專利名稱：神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的裝置及其系統(tǒng)以及裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的裝置與系統(tǒng)，明確地說涉及一種運(yùn)用無線 識(shí)別標(biāo)簽技術(shù)以及使用低溫工藝和柔性基材所制作的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的裝置及其系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于生物神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的傳統(tǒng)微陣列生物探針制作于堅(jiān)硬的硅晶片襯底 上，此類微陣列生物探針不僅重且易碎，又需要高溫工藝來制作，而且制造成本也非常高。 再者，傳統(tǒng)微陣列型生物探針，無法依據(jù)待測生物體的外型輪廓來設(shè)計(jì)與安置，使得生物探 針與待測物的接觸效果受到影響。此外，由堅(jiān)硬的硅晶片襯底所制成的傳統(tǒng)微陣列型生物探針需設(shè)置額外的裝置， 以將取出信號進(jìn)行信噪比及阻抗匹配等處理。因此，傳統(tǒng)微陣列型生物探針，在制作上需要 許多花費(fèi)且其復(fù)雜度高。另外，傳統(tǒng)微陣列型生物探針通常與處理信號的薄膜晶體管放大器集成，此集成 雖可以提高信噪比及阻抗匹配等性能，但是由于薄膜晶體管放大器的制作需要增加額外的 工藝，因此其成本高昂且不易制作。就現(xiàn)有微陣列型生物探針的技術(shù)來說，仍缺乏一種可以大量簡單制造、成本低廉、 可依據(jù)待測生物體的外型輪廓來設(shè)計(jì)與安置、以及可同時(shí)提高信噪比與阻抗匹配性能的微 陣列型生物探針裝置。因此，有必要發(fā)展出新的微陣列生物探針裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置及其系統(tǒng)，其運(yùn)用無線傳輸技術(shù) 以及印刷電路板工藝技術(shù)而制作出可大量生產(chǎn)且成本低廉，并可依據(jù)待測生物體的外型輪 廓安置，且可提高信噪比與阻抗匹配性能的經(jīng)改進(jìn)的探針裝置。本發(fā)明的實(shí)施例的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置包含柔性襯底、調(diào)制及解調(diào)模 塊、單芯片系統(tǒng)單元、天線以及多個(gè)生物探針。調(diào)制及解調(diào)模塊設(shè)于所述柔性襯底上，其用 于解調(diào)接收或調(diào)制傳輸微波經(jīng)編碼信號。天線形成于所述柔性襯底上且耦合于所述調(diào)制及 解調(diào)模塊。單芯片系統(tǒng)單元耦合于所述調(diào)制及解調(diào)模塊，其中所述單芯片系統(tǒng)單元將所述 微波經(jīng)編碼信號解碼后，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，以獲取電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號，及/或所述單芯片 系統(tǒng)單元，經(jīng)由接收，放大，分類及編碼神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號后，再交由所述調(diào)制及解調(diào)模 塊調(diào)制后傳給所述天線，回送到所述主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及分析。多個(gè)生物探針，凸設(shè)于所述柔性 襯底且電耦合于所述單芯片系統(tǒng)單元，所述生物探針用于傳送所述電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號及 /或神經(jīng)反應(yīng)信號。在實(shí)施例中，調(diào)制及解調(diào)模塊及單芯片系統(tǒng)單元是系統(tǒng)級封裝(System In Package, SIP)于所述柔性襯底上的。本發(fā)明的實(shí)施例的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)包含前述的探針裝置、收發(fā)裝置以及
