神经工程是神经科学、微电子技术、材料科学以及信息科学的交叉学科,在揭示神经系统的工作机理以及神经系统疾病的治疗和康复等方面具有重要的意义。在神经工程的系统中,微电极阵列作为神经系统与外界电子电路的接口,它的性能决定了整个神经系统的信号采集和刺激的效果。因此,微电极阵列的研究对神经工程的发展具有重要的推动作用,是神经工程研究所需要的关键器件。　　 随着神经工程学科的不断发展和走向临床应用,微电极的应用越来越广泛,对电极的要求越来越高,微机械加工技术的发展正为神经记录和激励工具提供了有力的支持。使用基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)工艺的硅微机械加工技术制造神经记录电极在传统电极上集成新的结构,拓展电极的功能,对于神经科学研究、功能刺激、诊断和医疗技术的发展具有非常重要的意义。本文主要的工作集中在用于在体神经记录的微电极及便携式无线脑电采集系统的研究。研究了基于SOI硅衬底的高密度、多通道的植入式胞外记录硅基微电极阵列的制备工艺、检测方法和封装工艺。研究了用于体表电势提取的干电极的制备工艺；研究并开发了一套基于干电极的便携式无线脑机接口系统。　　 本文的主要创新点和研究成果如下:　　 1.完成了用于神经元信号记录的硅基植入式多通道薄膜微电极探针的设计和制造,形成了稳定的工艺制作流程。采用本文中的制作方法可以根据用户要求定制具有各种电极形状和电极记录点尺寸及排布的微电极。根据不同应用场合的需要,给出了多种不同尺寸及记录点设计的微电极探针,长度最大为6mm,记录点最大规模为8×4阵列。设计并制作了具有较高空间分辨率的立体电极(sterotrode)和四电极(tetrode)记录结构。微电极的阻抗具有较好的一致性,并且满足记录信号的要求。进行了动物试验,结果表明制作的微电极可以记录到神经的自发电位和诱发电位。　　 2.设计制作了集成微流体通道的神经微电极,可以在记录神经信号的同时向组织内注入化学物质。微电极的钝化层和沟道覆盖采用了具有良好生物相容性且防水性能良好的聚合物材料聚对二甲苯(Parylene),测试结果表明集成在微电极上的微流道具有较好的流通性能,微电极记录点的阻抗可以满足记录神经信号的要求。　　 3.对用于记录脑电信号的微针阵列干电极制备工艺进行了研究。基于干电极开发了一套便携的无线脑机接口系统,相对传统的脑机接口来说,重量轻(仅39g),方便佩戴和摘取,无线信号传输的设计使得受试者可以在较大的范围内移动而不必局限在某一个狭小的空间。另外由于干电极非常容易佩戴和取下,使得整个系统的佩戴非常容易。