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2022.05.21，上海，疫情在家，整理一下研究生期间的部分工作……

Project was part of my work while at:

• EE-MEMS LAB
• Department of Micro/Nano Electronics
• Shanghai Jiao Tong University
• 2016.09-2019.03

• 研制了一种超薄的柔性探针型神经信号采集电极。
• 搭建了植入式神经信号采集电路的系统平台。
• 利用研制的柔性探针型神经信号采集电极和神经信号采集电路的系统平台做了体外测试验证实验。

电路主要包括Intan Technologies公司的16通道前端微弱生理信号采集芯片RHD2116，核心控制单元采用ST公司主频168M的STM32F407微控制器，数据传输采用内部集成全硬件TCP/IP协议栈+MAC+PHY以太网接口芯片W5500，通过UDP协议的方式实现硬件系统与上位机通信。

系统框图

电路尺寸4.2cm x 4.2cm，重量22g（包含电池），可以非常轻便地用于脑机接口应用和生物学实验。实验表明，16通道的采集系统输入噪声低至7 μV，每通道采样频率高达20 kHz，采样分辨率16位，满足植入式神经信号采集的要求。

硬件顶、底视图

器件整体全部采用生物相容性材料，Au（厚度300nm）作为引线、电极点和焊盘，Parylene（厚度4μm）作为基底和绝缘层，PEG作为粘结材料贴附电极于PI管上，PI管（外径330μm）用作辅助植入的支撑材料。

通过电化学沉积导电聚合物PEDOT:PSS来提高了电极的电化学性能，并通过500次的循环伏安测试和10分钟的超声处理，验证了修饰后的电极的电化学稳定和聚合物结合力稳定性，测试并分析了电极的伏安特性和电化学阻抗谱。

研究了通过生物相容性的材料和PI管的组合，改进了柔性电极的准确植入位置的方法。

电极工艺图

电极实物图

电化学测试

电极贴附示意图

为了验证从电极前端到采集电路后端整个系统的准确性和功能稳定性，使用琼脂和PBS溶液模拟脑组织的环境，验证柔性微电极的准确植入性，辅助使用PI管和柔性电极在环境中的分离状况；使用微小信号发生器模拟了神经信号的幅值和频率，在体外模拟的脑组织环境中测试了信号采集、数据预处理、数据传输到上位机和上位机实时波形显示的在线实验。

测试实验示意图