5主機(jī)。收發(fā)裝置用于調(diào)制(modulation)傳送或解調(diào)(demodulation)接收微波的經(jīng)編碼 (encoded)信號。主機(jī)耦合于所述收發(fā)裝置，所述主機(jī)用于提供電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號的密 碼。在實(shí)施例中，單芯片系統(tǒng)單元可經(jīng)由所述生物探針將神經(jīng)反應(yīng)信號接收，放大，分 析，分類及編碼(encode)，再交由調(diào)制及解調(diào)模塊將經(jīng)編碼信號調(diào)制(modulation)后傳給 天線，回送到主機(jī)進(jìn)行神經(jīng)反應(yīng)的監(jiān)控及分析。該單晶片系統(tǒng)單元可為如嵌入式單晶片系 統(tǒng)單元。本發(fā)明揭示一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置的制備方法，其包含下列步驟 在柔性襯底的表面上形成第一二氧化硅層；在所述第一二氧化硅層上形成圖案化的所述P 型摻雜多晶硅層，其中所述圖案化的P型摻雜多晶硅層包含多個(gè)接觸焊墊；在所述圖案化 的P型摻雜多晶硅層上形成第二二氧化硅層；在所述第二二氧化硅層上形成線路層，其中 所述線路層包含天線、多個(gè)芯片焊墊與耦合于所述芯片焊墊的至少一探針焊墊；在P型摻 雜多晶硅層的所述接觸焊墊的位置上，形成暴露所述接觸焊墊的開口 ；在所述線路層與所 述接觸焊墊上形成金層，并將所述線路層與所述接觸焊墊電相連；將芯片倒裝接合于所述 線路層的所述芯片焊墊，其中所述天線電耦合于所述芯片；以及在各所述探針焊墊上形成 多個(gè)導(dǎo)孔，并將多個(gè)生物探針相對應(yīng)地穿置并固定于所述導(dǎo)孔。


圖1顯示本發(fā)明的實(shí)施例的生物神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；圖2顯示本發(fā)明的實(shí)施例的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置的示意圖；圖3是圖2沿A-A'割面線的截面圖；圖4顯示本發(fā)明的實(shí)施例的柔性襯底上形成各薄膜層的示意圖；圖5顯示本發(fā)明的實(shí)施例的圖案化P型摻雜多晶硅層的流程示意圖；圖6顯示本發(fā)明的實(shí)施例的P型摻雜多晶硅層上形成金屬層的流程示意圖；圖7A顯示本發(fā)明的實(shí)施例的圖案化P型摻雜多晶硅層上的金屬層的示意圖；圖7B是圖7A沿B-B'割面線的截面圖；圖8A顯示本發(fā)明的實(shí)施例的柔性襯底的金屬層上鍍金層的示意圖；圖8B是圖8A沿C-C'割面線的截面圖；圖9A顯示本發(fā)明的實(shí)施例的柔性襯底上倒裝接合與植針穿孔的示意圖；圖9B是圖9A沿D-D'割面線的截面圖；圖9C顯示本發(fā)明的實(shí)施例的植針治具板的示意圖；圖10顯示本發(fā)明的實(shí)施例的生物探針的示意圖；及圖11顯示本發(fā)明的實(shí)施例的具有P型摻雜多晶硅電極的電容示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示本發(fā)明的實(shí)施例的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。神經(jīng)刺激及反應(yīng) 監(jiān)控系統(tǒng)100包含探針裝置102、收發(fā)裝置104以及主機(jī)106。探針裝置102包含天線118、 調(diào)制及解調(diào)模塊120、整流模塊110、電阻電容電路112、單芯片系統(tǒng)單元114及多個(gè)生物探 針116，其中探針裝置102建置于柔性襯底上。在實(shí)施例中，調(diào)制及解調(diào)模塊120、整流模塊110、及單芯片系統(tǒng)單元114可集成于芯片108中。天線118可形成于所述柔性襯底上，而 調(diào)制及解調(diào)模塊120設(shè)于所述柔性襯底上，其用于解調(diào)發(fā)自收發(fā)裝置104的神經(jīng)刺激微波 經(jīng)編碼信號，以及向所述收發(fā)裝置104調(diào)制回傳神經(jīng)反應(yīng)的微波經(jīng)編碼信號，此調(diào)制回傳 動(dòng)作即是注入載波，而使其成為適合傳送的電波信號。