柔性电极及其制作方法、电刺激系统与流程

本技术涉及脑机接口，具体涉及一种柔性电极及其制作方法、电刺激系统。

背景技术：

1、柔性电极用于采集脑电信号的电极点通常包括两种：采集场电位的宏电极和采集单细胞动作电位的微电极。不过，临床对于柔性电极的使用需求，除了用于记录脑电信号外，还会通过电极向组织内输入电刺激，用于病灶（例如癫痫、帕金森）的靶点定位和刺激治疗。

2、值得注意的是，微电极往往难以实施有效的电刺激。主要原因在于，出于获取单细胞动作电位之目的，微电极的电极点较小（直径一般为几十微米），导致电极点表面电荷存储量低，电刺激时产生的刺激电压小，不足以打乱原本病理性的同步震荡，使其重归正常。这使得微电极虽然具有高分辨率，但在靶点定位和治疗等需要实施电刺激的场景运用上存在明显不足，只能依靠宏电极来弥补上述不足。如此，微电极的高空间分辨优势无法在靶点定位和刺激治疗环节得到发挥，制约其运用场景的扩展。

3、其次，目前采用微纳加工工艺制作的微电极，受刻蚀、薄膜沉积等工艺限制，电极点常凹陷至柔性基底材料内，而非向外凸出。这使得植入后的电极点接触神经元的概率降低，进而影响电极记录和刺激的有效性。

4、对于皮层浅层电极，采用以cn116269405a为代表的机械冲压、微铣等加工方式，实现电极触点凸出电极表面是相对容易的。而基于半导体微纳工艺制作的柔性深部电极，标准流片流程天然会产出共面或微凹的电极触点。虽然可通过电镀等工艺可实现微米级触点凸起，但由于电镀得到增厚电极触点与微纳工艺制作的原始电极触点的材料是不同的，导致二者之间形成明显的应力界面。从而引入刚度突变、接合附着力低等风险，容易使电镀增厚的电极触点出现非期望的脱落。

5、本领域技术人员试图使用半导体微纳工艺，来直接制作出凸出的电极触点。因为这不仅可解决上述电镀增厚触点出现的不良事件，制作效率也是相对高的。

6、例如，以cn1852634a为代表的已知实施例，利用刻蚀硅基底层作为模具来形成凸出触点。文献1（minghao wang等，conformal bumped electrode web for chronic ecogrecordings in swine，nat commun, 2026, doi:10.1038/s41378-026-01180-w）提供一种借助局部光刻胶制备凸起触点的网状ecog器件，该器件仅用于脑皮层表面贴附。此外，该文献明确指出，悬臂凸起结构若应用于深层脑区，植入剪切力易造成触点断裂脱落。文献2（bowen ji等，3d soft microbump electrodes for elastic interaction with braintissue，microsyst nanoeng, 2025, doi:10.1038/s41528-025-00480-x）也验证了，悬空凸起触点在侵入式探针插拔测试中，易发生断裂失效。

7、综上，虽然现有技术存在利用局部牺牲层实现触点凸出绝缘介质表面的技术，但相关方案大多应用于受力条件温和的皮层表面电极。对于聚酰亚胺（pi）、派瑞林-c（parylene）等基底的柔性深部电极，悬空悬臂触点存在断裂脱落风险、工艺良率低等缺陷，并未成为本领域的主流方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供一种柔性电极及其制作方法、电刺激系统，可解决微电极由于电极点的尺寸小而无法有效实施电刺激或电刺激强度不足的问题。进一步地，解决电极点凹陷而与神经元细胞无法充分接触导致电极记录和/或刺激有效性欠佳的问题。

2、一种柔性电极的制作方法，包括：

3、制备具有电极触点的第一电极分体；其中，第一电极分体包括第一柔性基底层，电极触点凸出形成在第一柔性基底层的第一侧表面，第一柔性基底层与第一侧表面背对的第二侧表面形成有第一键合层；第一电极分体中形成有贯穿第一键合层和第一柔性基底层的微孔；

4、制备具有微流道的第二电极分体；其中，第二电极分体包括第二柔性基底层，微流道形成在第二柔性基底层内并贯穿第二柔性基底层的部分厚度，以使微流道在第二柔性基底层的第三侧表面封闭；第二柔性基底层与第三侧表面背对的第四侧表面形成有第二键合层，第二键合层在对应微流道处形成开口，以使微流道在第四侧表面开放；

5、键合第一键合层与第二键合层，使第一电极分体与第二电极分体拼接在一起，形成柔性电极；其中，微孔与开口至少部分对齐，使得微流道在背对电极触点的一侧是封闭的，在面对电极触点的一侧通过微孔与外界连通。

6、可选地，制备第一电极分体的步骤包括：

7、在第一基板上形成第一牺牲层；

8、在第一牺牲层上形成第一绝缘层；

9、对第一绝缘层的表面执行刻蚀操作，形成图案化沟槽；其中，图案化沟槽包括贯穿第一绝缘层的厚度并凹陷至第一牺牲层部分厚度内的触点槽；

10、在第一绝缘层的表面沉积导电材料，形成导电层；其中，导电层包括电极导线、形成在触点槽中的并与电极导线连接的电极触点。

11、可选地，第一绝缘层的表面包括对应图案化沟槽的目标区域和除图案化沟槽以外的其他区域；

12、在形成图案化沟槽的步骤之前，还包括：

13、在第一绝缘层的表面形成光刻胶；

14、对光刻胶执行光照操作；

15、显影，去除其他区域表面的光刻胶，仅保留目标区域表面的光刻胶；

16、在第一绝缘层的表面层形成覆盖目标区域和其他区域的金属掩膜；

17、剥离光刻胶，目标区域表面的金属掩膜随光刻胶被一起去除。

18、可选地，在执行光照操作之前，在第一绝缘层上覆盖掩膜板；掩膜板被配置在光刻胶经光照后的显影操作时，使显影液仅溶解其他区域表面的光刻胶而不溶解目标区域表面的光刻胶。

