文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
人造视网膜生物微电极阵列研究
姓名:刘舒维
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:陈迪
20080101
上海交通大学硕士学位论文

人造视网膜生物微电极阵列研究

摘要

人工耳蜗证明电子设备能够支持或替代那些有缺陷的组织的功能。
视觉假体远比人工耳蜗等要复杂、困难得多。视网膜将来自亿感光
器的视觉信号压缩编码成电信号, 经过 120 万神经节细胞传入视神经纤
维, 然后经过外膝状体传入大脑中枢视神经, 产生视觉。只要视觉传导通
路: 眼睛、视网膜、视神经、视皮层, 或者是有关处理视觉信息的大脑
皮质区域, 以上任何一部分出错都可能导致失明。视网膜色素变性(RP)
和老年性黄斑变性(AMD)则是两种主要的致盲疾病;药物疗法或是外科
手术很难将视力恢复到“能用”的水平。通过植入微电子器件来恢复病
人的视力是一种潜在的解决办法。
MEMS 技术是近年来随着硅微加工技术发展起来的一种微加工技
术,通过光刻等技术,可以在微米甚至纳米尺度上制备元器件。近几年
来,在 MEMS 领域中出现了柔性 MEMS 和 Bio-MEMS 技术。柔性 MEMS
技术在柔性基底上加工出微米尺度的器件,这样制备的器件具有能经受
冲击、能够折叠弯曲等优点;而 Bio-MEMS 技术利用 MEMS 技术制造体
外分析诊断器件和体内植入器件。
本文的研究内容包括:第一,基于微机电系统(MEMS)工艺以及
眼球视网膜生理特点设计了基于柔性聚酰亚***衬底的微电极阵列。刺激
电极阵列为 4×5,每个刺激电极的直径为 100 µm。电极阵列的刺激窗口
面积为 3 mm×4 mm。第二,我们设计了微电极阵列的 MEMS 加工工艺,
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利用溅射、刻蚀、光刻、电镀等工艺实现了微电极阵列的制备。在制备
过程中,提出了三种不同的电极结构材料方案,实现了不同的工艺流程,
并进行工艺后分析。在溶液浓度 %的生理盐水中制备出的单个电极阻
抗在 Hz 到 100 kHz 之间的最优情况达到了 750k~7kΩ。第三,进行
了活体动物实验,检测到视皮质反应 EEP(Electrical evoked cortical
potentials)。

关键词:人工视网膜,MEMS 技术,微电极,聚酰亚***

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STUDY OF MICRO ELECTRODE ARRAY FOR RETINAL
PROSTHESIS

ABSTRACT

The ess of the cochlear implant is often cited when making the case
for the feasibility of the replacement of defective tissue by electric device.
However, retinal prosthesis is far plex and difficult than the
cochlear implant. If any part of the visual pathway, including eye, retina,
optical nerve, and cortical layer, goes wrong, the vision will be lost. The two
mon outer retinal degenerative diseases are age-related macular
degeneration (AMD) and retinitis pigmentosa (RP). A number of treatments
have shown some effectiveness in slowing the progression of AMD, but no
cure exists for AMD or RP. The implantation of Micro device to restore the
sight could be a potential way to resolve this problem.
MEMS technology is a kind of micro manufacture technology which