整流模塊110電連接于天線118，其用于利用天線118接收的微波信號產(chǎn)生直流電 源。當(dāng)探針裝置102設(shè)定在無源模式(passive mode)時(shí)，所述探針裝置102由所述直流電 源來驅(qū)動(dòng)。一般來說，為了節(jié)省探針裝置102的能量，當(dāng)探針裝置102不工作時(shí)，可將其工 作模式由有源(active mode)切換為無源模式，待收到收發(fā)裝置104的微波信號時(shí)才進(jìn)行 啟動(dòng)喚醒工作。如收到的信號很弱且要將信號發(fā)射回收發(fā)裝置104時(shí)，才啟動(dòng)有源工作模 式。否則仍可以無源模式，將微波信號回傳給收發(fā)裝置104。單芯片系統(tǒng)單元1 14分別耦合于調(diào)制及解調(diào)模塊120、整流模塊110、電阻電容電 路112及多個(gè)生物探針116。單芯片系統(tǒng)單元114可接受整流模塊110產(chǎn)生的電流或電壓， 使其在無源模式下仍可操作。電阻電容電路112也形成于柔性襯底上，其用于向所述單芯 片系統(tǒng)單元114提供時(shí)鐘信號，借以驅(qū)動(dòng)所述單芯片系統(tǒng)單元114。單芯片系統(tǒng)單元114接 受調(diào)制及解調(diào)模塊120接收解調(diào)的微波經(jīng)編碼信號，并將其解碼后，轉(zhuǎn)換送出電神經(jīng)刺激 驅(qū)動(dòng)信號。單芯片系統(tǒng)單元114利用連接于生物探針116的導(dǎo)線122，將所述電神經(jīng)刺激驅(qū) 動(dòng)信號傳送到生物探針116，使位于皮膚下的表皮神經(jīng)獲得刺激或治療。在本實(shí)施例中，單 芯片系統(tǒng)單元114電連接于調(diào)制及解調(diào)模塊120，使其可直接將從天線118接收的微波經(jīng)編 碼信號解碼。此外，單芯片系統(tǒng)單元114另外可通過生物探針116，從表皮神經(jīng)獲取其神經(jīng)反應(yīng) 信號，借此以監(jiān)測表皮神經(jīng)受刺激或治療后的反應(yīng)。單芯片系統(tǒng)單元114取得表皮神經(jīng)的 神經(jīng)反應(yīng)信號，經(jīng)放大，分析及分類，將所述神經(jīng)反應(yīng)信號編碼(encode)后，再傳送到調(diào)制 模塊120。調(diào)制模塊120將所述神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號注入到載波，使其成為適合傳送的電 波，然后將所述電波傳送回收發(fā)裝置104。在本案的實(shí)施例中，單芯片系統(tǒng)單元114可經(jīng)由所述生物探針116將神經(jīng)反應(yīng)信 號接收，放大，分析，分類及編碼(encode)，再交由調(diào)制及解調(diào)模塊120將經(jīng)編碼信號調(diào)制 (modulation)后傳給天線，回送到主機(jī)106進(jìn)行神經(jīng)反應(yīng)的監(jiān)控及分析。該單晶片系統(tǒng)單 元可為如嵌入式單晶片系統(tǒng)單元。收發(fā)裝置104用于傳送與接收微波經(jīng)編碼信號，其包含天線124及收發(fā)模塊126。 收發(fā)模塊126電連接到主機(jī)106，收發(fā)模塊126用于調(diào)制傳送與解調(diào)接收給予的微波經(jīng)編 碼信號。當(dāng)主機(jī)106提供神經(jīng)刺激信號給生物探針116時(shí)，所述刺激經(jīng)編碼信號為收發(fā)模 塊126所調(diào)制使其可由天線124發(fā)射傳送到探針裝置102 ；而當(dāng)收發(fā)模塊126接收到神經(jīng) 反應(yīng)信號所調(diào)制而成的微波經(jīng)編碼信號后，其從所述微波經(jīng)編碼信號解調(diào)出所述神經(jīng)反應(yīng) 經(jīng)編碼信號，并將所述神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號傳送給主機(jī)106，使主機(jī)106解碼后得以借此監(jiān) 控、分析或判斷所述神經(jīng)刺激信號的反應(yīng)或療效。在實(shí)施例中，主機(jī)106包含用于提供所述 電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號的密碼。圖2顯示本發(fā)明的實(shí)施例的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置102的示意圖。參照 圖2與圖3，探針裝置102建構(gòu)于柔性襯底202上，其包含柔性襯底202、形成于所述柔性襯 底202的表面204上的線路層206、倒裝接合于所述線路層206的芯片108、電連接于所述
