[發(fā)明專利]一種新型神經(jīng)光電極

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• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114869288A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱兵兵;寧玲
• 申請（專利權(quán)）人: 三序光學(xué)科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: A61B5/294
• 分類號: A61B5/294;A61B5/291;A61B5/263;A61B5/377;A61B5/383
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 顧陽

本發(fā)明公開了一種新型神經(jīng)光電極，包括：芯片，芯片用于垂直發(fā)射調(diào)制后的激光至電極結(jié)構(gòu)；電極結(jié)構(gòu)，電極結(jié)構(gòu)的尖端遠(yuǎn)離芯片，電極結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)進(jìn)行光信號和電信號的傳導(dǎo)；芯片和電極結(jié)構(gòu)均使用柔硅襯底，通過耦合的方式進(jìn)行對接，并封裝于柔性材料內(nèi)。本發(fā)明提供的新型神經(jīng)光電極，為一種PIC(硅光波導(dǎo))結(jié)合柔性猶他電極的全新腦電極結(jié)構(gòu)，除了發(fā)送和接收神經(jīng)元電信號外，可通過激光實(shí)現(xiàn)更深范圍的刺激，同時(shí)利用PIC芯片的MZ調(diào)制技術(shù)，能夠根據(jù)反饋信號實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定量的光信號刺激，具有柔性的特征，可降低對腦部損傷，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)光電刺激，提高刺激深度，拓展了應(yīng)用范圍，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于神經(jīng)光電極技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型神經(jīng)光電極。

背景技術(shù)

神經(jīng)電極作為腦機(jī)接口的核心部分，是與神經(jīng)元相互作用的電生理器件，可以用來記錄或者干預(yù)神經(jīng)活動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用于醫(yī)療或虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。通常神經(jīng)電極通過高摻硅或者金屬形成陣列針狀電極，而為了更好的接收和記錄神經(jīng)信號，需要將電極打入大腦皮層甚至挑破硬腦膜將電極插入，植入過程將不可避免的對大腦造成損傷。同時(shí)，在人體運(yùn)動(dòng)過程中，硬電極也會(huì)由于應(yīng)力造成對大腦的損傷。因而，如何在盡量減少大腦損傷的情況下提升刺激深度成為重要的研究方向。

得益于光遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展，針對某些電信號無法直接作用于神經(jīng)回路的特定細(xì)胞類型，可以通過基因工程的方法將光敏通道蛋白選擇性表達(dá)在特定類型的神經(jīng)元上，利用光照來刺激和抑制神經(jīng)元的活性，未表達(dá)光敏通道蛋白的神經(jīng)元對光刺激沒有響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞特異性調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型神經(jīng)光電極。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種新型神經(jīng)光電極，包括：

芯片，所述芯片用于垂直發(fā)射調(diào)制后的激光至電極結(jié)構(gòu)；

電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)的尖端遠(yuǎn)離芯片，電極結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)進(jìn)行光信號和電信號的傳導(dǎo)；

所述芯片和電極結(jié)構(gòu)均使用柔硅襯底，通過耦合的方式進(jìn)行對接，并封裝于柔性材料內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述電極結(jié)構(gòu)包括由若干根硅電極陣列排布形成的硅電極陣列，硅電極之間相互絕緣，所述芯片具有與硅電極陣列尺寸相匹配的垂直發(fā)射出光口陣列，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的信號密度或刺激范圍對硅電極陣列的長度、距離、直徑等進(jìn)行調(diào)節(jié)，相應(yīng)PIC芯片也應(yīng)匹配硅電極陣列對出光口位置進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述芯片內(nèi)置與電極結(jié)構(gòu)相適配的電極組，所述電極組的電極與電極結(jié)構(gòu)的電極一一對應(yīng)并適配，電極組的電極與相適配的電極結(jié)構(gòu)的電極背面相接觸。

進(jìn)一步的，所述芯片為PIC芯片，所述芯片的入光口處選擇性設(shè)置用于調(diào)整入光口處波導(dǎo)尺寸的光斑適配器。

進(jìn)一步的，所述硅電極為高摻低阻柔性硅，所述硅電極外表面設(shè)置有絕緣層，所述硅電極的尖端裸露，尖端外圍部分設(shè)置有金屬層。

進(jìn)一步的，所述硅電極外表面選擇性設(shè)置用于降低生物組織排異、提高抗腐蝕能力的涂層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明公開了一種新型神經(jīng)光電極，包括：芯片，芯片用于垂直發(fā)射調(diào)制后的激光至電極結(jié)構(gòu)；電極結(jié)構(gòu)，電極結(jié)構(gòu)的尖端遠(yuǎn)離芯片，電極結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)進(jìn)行光信號和電信號的傳導(dǎo)；芯片和電極結(jié)構(gòu)均使用柔硅襯底，通過耦合的方式進(jìn)行對接，并封裝于柔性材料內(nèi)。本發(fā)明提供的新型神經(jīng)光電極，為一種PIC(硅光波導(dǎo))結(jié)合柔性猶他電極的全新腦電極結(jié)構(gòu)，除了發(fā)送和接收神經(jīng)元電信號外，可通過激光實(shí)現(xiàn)更深范圍的刺激，同時(shí)利用PIC芯片的MZ調(diào)制技術(shù)，能夠根據(jù)反饋信號實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定量的光信號刺激，具有柔性的特征，可降低對腦部損傷，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)光電刺激，提高刺激深度，拓展了應(yīng)用范圍，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明