[發明專利]頭戴式多腦區神經檢測調控微系統及微納電極陣列模塊

有效

• 申請號: 202111601891.2
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114305335B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王云;蔡新霞;王蜜霞;宋軼琳;陸澤營;李欣蓉;邢宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/372;A61B5/374;A61B5/386;A61M21/02;A61N1/36;A61M21/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發明公開提供了一種頭戴式多腦區神經檢測調控微系統及微納電極陣列模塊，包括：微納電極陣列模塊，位點分布在大鼠腦部海馬區和中縫背核；所述微納電極陣列模塊包括四個微電極位點，其中，有一個微電極位點用于電刺激，其余三個微電極位點用于采集中縫背核的雙模信號；信號采集模塊，其輸入端連接到微納電極陣列模塊，輸出端連接到主控模塊，用于采集并處理雙模信號；刺激模塊，用于對電極位點進行不同波形、時長、頻率的刺激；主控模塊，用于分析雙模信號，計算大鼠睡眠質量，選擇最佳的刺激方式；周邊電路，用于數據交互、數據傳輸、供電。

技術領域

本發明涉及生物傳感器的微機電系統(MEMS)微加工的技術領域，具體涉及一種頭戴式多腦區神經檢測調控微系統及微納電極陣列模塊。

背景技術

睡眠障礙影響了整個人口的很大一部分，有報告顯示在美國多達56％的人睡眠問題。睡眠能力的下降會導致白天的嗜睡和精神障礙，從而導致各種健康和社會經濟問題。存在各種各樣的睡眠障礙，最常見的是失眠，發作性睡病，腿不安綜合癥，睡眠呼吸暫停和晝夜節律性睡眠障礙。到目前為止，最普遍的是失眠，這是指盡管有足夠的睡眠機會但使會存在睡眠時長或質量不足的問題。這可能是暫時的，間歇的或慢性的。據報道，偶爾有失眠癥狀的美國人中有一半是成年人，而據估計，慢性失眠會影響美國成年人口的10％至15％，質量差的睡眠會導致人體白天的正常功能嚴重受損。失眠會對身體和社會表現、有效工作的能力和生活質量產生負面影響，因此已成為一個重要的公共衛生問題，對社會經濟具有重大影響。例如，在美國，每年因疲勞駕駛導致的車禍超過100,000起。但是，人類對導致失眠的機制還需要進一步研究，大腦的功能失調被認為是失眠的主要原因之一。

長期以來，人們一直認為五羥色胺在睡眠中起關鍵作用，然而，五羥色胺調節入睡與喚醒的機制仍然無法完全解決爭議，但已達成共識的是腦內五羥色胺濃度降低會導致失眠。五羥色胺能神經元幾乎分布在整個腦區。

在體檢測化學遞質是一個熱門研究領域，五羥色胺在睡眠調節中的作用毋庸置疑，國際上檢測五羥色胺的方式大多使用電化學方法，在檢測具有電化學活性的神經遞質時，常采用涂覆法在電極上修飾一層電活性物質。

當前治療失眠的方法主要分生理和心理兩方面，心理主要通過專業人員對患者進行壓力等方面的心理疏通，但仍離不開生理方面的藥物治療，目前有效的安眠藥治標不治本，可以從根本上治療失眠的藥物仍然離不開針對大腦相關腦區化學遞質調節的機制，關于調控腦內神經活動的方法目前有很多種，電刺激調控已經用于臨床，如電刺激治療癲癇等疾病。

綜上所述，開發一種可針對活體大鼠腦內中縫背核和海馬的雙模檢測及電刺激用于治療大腦五羥色胺濃度降低導致的失眠的智能裝置，為進一步探索與治療人類失眠問題奠定基礎，具有很重要的意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種頭戴式多腦區神經檢測調控微系統及微納電極陣列模塊，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

本發明的技術方案為：一種頭戴式多腦區神經檢測調控微系統，包括：

微納電極陣列模塊，位點分布在大鼠腦部海馬區和中縫背核；所述微納電極陣列模塊包括四個微電極位點，其中，有一個微電極位點用于電刺激，其余三個微電極位點用于采集中縫背核的雙模信號；

信號采集模塊，其輸入端連接到微納電極陣列模塊，輸出端連接到主控模塊，用于采集并處理雙模信號；

刺激模塊，用于對電極位點進行不同波形、時長、頻率的刺激；

主控模塊，用于分析雙模信號，計算大鼠睡眠質量，選擇最佳的刺激方式；

周邊電路，用于數據交互、數據傳輸、供電。

根據本發明的另一方面，本發明提出一種神經檢測調控微系統，包括：