一种脑电极器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脑电极技术领域，本发明专利技术公开了一种脑电极器件及其制备方法。该脑电极器件包括信号采集芯片、脑电极结构和电路板，该信号采集芯片设于该电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波，该信号采集芯片的焊盘区域与该脑电极结构的焊盘结构通过倒装焊连接，该脑电极结构用于采集脑电信号。本申请提供的该脑电极器件具有集成度高和信号传输质量高的优点。质量高的优点。质量高的优点。

A brain electrode device and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种脑电极器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脑电极
，特别涉及一种脑电极器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]脑机接口是一种涉及神经科学、信号检测和信号处理等多学科的交叉技术，在生物医学、神经康复和智能机器人等领域具有重要的研究意义和巨大的应用潜力。它通过在人脑与计算机或其它电子设备之间建立直接的交流和控制通道，从大脑皮层采集脑电信号经过放大、滤波、A/D转换等处理转换为可以被计算机识别的信号，然后对信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制。
[0003]神经电生理监测对于脑科学研究和脑疾病诊断具有不可替代的作用，高质量的神经电生理信号采集技术是中国脑科学基础研究和脑疾病临床研究的顺利开展的基础。对神经电生理信号采集的方法主要依靠脑机接口完成，依据信息采集的方式，其通常被分为非侵入式、半侵入式和侵入式。这三种不同的类型各有优势和局限性。非侵入式的头皮电极直接贴附头皮，无需手术，但因颅骨的衰减，采集到的脑电信号不准确；半侵入式皮层脑电极贴附皮层，脑电信号较为精准；侵入式深部脑电极则直接植入大脑深部，采集到的脑电信号最为精准，可采集立体脑电信号，微创植入，长期在体的植入式深部电极正在逐步成为未来脑机接口主流技术之一。
[0004]一般情况下，可使用Omnetics/微纳连接器、固定在颅骨或者经皮导线将电极采集的信号从身体传送到外部硬件。但是这些接口具有持续感染的风险，因此研究者提出了基于天线的射频技术、电感耦合、电耦合和电容耦合IBC、超声波、光、分子纳米网络等方法的无线通信。尽管如此，受到供电以及带宽影响，无线植入物的寿命和通道数仍是现在的一大难点。因此上千乃至上万量级的脑电器件与后端的主要通讯方式仍然为有线连接。
[0005]目前脑电极器件首先焊接于印刷电路板上，然后通过匹配的接口连接于市售的处理电路板上，在信号处理电路板上完成初步的放大后，再通过线缆送入计算机，从而完成整个脑电信号的采集和处理的过程。
[0006]上述传输信号的方式就是使用柔性电缆。通过将探针底座与电极待插入端一起制造在单个芯片上,数据可以直接从探头通过柔性电缆传输到处理端，目前可以实现384通道的传输。该方法较好的柔性为后续的动物实验提供了很大的便利，但是该方法需要将电压信号在电极基底上进行滤波、放大、多路复用和数字化，从而产生无噪声的数字信号，否则未经处理的信号将在电缆的传输过程中易受到噪声干扰，影响数据准确性；且目前柔性电缆可连接的通道数也受到限制，要实现上千甚至上万级别的脑电极通道，需要的多个电缆进行组装，这种连接方式不但繁琐复杂，且集成度较低。此外还存在“微运动”效应，该效应是植入物相对于大脑的独立运动，会导致组织磨损，消除接口电缆可以减小此种影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的是上述现有技术中采用在电极基底上进行信号处理，且采用线缆进行信号传输，通道数少、集成度低的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种脑电极器件，其包括信号采集芯片、脑电极结构和电路板；
[0009]该信号采集芯片设于该电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波；
[0010]该信号采集芯片的焊盘区域与该脑电极结构的焊盘结构通过倒装焊连接；
[0011]该脑电极结构用于采集脑电信号。
[0012]可选的，该焊盘区域上设有第一焊点阵列；
[0013]该焊盘结构上设有与该第一焊点阵列对应的第二焊点阵列。
[0014]可选的，该脑电极结构包括连接与该焊盘结构连接的接触电极结构；
