一種植入式針形生物電極制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電極的制作方法。
【背景技術】
[0002]植入式針型微電極是腦-機接口的最關鍵部件，針體尖細，可以實現高密度的三維陣列的排列結構。在動物機器人的研宄中，針型微電極主要是植入大腦皮層或中樞神經，直接與神經元細胞接觸，記錄和傳遞電信號，對研宄神經系統的工作機理具有重要意義。
[0003]針型微電極發展至今，其類型及制備方式多種多樣，按照材料不同大致分為玻璃毛細管電極和微絲微電極，基于MEMS工藝的微電極從形態上又可以分為箍型微電極、平面微電極、篩型微電極和針型微電極等幾個類別。根據微電極應用范圍的不同，分為刺激電極和記錄電極兩種:一種是利用電信號激勵或抑制神經活動以實現功能性電刺激，將外界的刺激信號(通常為電學信號)轉化為神經信號，并通過神經活動將刺激結果反映出來；而另一種正好相反，將神經活動的結果轉化為電信號。
[0004]制作微電極的材料主要有鉑(Pt)、銥(Ir)、銀(Ag)、鎢(W)等，通過對幾種常用材料價格性能的比較，由于鉑金和銥的價格較貴，銀的化學性能不太理想，綜合考慮，選擇鎢絲作為制作微電極用的材料。
[0005]現有的鎢絲電極加工工藝都較為復雜，需要一些精密的儀器、機床等，如專利號CN103831492 A所提出的制備圓柱體微細鎢絲電極的方法，使用電解液輔助沖擊制備圓柱體微細鎢絲電極，需要較為精密的儀器設備，而在實驗室當中往往不具備此類條件，電極在動物實驗中作為耗材，需要大量使用，因此從經濟性上考慮，需要一種較為簡單、經濟的制作方法。而且針對于不同實驗應用所需要的電極性能及形狀等往往需要自行設計，目前實驗中主要采用單電極或電極陣列，單電極應用時需要植入多根，操作不便；電極陣列對腦部傷害較大。現有的鎢絲電極不能滿足一些實驗應用的要求。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種植入式針形生物電極的制作方法，主要是解決電極應用中涉及的購買電極費用較為昂貴、制作電極較為困難、制作方法較為復雜、電極用量又較大的問題。
[0007]本發明的制作方法如下:
[0008](I)進行鎢絲的預處理:將鎢絲拉直，使其筆直不彎曲，并保證每個截面上的密度一致，有利于針尖的制作；
[0009](2)制作鎢絲電極的針尖:使其截面以圓形為宜，或截面的形狀長寬比值接近I ;調節直流穩壓電源使電壓保持恒定，將陰極不銹鋼制材質的圓環水平至于電解液中，將鎢絲垂直于電解液液面，居圓環中心位置，所述電解液是濃度為2mol/L的氫氧化鉀溶液，電壓為 5.0-8.0V，通電時間 30s-60s，溫度 30°C -40°C ο
[0010](3)進行鶴絲電極的絕緣處理:對除針尖及非針尖一側3mm以外的部分進行絕緣處理，絕緣部分長度為1.5cm-2cm,即要保持針體的絕緣，還要使使針尖具有導電性，按照乙醇與聚酰亞胺按2:1體積比配制聚酰亞胺絕緣漆，在電極無尖端一側空余3mm不涂抹，用來接儀器輸出端；電極尖端一側對針尖不涂抹，其余部位均勻涂抹上述聚酰亞胺絕緣漆，放于烤箱內烘干。
[0011](4)制作雙電極:將制作好的三根絕緣鎢絲電極平行并列放置，將中間一根尖端部分剪除，其另一端也剪除3cm，使兩側等長電極的尖端被隔開一定距離，另一端超出中間鎢絲部位接儀器的輸出，再次在原涂抹部位涂抹步驟(3)配置的聚酰亞胺絕緣漆，將三根鎢絲粘貼在一起，放于烤箱內烘干，左右兩根等長電極針體間相互絕緣，針尖各自導通，組成一個雙電極。
[0012](5)電極導電性能及絕緣性測試:選用0.9%生理鹽水為電解液(模擬鎢絲微電極在生物體內的環境)，將鎢絲與直流穩壓電源的負極相連作為陰極，不銹鋼絲與直流穩壓電源的正極相連作為陽極，接通電源后觀察鎢絲尖端及涂抹絕緣層的地方，如果只有尖端部分產生氣泡，則表示電極導電性良好及絕緣成功；如果絕緣層也有氣泡產生，則表明絕緣失敗。
[0013]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0014](I)雙電極的制作能夠滿足動物機器人中腦電采集或腦部神經刺激的需要，比實驗中應用單電極更為方便，比電極陣列對腦部傷害更小。
[0015](2)本發明的電極制作方法簡單，選材經濟耐用，適合于動物實驗。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明鎢絲加熱示意簡圖；
[0017]圖2為本發明鎢絲退火示意簡圖；
[0018]圖3為本發明生物電極示意簡圖。
[0019]圖中:1、鎢絲；2、酒精燈；3、滑輪；4、鎢絲固定柱；5、加熱拉直后的鎢絲；6、下拉重物；7、直流電源；8、電極針尖(導通)；9、絕緣鎢絲；10、電極頭部導通部位；11、電極針體絕緣部位；
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021](I)進行鎢絲的預處理
[0022]如圖1所示，將鎢絲I兩端水平固定，其中一端可以拉伸，另一端固定于固定柱4，用酒精燈2對鎢絲I進行均勻加熱，同時在可以拉伸的一端用力拉伸，使其在熱力作用下改變彎曲度，待其冷卻后，截取一段鎢絲用標尺測量是否筆直。
[0023]然后將拉直后的鶴絲5豎直固定，使其處于自然豎直拉伸狀態，上端固定，下端懸掛重物6拉伸，進行退火處理，如圖2所示，兩端用直流電源7通直流電壓3V，時間維持5min，這樣處理后的鎢絲不僅保持筆直而且密度均勻。
[0024](2)制作鎢絲電極的針尖
[0025]植入電極的截面為圓形，采用在不銹鋼鋼圈(陰極)中電場的漸變電場原理來制作針尖，電場在中心處強度最大，腐蝕速度最快，順著鎢絲向上，電場的強度便會逐漸減弱，腐蝕的速度就會逐漸減小。
[0026]調節直流穩壓電源7使電壓保持5.0V，將陰極不銹鋼制材質的圓環水平至于電解液中，將鎢絲垂直于電解液液面，居圓環中心位置，所述電解液為2mol/L氫氧化鉀溶液，通電時間30s，溫度300C ο
[0027](3)進行鎢絲電極的絕緣處理
[0028]對除針尖以外的電極部分進行絕緣處理，保持針體的絕緣和針尖的導通，才能達到刺激神經或者記錄目標細胞電信號的目的，從而減少對周圍組織的破壞，減小干擾，提高數據的準確度。按照乙醇與聚酰亞胺按2:1體積比配制聚酰亞胺絕緣漆，該漆既能很均勻的成膜并吸附在鎢絲表面，又能與