科创中国
如何提升单位空间内记录神经信号密度
发布时间:
2025-10-10
截止日期:2026-05-21
价格 双方协商
地区： 浙江省 杭州市 西湖区
需求方： 西湖***公司
行业领域
生物与新医药技术,医疗仪器技术、设备与医学专用软件
需求背景
当前脑科学研究与神经疾病临床应用对神经信号采集的空间分辨率要求持续提升 —— 传统硅基微电极阵列单位空间内记录密度较低（通常每立方毫米≤20 个有效电极），难以捕捉密集神经元集群的动态活动规律，导致对大脑功能分区、神经元连接机制的研究受限，也制约了脑机接口、神经调控等技术的精准化应用。
国内外现有高密度微电极阵列多通过扩大通道数量实现 “广覆盖”，但未从根本上提升单位空间密度：部分方案尝试缩小电极间距，却因制造工艺精度不足导致电极触点稳定性下降，或因信号串扰率升高（超 10%）影响记录精度；据科技查新，目前尚无成熟技术能在不牺牲信号质量、不增加阵列体积的前提下，将硅基微电极阵列单位空间记录密度提升至每立方毫米≥30 个有效电极。西湖灵犀科技已研发 1024 通道三维浮动微电极阵列，具备立体采集能力，现需进一步突破密度瓶颈。因此，开展1024 通道硅基微电极阵列单位空间记录密度提升技术研发，对推动神经工程技术迭代、满足脑科学与临床需求具有迫切且关键的意义。
需解决的主要技术难题
本研发围绕1024 通道硅基微电极阵列单位空间神经信号记录密度提升展开，需解决三大核心技术难题：
1. 微电极微型化与结构优化：如何在保持电极触点导电性（阻抗≤1MΩ@1kHz）的前提下，将单个电极单元尺寸从现有 50μm×50μm 缩小至 30μm×30μm 以下，同时优化三维阵列中电极的空间排布方式（如采用六边形紧密排布），在不增加阵列整体体积（最大截面≤2mm×2mm）的前提下，提升单位体积内有效电极数量；
2. 高精度MEMS 制造工艺升级：如何突破现有光刻工艺精度限制（当前最小线宽 3μm），开发线宽≤2μm 的高精度光刻技术，同时优化沉积、刻蚀工艺参数，确保微型化电极触点的均匀性（厚度偏差≤5%）与附着力（剥离强度≥5N/cm），避免因组件微型化导致的结构稳定性下降；
3. 多通道信号抗干扰控制：如何针对缩小后的电极间距（从 50μm 降至 30μm 以下），开发基于自适应滤波的多通道信号降噪算法，结合电极表面绝缘层改性（如采用 Al₂O₃/SiO₂复合绝缘层），将信号串扰率从现有 8% 降至 5% 以下，保障多通道信号的独立性与信噪比（≥30dB）
期望实现的主要技术目标
a. 单位空间记录密度：每立方毫米有效电极数量≥30 个，较现有技术提升 50% 以上；
b. 微电极单元尺寸：单个电极触点尺寸≤30μm×30μm，电极间距≤30μm；
c. 电极性能：触点阻抗≤1MΩ@1kHz，电流密度≥1mA/cm²，长期稳定性（体外浸泡 30 天）阻抗变化率≤10%；
d. 制造工艺精度：光刻最小线宽≤2μm，电极触点厚度偏差≤5%，剥离强度≥5N/cm；
e. 信号质量：多通道信号串扰率≤5%，单通道神经信号信噪比≥30dB，可精准识别单个神经元动作电位；
f. 阵列体积：三维阵列最大截面尺寸≤2mm×2mm，植入深度适配大鼠、猴等实验动物皮层（500μm-2000μm），不增加脑组织损伤风险。
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