[發明專利]柔性基底腦機接口信號采集調控探針陣列及其制備方法

在審

• 申請號: 202211046983.3
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115381457A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 趙冰蕾
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/291
• 分類號: A61B5/291;B81B1/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種柔性基底腦機接口信號采集調控探針陣列及其制備方法，包括有機物基底；陣列部分包括多個電極觸點；引線部分包括多個引線；引出端部分包括多個導電引出端；引線的一端連接導電引出端；引線的另一端連接電極觸點；電極觸點包括探針電極觸點和平面電極觸點；探針電極觸點和平面電極觸點成組設置；探針電極觸點和平面電極觸點均陣列設置。本發明集合了易制作、技術相對成熟的工藝、材料技術，制作可以可復制、批量及低成本的腦機接口(BCI)柔性針狀陣列；本發明采用柔性基底，使用不同高度的的金屬探針觸點，既可以探測不同深度的神經信號，柔性基底能與生物腦的曲面緊貼貼附，亦可做較大面積的陣列。

技術領域

本發明涉及探針陣列的技術領域，具體地，涉及一種柔性基底腦機接口調控信號采集調控探針陣列及其制備方法。尤其是，優選的涉及一種柔性基底腦機接口神經調控信號采集三維探針陣列及其制備方法。

背景技術

1、中國于2018年發布科技創新2030-腦科學與類腦研究。中國腦計劃制定為15年計劃(2016-2030年)，發展腦科學、類腦技術，從認識腦、保護腦和模擬腦三個方向展開研究。

腦機接口是通過傳感終端將大腦與計算機或其它外界裝置直接連接，提取大腦信號、解碼大腦信號并通過解碼的特征腦電信號不依靠常規的(外周神經與肌肉組織)輸出通道，而通過“電腦”技術自接轉換成可用于操控外部裝置工作的指令信號來控制裝置的系統。BCI是大腦和外部裝置進行交互實時通信系統。BCI實現了大腦和外部設備之間的雙向通信。建立起大腦與外部裝置直接交流和控制的信息通道。BCI英文全稱為Brain ComputerInterface，中文譯文為腦機接口技術。

BCI是生物腦的感知能力和認知能力，與計算機能力完美結合的系統。腦機接口(BCI)技術有廣闊的應用前景，如可以幫助人們直接通過思維來控制基于BCI接口從事各種工作的機器人和終端。BCI系統可以應用在康復、老年人護理等醫療領域及教育、軍事、娛樂、智能家居等諸多方面。

2、BCI接口的傳感電極的形式：

腦機接口主要部分之一是將生物腦中的信息讀取(提取)出來。目前主要有非侵入式和侵入式信息提取收集方式；最主流的三種腦機接口分別是帶在頭上的腦電帽(EEG)；讀取大腦皮層信號(ECoG)的陣列及植入腦皮質內部的提取(LFP MUA SUA...)等的信號電極。浸入式的提取信號信噪比好，空間分辨率高。EEG的英文全稱為Electroencephalogram，中文譯文為腦電圖。ECoG的英文全稱為ElectroCorticoGram，中文譯文為皮層電圖；LFP的英文全稱為Local Field Potential，中文譯文為局部場電位；MUA的英文全稱為Multi-UnitActivity，中文譯文為多神經元活動；SUA的英文全稱為Single Unit Activity，中文譯文為單神經元活動。DBS的英文全稱為Deep Brain Stimulation，中文譯文為腦深部電刺激療法。

浸入式生物皮質下記錄的電信號包括低頻(主要為0-100Hz)的局部場電位(LFP，Local Field Potential)和高頻的動作電位。皮質內電位信號包括；一定范圍內神經元膜電位總和LFP。單神經元活動(SUA，Single Unit Activity)和多神經元活動(MUA，Multi-Unit Activity)，這些活動電位記錄了大量神經活動信息。

2.1、目前發展比較成熟的讀取大腦皮層信號(ECoG)的有基于半導體等工藝技術的猶他電極(Utah Electrode Array，UEA)和密西根(Michigan)電極。猶他電極陣列是利用半導體技術，刻蝕形成硅針陣列，可以刺激或記錄單個神經元的放電活動信息，具有高時空分辨率。密西根電極具有更高的集成度和單電極上有多個觸點，觸點密度高，可探測與刺激不同深度神經元活動。此兩類電極是硬(剛性)基底電極陣列。

現在生物腦電極陣列技術，正在向超高密度記錄、大范圍記錄、創傷微小化、高性能技術方向發展。