[發明專利]用于神經調控的光電集成模塊

有效

• 申請號: 202210554954.1
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114949618B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 伊曉燕;周斌茹;詹騰;劉志強;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: A61N5/06
• 分類號: A61N5/06;A61B5/294;A61B5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種用于神經調控的光電集成模塊，包括：

人造顱骨單元，用于為神經監測提供光學窗口，所述人造顱骨單元包括柔性透明薄膜制成的顱骨蓋；

柔性光學刺激陣列單元，所述柔性光學刺激陣列單元貼附于所述人造顱骨內側，所述柔性光學刺激陣列單元包括若干光刺激點和記錄電極；

其中，所述光刺激點的設置位點根據待測動物的腦神經元分布位置確定，所述光刺激點用于對樣品的神經元進行光刺激干擾所述樣品的神經元活動；

所述記錄電極用于接收所述樣品的所述神經元受到刺激產生的神經反饋信號；

驅動控制單元，集成于所述柔性光學刺激陣列單元上，穿過所述人造顱骨單元并固定于所述人造顱骨單元外側，用于對所述柔性光學刺激陣列單元進行選擇驅動，并為所述柔性光學刺激陣列單元提供能量以及所述神經反饋信號的傳輸。

2.根據權利要求1所述的模塊，其中，所述光刺激點包括：

由下至上依次設置的第一柔性襯底層、第一金屬層、第二柔性襯底層和第二金屬層；

所述第二金屬層通過所述第二柔性襯底的孔洞與所述第一金屬層接觸；

所述第二金屬層連接有由第三金屬層、第四金屬層和第五金屬層交疊形成的第一電極柱和第二電極柱；

所述第一電極柱通過電流擴展層與LED發光芯片的一端相連接；

所述第二電極柱與所述LED發光芯片的另一端連接；

所述LED發光芯片覆蓋有石墨烯層。

3.根據權利要求2所述的模塊，其中，所述光刺激點通過絕緣層、鈍化層與生物封裝層密封封裝；

所述絕緣層用于覆蓋所述第二金屬層，使其與所述鈍化層分離。

4.根據權利要求3所述的模塊，其中，所述絕緣層和所述鈍化層的材質采用Ta₂O₅、Si₃N₄、SiO₂、TiO₂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、環氧樹脂中的一種或多種。

5.根據權利要求3所述的模塊，其中，所述生物封裝層的材質采用聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對二甲苯、負性環氧光刻膠、環氧樹脂、聚異丁烯、硅膠、水凝膠中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的模塊，其中，所述柔性透明薄膜的材質采用聚對苯二甲酸乙二醇酯層、聚酰亞胺層、聚對二甲苯層、聚氨酯層、聚二甲基硅氧烷層中的一種或多種。

7.根據權利要求2所述的模塊，其中，所述LED發光芯片包括p型半導體材料層、電子阻擋層、量子阱發光層和n型半導體材料層。

8.根據權利要求1所述的模塊，其中，所述柔性光學刺激陣列單元設置有反射層，用于減少所述光刺激點背側的光逸散。

9.根據權利要求3所述的模塊，其中，所述柔性光學刺激陣列單元通過采用所述生物封裝層連接所述光刺激點。

10.根據權利要求1所述的模塊，其中，所述驅動控制單元包括：

供能子單元，用于通過電池供電或無線能量傳的方式為所述光電集成模塊供電；

無線傳輸子單元，用于通過藍牙、射頻或近場通信的方式傳送指令對柔性光學刺激陣列單元進行選區控制；

信號反饋子單元，用于采集在對腦神經刺激后其行為上的信號。