7線路層206的多個(gè)生物探針群組212，及于有源模式下提供電源的電池210。柔性襯底202 上另外形成以P型摻雜多晶硅為材料而建構(gòu)的多個(gè)電阻214和電容216。電阻214和電容 216的電極與線路層206及兩者間的絕緣層(未繪出)構(gòu)成參與探針裝置102操作的薄膜 無源元件。線路層206還包含天線118，所述天線118設(shè)置于芯片108兩側(cè)，并與其耦合。在本案的實(shí)施例中，芯片108可為無線射頻識(shí)別芯片(RFID chip)，其是以系統(tǒng)級 封裝(System In Package, SIP)方式，集成整流模塊110，單芯片系統(tǒng)單元114及調(diào)制及解 調(diào)模塊120而成。將天線118做在柔性襯底202上，而后在相同的柔性襯底202上制作生 物探針116，并令其與芯片108集成，即可以無線方式進(jìn)行生物神經(jīng)的刺激及反應(yīng)的監(jiān)控。 參照圖2，本發(fā)明尚可在探針裝置的柔性襯底四周或邊緣，挖設(shè)多個(gè)洞口 446以利穿入繩子 即可固定在待測者的身上，非常輕便。圖4至圖9B是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的探針裝置的流程圖。參照圖4所示，首先在 柔性襯底202的背面先蒸鍍二氧化硅層402 (厚度為1到10微米)，作為后續(xù)微陣列生物 探針、天線，及電阻電容的隔熱及防濕層。之后，涂上一層正極性的光致抗蝕劑404(厚度為 0. 5到5微米)，然后加以烤干，所述光致抗蝕劑404具有保護(hù)二氧化硅及及防濕層的效用。 在柔性襯底202的正面也蒸鍍二氧化硅層406 (厚度為1到10微米)。接著，在二氧化硅層 406上用電子槍蒸鍍含有P型摻雜(p-type impurity)及硅等粉末的混合物，使其形成含有 P型摻雜的無定形硅層(其厚度為10到250微米)。之后，再以激光進(jìn)行退火，使所述無定 形硅轉(zhuǎn)變成含有P型摻雜的多晶硅層408，以作為電阻和電容的電極等的結(jié)構(gòu)。最后，再涂 上一層負(fù)極性的光致抗蝕劑410 (厚度為0. 5到5微米)，并加以烤干。參照圖4與圖5所示，利用第一塊光掩模及黃光工藝，在柔性襯底202的正面，定 義保護(hù)P型摻雜的多晶硅電阻及電容結(jié)構(gòu)的光致抗蝕劑410(利用照紫外線使其由負(fù)極性 轉(zhuǎn)變成長鍵)。經(jīng)過顯影工藝后，未曝光部分的光致抗蝕劑410即被移除。接著，利用KOH 溶液，將未被光致抗蝕劑410保護(hù)的P型摻雜多晶硅層408蝕刻掉，之后用有機(jī)溶劑丙酮以 濕式蝕刻法或用臭氧灰化法(ozone ashing)去掉正面保護(hù)的光致抗蝕劑410，即形成電阻 214。參照圖6所示，再于圖案化后的P型摻雜多晶硅層412上蒸鍍二氧化硅層414 (厚 度為1到10微米)，以作為絕緣層。接著，用電子槍蒸鍍鉻層416及鎳層418等兩層金屬， 作為后續(xù)制作天線、金屬電阻，生物探針，及連接電源與傳導(dǎo)信號的導(dǎo)線。之后，涂上一層負(fù) 極性的一般光致抗蝕劑420(厚度為0. 5到5微米)，然后加以烤干。參照圖6、圖7A和圖7B所示，利用第二塊光掩模，并運(yùn)用黃光工藝，于光致抗蝕 劑420上定義出長鍵光致抗蝕劑區(qū)(這些部分的光致抗蝕劑原為負(fù)極性，照到紫外線之后 轉(zhuǎn)變成長鍵)，并借以保護(hù)電阻422、天線118、探針焊墊424及連接電源與傳導(dǎo)信號等導(dǎo)線 426部分。經(jīng)過顯影工藝后，即可去掉非定義的部分。然后，用蝕刻金屬鉻及鎳的溶液，將 鉻層416及鎳層418上未受光致抗蝕劑保護(hù)的部分蝕刻掉。而留下來的金屬即形成線路層 206，其中包含電阻422、天線118、探針焊墊424、及連接電源與傳導(dǎo)信號的導(dǎo)線426等。最 后，用有機(jī)溶劑丙酮以濕式蝕刻法或利用臭氧灰化法，將光致抗蝕劑去掉。在另一實(shí)施例中，線路層206的制作可由先定義出一層厚光致抗蝕劑SU-8，將要 制作的電阻422、天線118、探針焊墊424、及導(dǎo)線426所在位置上的光致抗蝕劑去除，然后， 蒸鍍鉻及鎳金屬。