[發明專利]一種基于組織工程的外周神經接口

有效

• 申請號: 202011494322.8
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112656557B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李肖;陳永廣;唐茜;唐榕;涂細凱;蒯波;廖建飛
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: A61F2/72
• 分類號: A61F2/72
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

一種基于組織工程的外周神經接口，包括牽拉神經束、鍍有電極觸點的牽拉膜、神經導管和外部神經接口，所述牽拉神經束由初代神經細胞于牽拉神經培養裝置的牽拉膜上進行神經軸突牽拉培養獲得，所述牽拉神經培養裝置對神經軸突產生多維角度的牽拉刺激和電刺激，以控制神經軸突的生長長度、速度和方向，把牽拉膜上的牽拉神經束利用瓊脂糖一并封裝于神經導管中，神經導管的端部連接于外部神經接口上；植入體內后，所述牽拉神經束與宿主神經相連，外部神經接口與外部設備接口相連，以通過外部設備實現對肢體的控制。本發明的外周神經接口能保證信號的穩定性，解決了外周神經電極長期植入所存在的信號記錄不可靠的問題。

技術領域

本發明涉及一種基于組織工程的外周神經接口，尤其涉及一種基于組織工程的外周神經接口。

背景技術

創傷感染、惡性疾病、先天發育異常等原因造成不得已的截肢使人的部分運動功能缺失，嚴重影響患者生活質量和幸福感，并給家庭與社會帶來沉重的負擔。截肢患者是全國2412萬肢體殘疾人群體的主要來源之一，僅以糖尿病足為例，據歐美國家統計糖尿病足截肢率約為45％～50％，而目前我國的糖尿病足患者約1240萬。截肢造成患者出行困難，導致其生活和工作能力喪失，已成為無法回避的社會問題。

對于已經截肢的神經損傷患者，需要通過安裝假肢來重建運動功能。傳統假肢存在笨重、難于穿戴、功能單一等缺陷，已不能滿足患者需求。隨著微電子技術和智能假肢技術的迅速發展，神經接口技術應用而生。該技術是依靠微電極提取人體神經信號，然后對運動意圖進行解碼，隨后將解碼的運動控制指令傳遞給假肢，同時假肢上的傳感器所采集的信息將反饋給人體，實現人體與假肢之間的運動控制與傳感反饋，使人體可以像使用自己肢體一樣使用假肢。根據提取神經信號位置的不同，神經接口分為腦電神經接口、大腦皮層神經接口、外周神經接口及肌電神經接口，其中大腦皮層與外周神經接口分辨率最高。

基于EEG的神經接口技術起始于1973年，由于該技術信號采集是非侵入性的，且時間分辨率高，目前在疾病檢測與康復技術中應用依然較廣泛。S Shokur等通過EEG信號控制仿生外骨骼，并利用虛擬現實技術實現觸覺反饋，最終使下肢的肌肉功能和感知功能得到了部分恢復。但基于EEG的神經接口依然有一些無法克服的問題，如：信號精確度低；電極安放麻煩，使用者舒適度低；訓練時間長；需要使用者集中注意力控制假肢，容易疲勞等。這些問題導致依靠EEG技術，無法讓截肢者自如地使用假肢，從而限制了EEG的臨床應用。

隨著微電極制造、抗免疫藥物等技術的發展，在大腦皮層中植入電極采集信號逐漸成為可能。基于大腦皮層信號的神經接口技術是根據大腦皮層的功能分區，將電極植入對應的腦組織中獲取神經信號。在大腦皮層中植入電極采集神經信號精確度與分辨率更高，借助相關算法，甚至可以辨識出單個神經元的信號，從而能夠實現精確復雜的外部設備控制。在1999年，Chapin等將電極植入大鼠大腦皮層中，通過神經網絡算法分析出多神經元信號的準確指令，可操作控制桿獲取水。在2003年，JM Carmena等將電極植入靈長類動物大腦皮層運動區，猴子依靠視覺反饋，通過多數學模型分離出運動參數：如手部位置、握力、速度、肌肉肌電等，可以進行虛擬的抓握操作。在2013年，浙江大學求是高等研究院在一只叫做“建輝”的猴子的運動皮質區植入電極，其可操作機械臂進行簡單的勾、抓、捏、握等操作。但是基于大腦皮層的神經接口，需進行開顱手術，手術難度高，對人體侵入性太大，后期要長期服用抗免疫藥物，不易被患者接受。