[發明專利]植入式探針及其制備方法、控制電路、控制系統

有效

• 申請號: 202110376512.8
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113076003B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 盛興;趙鈺;謝楊
• 申請（專利權）人: 錢塘科技創新中心;清華大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 張媛

本申請屬于生物工程技術領域，涉及一種植入式探針、植入式探針的制備方法、控制電路及控制系統，其中，植入式探針，包括光學激發器及柔性探針本體；光學激發器集成于柔性探針本體，用于激發反映神經活動的熒光信號或通過光照激活神經活動；柔性探針本體的至少一面設置有導熱材料，導熱材料用于對柔性探針本體上的器件進行散熱。因此，本申請使用了柔性探針，并且為柔性探針設置了為柔性探針上的器件進行散熱的導熱材料，故而，本申請能夠實現改善植入式探針與腦組織的力學失配問題，降低生物組織炎癥的出現率，此外，還能夠提升植入式探針散熱性能，從而能夠提升生物相容性。

技術領域

本申請涉及生物工程技術領域，特別是涉及一種植入式探針、植入式探針的制備方法、控制電路及控制系統。

背景技術

腦機接口(Brain-Computer Interface，BCI)是在大腦與外部設備之間建立的一種非肌肉通信通道，實現了大腦意圖和外界環境之間的交流。BCI作為一種新的人機交互方式，為設備的腦意念控制提供了新思路，成為了智能機器人領域的研究熱點，架起了“人腦生物智能”與“人工智能”結合的橋梁。隨著BCI技術與機器人自動控制技術的融合，產生了一項新技術——腦控機器人技術。

從控制對象角度看，在腦機接口發展的過程中，現有技術還出現了腦與機械臂、人腦與生物腦、人腦與人腦間的通信。這些系統大部分采集調控人腦的腦電波(簡稱EEG)信號，為非侵入式，對實驗對象人腦損傷小，但其難以獲取高空間分辨率的信息。迄今為止，腦機接口技術所取得的最顯著的成就來自用于動物和人的侵入式腦機接口，實現例如二維光標高精度控制、假臂和夾持器的實時控制等等。此外，在構建侵入式腦機接口時用到的兩種主要策略為操作性條件反射和集群解碼方法，在前一種方法中，腦機接口完全靠神經元的自適應來實現控制，在后一種方法中，使用統計技術來學習神經元活動與控制參數之間的映射關系，但是這些常應用于單向腦機接口，然而雙向腦機接口典型方式則是通過采集提取信息的同時利用電刺激向其他神經元提供信息實現大腦不再依靠身體進行感知和動作，而非典的其他采集/刺激方法，例如如光遺傳學等，在構建高性能的雙向型腦機接口時因較高空間分辨率等特點更加有優勢。從神經信息采集角度看，現有技術出現了侵入式的雙光子成像、微皮質腦電圖等和非侵入式的腦電圖、腦磁圖、功能性磁共振成像、功能性近紅外成像、正電子發射斷層成像技術等。從神經信息處理角度看，神經信息通過人工設定的傳遞函數后，仍可以被神經系統感知利用，現有技術出現了人工耳蝸人工視網膜等依靠向大腦提供直接的感覺輸入；此外，由于腦內的某些神經元網絡具有很強的可塑性，利用它們的輸入對它們的特性進行塑造，實現感覺擴增。

目前，上述提到的侵入式腦機接口通常包括植入式探針，然而傳統的植入式探針大多為剛性探針(例如硅基探針、玻璃基底探針等等)，且由于剛性探針的硬度特性使得剛性探針與腦組織的力學失配問題嚴重，容易導致生物組織炎癥，因此，生物相容性比較低，此外，傳統的侵入式腦機接口包括的植入式探針上通常設置例如LED等電學器件，因此，這些電學器件在工作時會產生熱量，會存在熱量局部堆積的現象，容易導致生物的產生不良反應。故而，針對以上問題，本領域技術人員一直在尋求解決方法。

前面的敘述在于提供一般的背景信息，并不一定構成現有技術。

發明內容

本申請要解決的技術問題在于，針對上述現有技術的缺陷，提供了植入式探針、植入式探針的制備方法、控制電路及控制系統，以實現改善植入式探針與腦組織的力學失配問題以及提升植入式探針散熱性能。

本申請是這樣實現的：

本申請第一方面提供了一種植入式探針，包括光學激發器及柔性探針本體；光學激發器集成于柔性探針本體，用于激發反映神經活動的熒光信號或通過光照激活神經活動；柔性探針本體的至少一面設置有導熱材料，導熱材料用于對柔性探針本體上的器件進行散熱。

可選地，光學激發器包括微型LED、微型激光二極管中的一種。

可選地，微型LED為InGaN基LED。