生物感测系统、微感测元件及其制造方法.pdf

本发明是有关于一种生物感测系统、微感测元件及其制造方法，该微感测元件包含一基板、一微感测结构以及一包覆材料。微感测结构具有多个导电通道设置于基板上，各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极。感测部借由导电线路与电极电性连接。包覆材料包覆基板及导电线路，且各感测部及各电极外露于包覆材料。一种生物感测系统及一种微感测元件的制造方法亦一并揭露。本发明是以生物相容性的包覆材料完全包覆微感测元件，仅将该些感测部外露于包覆材料作为生物感测之用，及将该些电极外露于包覆材料作为感测信号传递之用。与现有技术相比较，本发明的微感测元件具有良好的生物相容性，故能够长期植入生物体进行感测。

1、  一种微感测元件，其特征在于其包含：
一基板；
一微感测结构，具有多个导电通道设置于该基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接；以及
一包覆材料，包覆该基板及上述导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料。

2、  根据权利要求1所述的微感测元件，其特征在于其中上述各感测部、上述各导电线路及上述各电极的材质为金属或合金。

3、  根据权利要求2所述的微感测元件，其特征在于其中该金属或合金包含金、镍、铬、铱、钯、铌、钛或白金。

4、  根据权利要求1所述的微感测元件，其特征在于其中上述各感测部、上述各电极与上述各导电线路一体成型。

5、  根据权利要求1所述的微感测元件，其特征在于其中该包覆材料为高分子材料。

6、  一种微感测元件的制造方法，其特征在于其包含以下步骤：
提供一基板；
形成至少一微感测结构于该基板上，该微感测结构具有多个导电通道，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接；
借由一包覆材料包覆该基板及上述导电通道；以及
部分移除该包覆材料，而使上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料。

7、  根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于其中所述各感测部、上述各电极与上述各导电线路一体成型。

8、  根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于其中该微感测元件借由一激光切割该基板所形成。

9、  根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于其中使上述各感测部外露的步骤包含以下子步骤：
在该包覆材料包覆之前，形成一导电部于邻近上述各感测部；
在该包覆材料包覆之后，移除该导电部，以该导电部留下的空间作为一开口，而使上述各感测部外露。

10、  根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于其中移除该导电部的步骤以蚀刻方式进行。

11、  一种生物感测系统，其特征在于其包含：
一微感测元件，具有一基板、一微感测结构及一包覆材料，该微感测结构具有多个导电通道设置于该基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接，该包覆材料包覆该基板及上述导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料；以及
至少一电子组件，与上述电极电性连接。

