Микроэлектроды, изготовленные с помощью микроэлектронных технологий

Технологию, используемую при производстве транзисторов и интегральных микросхем, можно использовать и для изготовления небольших по размерам механических структур.

Несколько исследователей использовали эту технологию для изготовления металлических микроэлектродов (рис. 9.27).

При изготовлении микроэлектродов, структура которых показана на рисунке 9.27 а, применялась технология, разработанная для изготовления транзисторов с балочными выводами. Основу конструкции составляют узкие золотые дорожки, осаждённые на кремниевой подложке, поверхность которой предварительно сделали непроводящей путём образования слоя Si0₂. Золотые дорожки в дальнейшем также изолировали осаждением на их поверхности Si0₂. На следующем этапе кремниевую подложку протравливали для формирования тонкой узкой канавки, ширины которой достаточно лишь для дорожки золота в области кончика. Кремний протравливается на миллиметр или два от кончика так, чтобы оставались лишь полоски золота и изолирующий слой Si0₂ на них. Изоляция протравливается лишь на самых остриях золотых полосок, чтобы открыть контактную поверхность электродов.

Рис. 9.27. Различные типы микроэлектродов, изготовленные при помощи микроэлектронных технологий:

а — многоканальный электрод с балочными выводами; б — многоэлектродный кремниевый зонд; в — многоканальный электрод с ячейкой; г — электрод для регистрации активности периферических нервов Хотя при использовании такой технологии нельзя изготовить электроды, диаметр острия которых столь же мал, как у описанных выше стеклянных микропипеток, эта технология позволяет делать матрицы микроэлектродов, выдерживая при этом с высокой точностью геометрию каждого электрода в матрице.

Высокая воспроизводимость микроэлектронных технологий позволяет изготавливать большие партии электродов, которые обладают одинаковыми геометрическими характеристиками. Характеристики одного электрода лишь незначительно отличаются от характеристик любого другого электрода. С использованием микроэлектронных технологий были разработаны и некоторые другие конструкции стимулирующих и регистрирующих электродов. На тонком зонде из кремния изготовляют микроэлектродную матрицу (рис. 9.27 б), которую можно поместить в коре головного мозга для регистрации потенциалов в различных точках.

В этом случае электрод из золота или Ag/AgCl находился в очень маленькой ячейке, изготовленной из непроводящей плёнки и заполненной раствором электролита (например, хлоридом натрия). Эта ячейка имела маленькое отверстие, позволяющее установить электрический контакт с нервной тканью, расположенной в ячейке (рис. 9.27 в). Мультиэлектрод (рис. 9.27 г) состоял из набора отверстий, протравленных в кремниевой микросхеме. Автор использовал такие электроды в опытах на животных, в которых периферические нервы перерезались, после чего концы перерезанного нерва располагали по обе стороны кремниевой микросхемы таким образом, чтобы при регенерации нерв восстанавливался путём прорастания через отверстия в микросхеме. Кремниевая поверхность каждого отверстия микросхемы покрывалась золотом, что обеспечивало электрический контакт с нервными волокнами, проходящими через отверстия.