最后，用剝離工藝(lift-off process)去掉光致抗蝕劑，即可留下線路層206上的各種結(jié)構(gòu)。參照圖7A、圖8A和8B，接著涂上一層負(fù)極性的光致抗蝕劑(厚度為0. 5到5微 米)，而后烤干。再用第三塊光掩模，并運(yùn)用黃光工藝，定義出如圖7A所示的電阻214對外 連線的接觸焊墊428、天線118、探針焊墊424、及連接電源與傳導(dǎo)信號的導(dǎo)線426等的結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過顯影工藝后，再蝕刻覆蓋在多晶硅的電阻214對外連線接觸焊墊428上的鉻、鎳及二氧 化硅。之后，即可以用無電電鍍工藝(electroless plating process)在接觸焊墊428及 其相鄰的導(dǎo)線426上的焊墊430、天線118、探針焊墊424、以及連接電源及傳導(dǎo)信號的導(dǎo)線 426等部分的鉻及鎳薄膜上，鍍上金層443 (厚度為0. 01到0. 05微米)。此種由鉻、鎳及金 等三層金屬結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電能，不僅超過傳統(tǒng)用網(wǎng)印銀膠制作的方式，另一方面對于柔性襯底 202的附著性能也會(huì)更好。參照圖8A、圖9A和圖9B，接著在芯片焊墊432和天線饋送端434 (如圖8A所示) 上形成相對應(yīng)的金屬凸塊，然后以倒裝式接合技術(shù)，對準(zhǔn)天線饋送端434及連接電源及傳 導(dǎo)信號的導(dǎo)線的芯片焊墊432，運(yùn)用熱摩擦擠壓法，將芯片108焊接在柔性襯底202上。之 后，利用鉆孔機(jī)，依照所需直徑及排列形式在各探針焊墊424上進(jìn)行導(dǎo)孔436鉆孔(如圖9A 和9B所示)。最后即是將生物探針插置入各導(dǎo)孔436。在進(jìn)行植針時(shí)，先要將柔性襯底202 與置于柔性襯底202下方的植針治具板445對準(zhǔn)。植針治具板445上與探針焊墊424相對 應(yīng)的位置具有植針?biāo)璧陌级?如圖9C所示)，當(dāng)生物探針穿過柔性襯底202的導(dǎo)孔436 后，針尖會(huì)穿越治具板445上凹洞的底部。之后，再用沖床或箝子，將生物探針露出的部分 裁切整齊。然而其中裁切后的生物探針要露出探針焊墊424固定長度，以備后續(xù)銀膠網(wǎng)印 工藝所需。最后，以導(dǎo)電膠(如銀膠)對探針焊墊424及生物探針進(jìn)行網(wǎng)印，使其完成電連 接。參照圖10，植針前各生物探針116先要以沖床或斜口箝等，將每根探針的針頭裁 切具有35°到55°之間的斜角θ，以便于使用時(shí)，可容易地刺破生物表皮真皮層、深入皮 層，以到達(dá)可刺激神經(jīng)量取反應(yīng)信號之處。優(yōu)選地，探針的針頭的斜角θ可為45°。生物 探針116所使用的材料，可為外層鍍氮化鈦(titanium nitride ；TiN)或鈦金屬的不銹鋼、 鎢絲、鎳鉻絲等。參照圖11，如圖2所示的電容216可利用前述的工藝步驟來制作，其以P摻雜多 晶硅作為下層電極437，而以金屬鉻、鎳及金等三層做為上層電極438，并以金導(dǎo)線440做為 上、下電極438和437對外連接導(dǎo)線，其中是以二氮化硅442或其他絕緣材料，作為上、下電 極438和437間的絕緣介質(zhì)。電容216可耦合于天線以調(diào)整其共振頻率值；電容216也可 應(yīng)用于前述圖1的電阻電容電路112，或運(yùn)用在電源及信號濾波之用。綜上所述，本發(fā)明的探針裝置及其系統(tǒng)運(yùn)用RFID技術(shù)以及印刷電路板工藝技術(shù) 以將天線制作于柔性襯底上，然后在相同的柔性襯底上制作微型陣列生物探針。柔性襯底 并集成設(shè)置RFID標(biāo)簽芯片，使所述探針裝置可利用無線傳輸?shù)姆绞蕉M(jìn)行生物神經(jīng)的刺 激及反應(yīng)的監(jiān)控。本發(fā)明揭示的技術(shù)可以用無線方式控制RFID標(biāo)簽芯片，送出不同的刺激 信號，并將微陣列生物探針?biāo)@得的神經(jīng)反應(yīng)信號就近在單芯片系統(tǒng)單元內(nèi)的放大器(如 儀表放大器，instrumentation amplifier)進(jìn)行放大，以提高信噪比及阻抗匹配性能。而 儀表放大器所需要的多個(gè)外接電阻，也可以運(yùn)用前述214電阻或422電阻工藝，做在柔性基 材上，以節(jié)省單芯片系統(tǒng)的面積，及降低電阻因能量消耗會(huì)對單芯片系統(tǒng)所產(chǎn)生的不良散