12、  根据权利要求11所述的生物感测系统，其特征在于其中该电子组件设置于一电路板。

生物感测系统、微感测元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种微感测元件及其制造方法，特别是涉及一种借由微机电制程技术制造的生物感测系统、微感测元件及其制造方法。
背景技术
微感测元件是一种设计为感测动物神经信号的元件，为现代神经生理学研究不可或缺的利器。为了使微感测元件能植入活体生物中，以便在动物清醒状态下观察其学习、行为与神经信号的对应，故需具良好的生物相容性。一般所谓的微感测元件并不具生物相容性，须提供额外的生物相容性材料进行包覆。此包覆材料需包含避免引发不当的副作用与不被生物体液的盐份侵蚀，并配合不同生物的生理周期以进行长期性的植入。
微感测元件为带有导电线路的硅基材，以例如聚-对二甲苯(parylene)包覆微感测元件，已是微机电制程技术之一。聚-对二甲苯对医用品的抗菌及抗氧化有保护效果，且已证明具良好的生物相容性。现有技术以聚-对二甲苯包覆微感测元件，仅能对微感测元件进行单面的包覆处理。然而，单面包覆处理仍无法将以硅为基材的微感测元件作完全包覆，仅包覆单面硅基板仍有其他表面外露于微感测元件，而会与生物体接触，不适于长期植入生物体内，故对于生物相容性仍需要改善。
为了使以硅为基材的微感测元件能长期植入生物体，研发微感测元件全包覆技术便成为微机电制程技术领域重点之一。
因此，如何提供一种微感测元件及其制造方法、及应用微感测元件于生物感测系统，以期能够解决上述问题，进而提升生物相容性，已成为重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的微感测元件存在的缺陷，而提供一种完全包覆技术，所要解决的技术问题是使其提升生物相容性的微感测元件及其制造方法、及应用微感测元件于生物感测系统。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微感测元件，其包含：一基板；一微感测结构，具有多个导电通道设置于该基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接；以及一包覆材料，包覆该基板及上述导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的微感测元件，其中所述的各感测部、上述各导电线路及上述各电极的材质为金属或合金。
前述的微感测元件，其中所述的金属或合金包含金、镍、铬、铱、钯、铌、钛或白金。
前述的微感测元件，其中所述的各感测部、上述各电极与上述各导电线路一体成型。
前述的微感测元件，其中所述的包覆材料为高分子材料。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种微感测元件的制造方法，其包含以下步骤：提供一基板；形成至少一微感测结构于该基板上，该微感测结构具有多个导电通道，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接；借由一包覆材料包覆该基板及上述导电通道；以及部分移除该包覆材料，而使上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的制造方法，其中所述的各感测部、上述各电极与上述各导电线路一体成型。
前述的制造方法，其中所述的微感测元件借由一激光切割该基板所形成。
前述的制造方法，其中使上述各感测部外露的步骤包含以下子步骤：在该包覆材料包覆之前，形成一导电部于邻近上述各感测部；在该包覆材料包覆之后，移除该导电部，以该导电部留下的空间作为一开口，而使上述各感测部外露。
前述的制造方法，其中移除该导电部的步骤以蚀刻方式进行。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种生物感测系统，其包含：一微感测元件，具有一基板、一微感测结构及一包覆材料，该微感测结构具有多个导电通道设置于该基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，该感测部借由该导电线路与该电极电性连接，该包覆材料包覆该基板及上述导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于该包覆材料；以及至少一电子组件，与上述电极电性连接。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的生物感测系统，其中所述的电子组件设置于一电路板。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：
为了达到上述目的，本发明提供了一种微感测元件包含一基板、一微感测结构以及一包覆材料。微感测结构具有多个导电通道(channel)设置于基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极。感测部借由导电线路与电极电性连接。包覆材料包覆基板及导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于包覆材料。
另外，为了达到上述目的，本发明另提供了一种微感测元件的制造方法包含以下步骤：提供一基板；形成至少一微感测结构于基板上，微感测结构具有多个导电通道，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，感测部借由导电线路与电极电性连接；借由一包覆材料包覆基板及该些导电通道；以及部分移除包覆材料，而使上述各感测部及上述各电极外露于包覆材料。
再者，为了达到上述目的，本发明还提供了一种生物感测系统包含一微感测元件以及至少一电子组件。微感测元件具有一基板、一微感测结构及一包覆材料，微感测结构具有多个导电通道设置于基板上，上述各导电通道包含一感测部、一导电线路及一电极，感测部借由导电线路与电极电性连接。包覆材料包覆基板及该些导电线路，且上述各感测部及上述各电极外露于包覆材料。电子组件与该些电极电性连接。
该些导电通道为一体成型于一硅基板，亦即上述各感测部、上述各电极及上述各导电线路为一体成型。该些导电通道与基板之间具有一绝缘层。导电通道的材质为金属或合金，其中该金属或合金包含金(Au)、镍(Ni)、铬(Cr)、铱(Ir)、钯(Pd)、铌(Nb)、钛(Ti)、白金(Pt)或其他物质。外露可借由开口，或是借由凸出开口而外露。
包覆材料为生物相容性的高分子材料，其选自聚-对二甲苯、明胶(gelatin)及其组合所构成的群组。移除高分子材料可为撕除、蚀刻或激光去除。可依实际需要将微感测元件配合不同需求条件，借由激光切割出不同比例规格，以适用于不同生物感测。
