率的光装配和改进的对准精度小型化瓷诵『蜕锾宓某叽缙ヅ物理尺寸小、创伤小的医疗器件多功能集成减少样品、试剂用量及相应的成本并行和组合分析的可能性小型化、自动化、便携式固态集成电路器件所不具有的特性有源、无源器件与电路的直接集成表研究领域技