9熱問題。此外，將生物探針制作在柔性襯底上，可使其依據(jù)待測生物體的外型輪廓來安置， 如此生物探針的接觸效果會(huì)較好。 如上揭示了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于 本發(fā)明的教示及揭示內(nèi)容而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修改。因此，本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修改，并為以上權(quán)利 要求書所涵蓋。
權(quán)利要求
一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置，其無線耦合于主機(jī)，其特征在于所述探針裝置包含柔性襯底；調(diào)制及解調(diào)模塊，其設(shè)于所述柔性襯底上，所述調(diào)制及解調(diào)模塊用于解調(diào)接收或調(diào)制傳輸微波經(jīng)編碼信號；天線，其形成于所述柔性襯底上，耦合于所述調(diào)制及解調(diào)模塊；單芯片系統(tǒng)單元，其耦合于所述調(diào)制及解調(diào)模塊，其中所述單芯片系統(tǒng)單元將所述微波經(jīng)編碼信號解碼后，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，以獲取電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號，及/或所述單芯片系統(tǒng)單元，經(jīng)由接收，放大，分類及編碼神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號后，再交由所述調(diào)制及解調(diào)模塊調(diào)制后傳給所述天線，回送到所述主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及分析；以及多個(gè)生物探針，其凸設(shè)于所述柔性襯底且電耦合于所述單芯片系統(tǒng)單元，所述生物探針用于傳送所述電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號及/或神經(jīng)反應(yīng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針裝置，其特征在于其進(jìn)一步包含用于調(diào)整天線共振頻率 值的薄膜電容，所述薄膜電容形成于所述柔性襯底上且耦合于所述天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針裝置，其特征在于其中所述薄膜電容包含以P摻雜多晶 硅為材料的下層電極、上層電極、及介于所述上層電極與下層電極之間的絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探針裝置，其特征在于其進(jìn)一步包含電連接到所述天線的整 流模塊，所述整流模塊利用所述微波信號產(chǎn)生直流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針裝置，其特征在于其進(jìn)一步包含電阻電容電路，所述電 阻電容電路形成于所述柔性襯底上且與所述單芯片系統(tǒng)單元耦合，所述電阻電容電路用于 向所述單芯片系統(tǒng)單元提供時(shí)鐘信號，其中所述電阻電容電路包含至少一第一薄膜電阻及 至少一薄膜電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探針裝置，其特征在于其中所述電阻電容電路進(jìn)一步包含多 個(gè)第二薄膜電阻，而所述單芯片系統(tǒng)單元進(jìn)一步包含放大器，其中所述多個(gè)第二薄膜電阻 連接于所述放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針裝置，其特征在于其中所述薄膜電容包含以P摻雜多晶 硅為材料的下層電極、上層電極、及介于所述上層電極與下層電極之間的絕緣層，而所述電 阻是以P摻雜多晶硅材料制作的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針裝置，其特征在于其中所述放大器為儀表放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針裝置，其特征在于其中所述生物探針的材料是外層鍍氮 化鈦或鈦金屬的不銹鋼、鎢絲或鎳鉻絲。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的探針裝置，其特征在于其中所述生物探針的針頭裁切具有35° 到55°之間的斜角。
