一种MEMS微针的制作方法

一种mems微针
技术领域
1.本实用新型属于脑机接口神经微电极技术领域，具体涉及一种mems微针。


背景技术：

2.微电极是指电极的至少一维度的尺寸为微米或纳米级的电极(即《100微米)。已经广泛应用于分析化学、医学研究等领域。人和动物的各种生理机能都直接或间接受脑内神经网络的调控，记录单个神经元放电频率的变化需要微电极采集到较强的电信号，并进行长时间的观察和研究。其中，可长期植入中枢神经系统(cns)的微电极具有广泛的应用范围。
3.常用微电极有金属和玻璃两类，金属微电极是一种高强度金属细针，尖端以外的部分用漆或玻璃绝缘，金属电极丝由不锈钢、铂铱合金或碳化钨丝在酸性溶液中电解腐蚀而成，有多种成品可供选择，其缺点是微电极的几何形状与绝缘状态难以保持一致。玻璃微电极由用户根据需要用硬质毛细管拉制而成，用于测量细胞内静息电位和动作电位时，其尖端需小于0.5微米；用于测量细胞外活性区域非活性点电位时，其尖端可为1-5微米。
4.上面这两种微电极的微针都采用刚性微针，在植入时无法随着血管伸缩而进行适应性形变，这样容易对人体组织或者动物组织造成损伤。而若将微电极的微针完全采用柔性材料制成，在植入组织过程中微针易变形，不便于操作者将微针体植入组织内。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种mems微针，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种mems微针，包括硬针和软针，所述软针置于所述硬针上方，所述硬针上表面沿其长度方向间隔布置有若干个用于连接软针的连接件，该连接件在硬针与软针分离时可发生断裂。
8.进一步的，所述连接件为微柱，所述微柱采用生物医用sin或钛合金材料制成。
9.进一步的，所述软针通过mems工艺生长于微柱的上表面，与微柱形成连接。
10.进一步的，若干所述连接件由硬针的针尖到针尾间隔布置，且若干所述连接件分两列分别布置于硬针宽度两侧边缘。
11.进一步的，所述硬针两侧的连接件依次交错布置。
12.进一步的，所述软针的宽度不大于硬针宽度。
13.进一步的，所述硬针采用硅材料制得。
14.进一步的，所述软针采用氮化硅、多晶硅、碳化硅材料制得。
15.进一步的，所述软针上表面具有至少一个用于采集神经信号的体电极点。
16.进一步的，上述mems微针还包括集成电路芯片，所述集成电路芯片与所述软针的尾部键合，形成电连接，所述集成电路芯片接收并分析处理所述体电极点采集的神经信号。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
18.(1)本实用新型提供的这种mems微针通过在硬针与软针之间设置连接件，可使硬针带动软针一同植入组织，同时设计连接件具有一定强度，使得硬针拔出时，连接件在拔出力度下能发生断裂，实现软针与硬针的分离，操作方便，有效解决了现有技术中刚性微针易造成植入性损伤，而软性微针不便于操作者将微针体植入组织内的问题。
19.(2)本实用新型提供的这种mems微针中连接件沿硬针整个长度范围内设置，有效避免了软针在植入组织过程中软针中间发生翘曲变形。
20.以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
21.图1是本实用新型mems微针的结构示意图；
22.图2是本实用新型mems微针的局部放大图；
23.图3是本实用新型mems微针的剖面结构示意图。
24.附图标记说明：1、硬针；2、软针；3、微柱。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
29.如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种mems微针，包括硬针1和软针2，所述软针2置于所述硬针1上方，所述硬针1上表面沿其长度方向间隔布置有若干个用于连接软针2的连接件，所述连接件具有一定强度，在硬针1与软针2分离时可发生断裂。其中，硬针1具有一定刚性，其可以被植入人体或者动物的软组织内，例如可采用硅材料制得硬针1；所述软针2需要具有一定柔性，例如可采用氮化硅、多晶硅、碳化硅等材料制得软针2。
30.在本实施例中，由于硬针1具有一定刚性，将软针2通过具有一定强度的连接件连
接于硬针1上表面，由于微针植入组织的力度小，连接件不会断裂，这样硬针1可以带动软针2一同植入人体或动物的软组织内，当软针2植入组织后，再将硬针1拔出，此时连接件在一定拔出力度下发生断裂，软针2与硬针1之间的连接解除，硬针1可以轻松退出，软针2留在植入的组织中进行信号采集，硬针1在拔出时没有对软针2上表面（电极触点所在）的组织造成伤害，保证放电信号提取的准确性和可靠性，同时由于软针2具有一定柔性，在植入的组织内可随着血管伸缩而进行适应性形变，从而避免了传统刚性微针对人体或动物的软组织造成损伤的问题。
31.本实施例中的连接件既要满足在微针植入组织时，能固定软针2，使硬针1能带动软针2一同植入组织，同时还需要满足在硬针1拔出时，连接件能发生断裂，方便使软针2与硬针1分离，可选用的一种具体的实施方式，所述连接件采用微柱3，所述微柱3采用生物医用氮化硅（si3n4）或钛合金材料制成，其既具有一定强度，又具有较好的生物相容性。
32.具体的，硬针1与软针2之间的微柱3通过mems工艺加工形成，其具体过程如下：首先，在硬针1上表面生长一定厚度（即硬针与软针之间距离）的微柱层，再对微柱层进行刻蚀，形成沿硬针1长度方向间隔布置的多个微柱3；然后，在硬针1上表面生长一层牺牲层，该牺牲层上表面与微柱3上表面齐平，再在牺牲层和微柱3上表面生长软针2，这样软针2就与微柱3固定；最后，将牺牲层释放，从而将软针2与硬针1通过微柱3固定连接，如图3所示。其中，此过程中的生长、刻蚀、牺牲层释放等具体操作过程为现有技术，此处不再赘述。
33.考虑到，仅在硬针1端部通过连接件对软针2进行固定，硬软针释放后软针2中间部位可能发生翘曲的情况，因而本实施例将若干所述连接件由硬针1的针尖到针尾间隔布置，即连接件在硬针1的整个长度范围内间隔设置；可选的，将若干所述连接件分两列分别布置于硬针1宽度两侧边缘，此时设计所述软针2的宽度不大于硬针1宽度，从而对软针2整个长度范围内的两侧都可进行固定，起到防止软针2长度方向的中间部位可能发生翘曲的作用。优选的，所述硬针1两侧的连接件依次交错布置，即若干连接件在硬针1上表面沿其长度方向呈锯齿状分布，进一步保证软针2的平展状态。
34.另外，上述实施例中的mems微针还包括集成电路芯片，同时所述软针2上具有至少一个体电极点，该体电极点用于采集神经信号；所述集成电路芯片与所述软针2的尾部键合，形成电连接，所述集成电路芯片接收并分析处理所述体电极点采集的神经信号。在传统的微电极结构中，集成电路芯片与微针利用导线进行连接，这样微针采集到的信息经过电线传递给集成电路芯片，集成电路芯片与微针的这种连接方式，其信号传递速度慢，效率低，本实施例中将集成电路芯片与软针2通过键合方式连接，减少了信息的传递路径，提高了信息传递效率。
35.综上所述，本实用新型提供的这种mems微针通过在硬针与软针之间设置连接件，可使硬针带动软针一同植入组织，同时设计连接件具有一定强度，使得硬针拔出时，连接件在拔出力度下能发生断裂，实现软针与硬针的分离，操作方便，有效解决了现有技术中刚性微针易造成植入性损伤，而软性微针不便于操作者将微针体植入组织内的问题。
36.以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。