借由上述技术方案，本发明生物感测系统、微感测元件及其制造方法至少具有下列优点及有益效果：
本发明的一种微感测元件及其制造方法、及应用微感测元件于生物感测系统，其是以生物相容性的包覆材料完全包覆微感测元件，仅将该些感测部外露于包覆材料作为生物感测之用，及将该些电极外露于包覆材料作为感测信号传递之用。与现有技术相较，本发明的微感测元件具有良好的生物相容性，故能够长期植入生物体进行感测。
综上所述，本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构、制造方法、或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的微感测元件具有增进的突出多项功效，从而更加适于实用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种微感测元件的制造方法的流程图。
图2A至图2D为图1的微感测元件制造方法的流程步骤示意图。
图3为本发明较佳实施例的一种微感测元件的示意图。
图4为本发明较佳实施例的一种生物感测系统的示意图。
10：微感测元件                  20：基板
30：绝缘层                      40：微感测结构
41：感测部                      42：导电线路
43：电极                        50：包覆材料
60：导电部                      70：开口
80：生物感测系统                90：电子组件
91：多通道前级放大器            92：多通道放大器/滤波器
93：多通道模拟数字转换器
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种微感测元件及其制造方法、及应用微感测元件于生物感测系统。其中相同的材料将以相同的参照符号加以说明。
请参照图1所示，本发明较佳实施例的一种微感测元件的制造方法包含步骤S01至步骤S04。请同时参照图2A至图2D所示，以进一步说明微感测元件10的制造方法。
如图1及图2A所示，步骤S01是提供一基板20。基板20上可预先形成一绝缘层30，避免基板20内离子迁移(ion migration)至其上的元件，而造成元件损坏，绝缘层30的材质例如为氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或氮氧化硅(SiON)。
步骤S02是形成至少一微感测结构40于基板20上。微感测结构40具有多个导电通道，上述各导电通道包含一感测部41、一导电线路42及一电极43(如图3所示)，感测部41借由导电线路42与电极43电性连接。
本实施例更可形成一导电部60于邻近上述各感测部41，导电部60的材质可为金属或合金，例如铝或铝合金，而以例如打线结合于导电线路42的端部。
形成该些导电线路42的步骤包含：形成一光阻层(图未显示)于绝缘层30上；对光阻层进行曝光及显影而形成图案化光阻层；形成一导电层(图未显示)于图案化光阻层上，其中导电层部分覆盖于光阻层上，部分覆盖于绝缘层30上；以及移除图案化光阻层以形成该些导电线路42。
或者，形成该些导电线路42的步骤包含：形成一导电层(图未显示)于绝缘层30上；形成一光阻层(图未显示)于导电层上；对光阻层进行曝光及显影而形成图案化光阻层；蚀刻未被图案化光阻层覆盖的导电层，以留下该些导电线路42；以及移除图案化光阻层以形成该些导电线路42。
如图1及图2B所示，步骤S03是借由一包覆材料50包覆基板20及该些导电通道，亦即包覆材料50包覆基板20、该些感测部41、该些导电线路42及该些电极43。包覆材料50可为高分子材料，其可选自聚-对二甲苯、明胶及其组合所构成的群组。
如图1及图2C所示，步骤S04是部分移除包覆材料50，而使上述各感测部41及上述各电极43外露于包覆材料50。移除高分子材料的方式可依据实际需要，而借由撕除、蚀刻或激光去除等方式进行。借由移除部分导电部60即可一并部分移除包覆材料50；移除导电部60的方式可为折断或剪断。其中，感测部41借由剩余的导电部60而凸出外露，该些感测部41外露于包覆材料50作为生物感测之用，该些电极43外露于包覆材料50作为感测信号传递之用。经过以上步骤即完成微感测元件10的制作。
或者，如图2D所示，再移除剩余的导电部60，以导电部60留下的空间作为一开口70，而使上述各感测部41外露，而作为生物感测之用。移除剩余的导电部60的方式可为蚀刻，例如湿式蚀刻。
请参照图3所示，本发明较佳实施例的一种微感测元件10包含一基板20以及一微感测结构40。如图2D所示，微感测元件10为一包覆材料50所包覆，基板20可设置一绝缘层30；接着，在绝缘层30上形成微感测结构40。微感测元件10可依据实际需求而以激光切割方式决定其外型。
微感测结构40具有多个导电通道设置于基板20上，上述各导电通道包含一感测部41、一导电线路42及一电极43，感测部41借由导电线路42与电极43电性连接。包覆材料50包覆基板20及该些导电线路42，且上述各感测部41及上述各电极43外露于包覆材料50。该些感测部41外露于包覆材料50作为生物感测之用，该些电极43外露于包覆材料50作为感测信号传递之用。
请参照图4所示，本发明较佳实施例的一种生物感测系统80，其应用上述微感测元件10。生物感测系统80包含一微感测元件10以及至少一电子组件90，微感测元件10具有一基板20、一微感测结构40及一包覆材料50。微感测结构40具有多个导电通道设置于基板20上，上述各导电通道包含一感测部41、一导电线路42及一电极43，电子组件90与该些电极43电性连接。其中，电子组件90选自放大器、滤波器、模拟数字转换器、处理器、储存器及其组合所构成的群组。且电子组件90可设置于一电路板。
本实施例以电子组件90包含一多通道前级放大器91、一多通道放大器/滤波器92及一多通道模拟数字转换器93为例说明，该些感测部41接收感测信号，感测信号再经由该些电极43传递至电子组件90。亦即，感测信号先传递至多通道前级放大器91作初步信号放大，再传递至多通道放大器/滤波器92作信号放大及滤波，接着借由多通道模拟数字转换器93将信号作模拟/数字转换。最后，感测信号可传递至个人电脑进行资料储存及信号分析。
综上所述，因依据本发明的一种微感测元件及其制造方法、及应用微感测元件于生物感测系统，其是以生物相容性的包覆材料完全包覆微感测元件，仅将该些感测部外露于包覆材料作为生物感测之用，及将该些电极外露于包覆材料作为感测信号传递之用。与现有技术相较，本发明的微感测元件具有良好的生物相容性，故能够长期植入生物体进行感测。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。