11.一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其包含探針裝置，其包含柔性襯底；調(diào)制及解調(diào)模塊，其形成于所述柔性襯底上，所述調(diào)制及解調(diào)模塊用于解調(diào)接收或調(diào) 制傳輸微波經(jīng)編碼信號；天線，其形成于所述柔性襯底上，耦合于所述調(diào)制及解調(diào)模塊；單芯片系統(tǒng)單元，其耦合于所述調(diào)制及解調(diào)模塊，其中所述單芯片系統(tǒng)單元將所述微 波經(jīng)編碼信號解碼后，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，以獲取電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號，及/或所述單芯片系 統(tǒng)單元，經(jīng)由接收，放大，分類及編碼神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號后，再交由所述調(diào)制及解調(diào)模塊 調(diào)制后傳給所述天線，回送到所述主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及分析；及多個(gè)生物探針，其凸設(shè)于所述柔性襯底且電耦合于所述單芯片系統(tǒng)單元，所述生物探 針用于傳送所述電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號及/或神經(jīng)反應(yīng)信號；收發(fā)裝置，其用于傳送所述微波經(jīng)編碼信號；以及主機(jī)，其耦合于所述收發(fā)裝置，所述主機(jī)用于提供所述電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號的密碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述單芯片 系統(tǒng)單元進(jìn)一步建構(gòu)以從表皮神經(jīng)獲取所述神經(jīng)反應(yīng)信號，經(jīng)所述單芯片系統(tǒng)單元放大， 分類及編碼后，獲取神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼信號并通過所述調(diào)制及解調(diào)模塊傳送所述神經(jīng)反應(yīng)經(jīng) 編碼信號，而所述主機(jī)則通過所述收發(fā)裝置解調(diào)后，進(jìn)行解碼以獲取所述神經(jīng)反應(yīng)經(jīng)編碼 信號，進(jìn)行監(jiān)控及分析。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述探針裝 置進(jìn)一步包含用于調(diào)整天線共振頻率值的薄膜電容，所述薄膜電容形成于所述柔性襯底上 且耦合于所述天線，而其中所述薄膜電容包含以P摻雜的多晶硅為材料的下層電極、上層 電極、及介于所述上層電極與下層電極之間的絕緣層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述探針裝 置進(jìn)一步包含電連接到所述天線的整流模塊，所述整流模塊利用所述微波信號產(chǎn)生直流電 源。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述調(diào)制及 解調(diào)模塊、所述單芯片系統(tǒng)單元與所述整流模塊集成于芯片中。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述探針裝 置包含電阻電容電路，所述電阻電容電路形成于所述柔性襯底上且與所述單芯片系統(tǒng)單元 耦合，所述電阻電容電路用于向所述單芯片系統(tǒng)單元提供時(shí)鐘信號，其中所述電阻電容電 路包含至少一薄膜電阻及至少一薄膜電容，所述薄膜電容包含以P摻雜的多晶硅為材料的 下層電極、上層電極及介于所述上層電極與下層電極之間的絕緣層，而所述電阻是以P摻 雜的多晶硅為材料制作的。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的系統(tǒng)，其特征在于其中所述生物探 針的材料是外層鍍氮化鈦或鈦金屬的不銹鋼、鎢絲或鎳鉻絲，且所述生物探針的針頭裁切 具有35°到55°之間的斜角。