19、可选地，当光刻胶为正性光刻胶时，掩膜板的遮光区对应目标区域；当光刻胶为负性光刻胶时，掩膜板的透光区对应目标区域。

20、可选地，在形成导电层之后，还包括：

21、在第一绝缘层上形成用于覆盖导电层的第二绝缘层；其中，第一绝缘层与第二绝缘层共同构成第一柔性基底层；

22、在第二绝缘层上形成第一键合层；

23、加工微孔，使微孔贯穿第一键合层和第一柔性基底层。

24、可选地，在加工微孔的步骤中，微孔贯穿电极触点和/或相邻两个电极触点之间的区域。

25、可选地，微孔包括贯穿电极触点的第一孔、贯穿相邻两个电极触点区域的第二孔；第一孔的截面面积小于第二孔的截面面积。

26、可选地，至少包括两个深度不同的触点槽。

27、可选地，制备第二电极分体的步骤包括：

28、在第二基板上形成第二牺牲层；

29、在第二牺牲层上形成第三绝缘层；其中，第三绝缘层构成第二柔性基底层；

30、对第三绝缘层的表面执行刻蚀操作，形成微流道；其中，微流道仅贯穿第三绝缘层的部分厚度；

31、在第三绝缘层上形成第二键合层。

32、可选地，制备第二电极分体的步骤包括：

33、在第二基板上形成第二牺牲层；

34、在第二牺牲层上形成第三绝缘层；

35、在第三绝缘层上形成第四绝缘层；其中，第三绝缘层和第四绝缘层共同构成第二柔性基底层；

36、对第四绝缘层的表面执行刻蚀操作，形成微流道；其中，微流道的最大深度不贯穿第三绝缘层的厚度；

37、在第四绝缘层上形成第二键合层。

38、可选地，在形成微流道的步骤中，微流道完全贯穿第四绝缘层的全部厚度。

39、可选地，在形成微流道的步骤中，微流道还贯穿第三绝缘层的部分厚度。

40、可选地，第三绝缘层被微流道贯穿的部分厚度小于第四绝缘层的厚度。

41、可选地，在形成第二键合层的步骤中，第二键合层填充至微流道中，第二键合层的厚度小于微流道的深度。

42、可选地，在形成第二键合层的步骤中，第二键合层不填充至微流道中。

43、可选地，在形成第二键合层的步骤之前，使用占位件填充微流道；在第二键合层形成之后，移除占位件，以使微流道暴露。

44、可选地，占位件包括掩膜板，掩膜板的厚度大于微流道的深度。

45、可选地，占位件包括牺牲材料；

46、牺牲材料仅填充微流道；牺牲材料的厚度与微流道的深度基本相同，以使牺牲材料与第二柔性基底层的表面平齐；

47、或者，牺牲材料覆盖第二柔性基底层的表面，并填充微流道，使对应微流道处的牺牲材料的厚度大于微流道的深度；

48、在形成第二键合层的步骤中，第二键合层覆盖牺牲材料和第二柔性基底层的表面；

49、在第二键合层形成之后，先去除对应微流道部分的第二键合层，再去除牺牲材料。

50、可选地，在完成第一键合层与第二键合层键合操作后，去除第一牺牲层和第二牺牲层，得到具有微流道的柔性电极。

51、可选地，形成多条沿柔性电极长度方向延伸的微流道，多条微流道彼此之间相互独立隔离，每条微流道与沿柔性电极长度方向位于同一列上的多个微孔连通。

52、一种柔性电极，采用如上述任一所述的方法制作；或者，包括：

53、第一电极分体，包括：具有相背对的第一侧表面和第二侧表面的第一柔性基底层、凸出形成在第一柔性基底层的第一侧表面的电极触点、形成在第一柔性基底层的第二侧表面的第一键合层、贯穿第一键合层和第一柔性基底层的微孔；

54、第二电极分体，包括：具有相背对的第三侧表面和第四侧表面的第二柔性基底层、形成在第二柔性基底层内并贯穿第二柔性基底层部分厚度的微流道、形成在第二柔性基底层的第四侧表面形成有第二键合层；微流道在第二柔性基底层的第三侧表面封闭，第二键合层在对应微流道处形成开口，以使微流道在该侧开放；

55、其中，第一键合层与第二键合层键合，使第一电极分体与第二电极分体拼接在一起；其中，微孔与开口至少部分对齐，使得微流道在背对电极触点的一侧是封闭的，在面对电极触点的一侧通过微孔与外界连通。

56、一种电刺激系统，包括：

57、柔性电极，采用如上述任一所述的方法制作；

58、微流控设备，与微流道连通，用于向微流道内注入导电离子液；

59、脑电监测设备，与柔性电极和微流控设备信号连接，用于控制微流控设备和/或柔性电极操作。

60、可选地，脑电监测设备被配置为在微流控设备的单次注入流程完成后，向柔性电极施加电刺激信号。

61、可选地，脑电监测设备被配置为在柔性电极记录到设定异常放电信号的情况下，控制微流控设备注入导电离子液和/或向柔性电极施加电刺激信号。

62、本技术的柔性电极可解决由于电极点尺寸小或电极点凹陷而无法有效实施电刺激或电刺激强度不足的问题。