[0015]该接触电极结构通过与头皮层的接触来实现脑电信号的采集；
[0016]该接触电极结构为非侵入式、半侵入式和侵入式中的任一种。
[0017]可选的，该信号采集芯片位于该电路板的第一区域；
[0018]该第一区域靠近该电路板的端部；
[0019]该接触电极结构能够伸出该电路板的端部与该头皮层接触。
[0020]可选的，该接触电极结构包括柔性支撑层、电极线结构和绝缘层；
[0021]该柔性支撑层上设有该电极线结构；
[0022]该电极线结构包括电极线和接触电极；
[0023]该电极线的一端与该接触电极连接，该电极线的另一端与该焊盘结构的焊点连接；
[0024]该电极线结构上设有该绝缘层，该绝缘层包括电极孔，该电极孔用于暴露出该接触电极。
[0025]可选的，该接触电极的材料包括铬/金、铬/银或者铬/铂；
[0026]该柔性支撑层为柔性薄膜材料。
[0027]可选的，该第一焊点阵列包括128
×
128个焊点；
[0028]该第二焊点阵列包括128
×
128个焊点；
[0029]且相邻的焊点之间的间距为100微米。
[0030]可选的，该接触电极结构包括K个子接触电极结构，该K为大于等于1的整数；
[0031]该K个子接触电极结构中相邻的子接触电极结构之间存在预设间隔。
[0032]可选的，该K个子接触电极结构位于同一平面。
[0033]本申请于另一方面还公开了一种脑电极器件的制备方法，其包括：
[0034]制备该脑电极结构；该脑电极结构用于采集脑电信号；
[0035]将该脑电极结构的焊盘结构采用倒装焊与该信号采集芯片的焊盘区域连接；
[0036]将该信号采集芯片安装在电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波。
[0037]采用上述技术方案，本申请提供的脑电极器件具有如下有益效果：
[0038]该脑电极器件包括信号采集芯片、脑电极结构和电路板，该信号采集芯片设于该
电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波，该信号采集芯片的焊盘区域与该脑电极结构的焊盘结构通过倒装焊连接，该脑电极结构用于采集脑电信号。上述将脑电极结构与信号采集芯片直接连接的方式不仅提高了器件的集成度，且能够提高信号传输质量。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1为本申请第一种可选的脑电极器件的结构示意图；
[0041]图2为本申第二种可选的脑电极结构的结构示意图；
[0042]图3为本申请一种可选的接触电极结构的俯视图；
[0043]图4为本申请第二种可选的脑电极器件的结构示意图；
[0044]图5为本申请一种可选的信号采集芯片的结构示意图；
[0045]图6为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑电极器件，其特征在于，包括信号采集芯片(1)、脑电极结构(2)和电路板(3)；所述信号采集芯片(1)设于所述电路板(3)上，所述信号采集芯片(1)通过与所述电路板(3)的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波；所述信号采集芯片(1)的焊盘区域(11)与所述脑电极结构(2)的焊盘结构(21)通过倒装焊连接；所述脑电极结构(2)用于采集脑电信号。2.根据权利要求1所述的脑电极器件，其特征在于，所述焊盘区域(11)上设有第一焊点阵列；所述焊盘结构(21)上设有与所述第一焊点阵列对应的第二焊点阵列。3.根据权利要求1所述的脑电极器件，其特征在于，所述脑电极结构(2)包括连接与所述焊盘结构(21)连接的接触电极结构(22)；所述接触电极结构(22)通过与头皮层的接触来实现脑电信号的采集；所述接触电极结构(22)为非侵入式、半侵入式和侵入式中的任一种。4.根据权利要求3所述的脑电极器件，其特征在于，所述信号采集芯片(1)位于所述电路板(3)的第一区域；所述第一区域靠近所述电路板(3)的端部；所述接触电极结构(22)能够伸出所述电路板(3)的端部与所述头皮层接触。5.根据权利要求3所述的脑电极器件，其特征在于，所述接触电极结构(22)包括柔性支撑层、电极线结构和绝缘层；所述柔性支撑层上设有所述电极线结构；所述电极线结构包括电极线和接触电极(221)；所述电极线的一端与所述接触电极(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭雷，谭正，
申请(专利权)人：上海脑虎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：