18.—種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置的制備方法，其特征在于其包含下列步驟在柔性襯底的表面上形成第一二氧化硅層；在所述第一二氧化硅層上形成圖案化的所述P型摻雜多晶硅層，其中所述圖案化的P 型摻雜多晶硅層包含多個(gè)接觸焊墊；在所述圖案化的P型摻雜多晶硅層上形成第二二氧化硅層；在所述第二二氧化硅層上形成線路層，其中所述線路層包含天線、多個(gè)芯片焊墊與耦 合于所述芯片焊墊的至少一探針焊墊；在P型摻雜多晶硅層的所述接觸焊墊的位置上，形成暴露所述接觸焊墊的開口 ；在所述線路層與所述接觸焊墊上形成金層，并將所述線路層與所述接觸焊墊電相連； 將芯片倒裝接合于所述線路層的所述芯片焊墊上，其中所述天線電耦合于所述芯片；以及在各所述探針焊墊上形成多個(gè)導(dǎo)孔，并將多個(gè)生物探針相對應(yīng)地穿置并固定于所述導(dǎo)孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中在所述第二二氧化硅層上形成 線路層的步驟包含在所述第二二氧化硅層上依序形成鉻層與鎳層；以及 圖案化所述鉻層與所述鎳層，以形成所述線路層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中在所述第二二氧化硅層上形成 線路層的步驟包含在所述第二二氧化硅層上形成圖案化的光致抗蝕劑層； 在所述光致抗蝕劑層上依序形成鉻層與鎳層；以及 利用剝離工藝，移除所述光致抗蝕劑層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中所述第一二氧化硅層及所述第 二二氧化硅層的厚度介于1到10微米。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中所述P型摻雜多晶硅層的厚度 介于10到250微米。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中所述金層的厚度介于0.01到 0. 5微米。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制備方法，其特征在于其中所述柔性襯底的四周邊緣進(jìn)一 步包含多個(gè)可供固定用的繩子穿入的洞口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的裝置及其系統(tǒng)以及裝置的制備方法。神經(jīng)刺激及反應(yīng)監(jiān)控的探針裝置連接于主機(jī)且包含柔性襯底、調(diào)制及解調(diào)模塊、單芯片系統(tǒng)單元以及多個(gè)生物探針。調(diào)制及解調(diào)模塊及單芯片系統(tǒng)單元可集成后封裝于柔性襯底上，調(diào)制及解調(diào)模塊用于解調(diào)(demodulation)接收或調(diào)制(modulation)傳送微波經(jīng)編碼(coded)信號。單芯片系統(tǒng)單元將微波經(jīng)編碼信號解碼(decode)后，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，獲取電神經(jīng)刺激驅(qū)動(dòng)信號。生物探針凸設(shè)于柔性襯底，且電耦合于單芯片系統(tǒng)單元。生物探針用于將電刺激驅(qū)動(dòng)信號傳導(dǎo)到表皮神經(jīng)，或是將神經(jīng)反應(yīng)信號，經(jīng)由單芯片系統(tǒng)單元接收，放大，分析，分類及編碼(encode)，再交由調(diào)制及解調(diào)模塊調(diào)制(modulation)后傳給天線，回送到主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及分析。
文檔編號A61B5/00GK101961528SQ20091016083
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者林伯威, 林君明, 潘力誠, 翁秀美 申請人:中華大學(xué)