一种大规模的磁控柔性脑机接口及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大规模的磁控柔性脑机接口及其制备方法，其中，磁控柔性脑机接口包括印刷电路板、柔性磁控电极、参比电极和聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳；所述印刷电路板分别连接所述柔性磁控电极和所述参比电极，所述聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳包裹在所述柔性磁控电极的外部；所述柔性磁控电极包括电极内芯、电极磁头和电极外壳，所述电极磁头设于所述电极内芯的一端，所述电极外壳包裹在所述电极内芯的外部。本实施例采用柔性磁控电极和聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳，能够进行电极的操控，扩大信号采集范围和减少对神经组织的损伤，可广泛应用于脑机接口技术领域。脑机接口技术领域。脑机接口技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模的磁控柔性脑机接口及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脑机接口
，尤其是一种大规模的磁控柔性脑机接口及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前临床上对脑电信号的监测，主要是通过脑机接口对大脑皮层电信号监测从而绘制出脑电图(EEG)实现的。由于皮层脑电空间分辨率差，且医学、神经学的发展，对于脑电信号采集的要求转向深脑脑电以及跨多个脑区的神经信号通路和潜在的脑回路的探究，这使得可植入深脑的脑机接口的研究迫在眉睫。脑机接口，是一种以电生理检测为手段，在大脑和外部设备间建立起连续的、直接的可拓展通路，一方面能够获得外部设备能够识别、处理的电信号以实现有效控制；另一方面，其可将外部设备的反馈输入至大脑，形成闭环，实现信息交互。然而传统的脑机接口使用刚性植入式电极，在多根植入时对组织的破坏性较强，并且在植入后改变位置困难，对神经元电信号采集的范围有限。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种简单实用的大规模的磁控柔性脑机接口及其制备方法。
[0004]一方面，本专利技术提供了一种大规模的磁控柔性脑机接口，包括印刷电路板、柔性磁控电极、参比电极和聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳；所述印刷电路板分别连接所述柔性磁控电极和所述参比电极，所述聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳包裹在所述柔性磁控电极的外部；所述柔性磁控电极包括电极内芯、电极磁头和电极外壳，所述电极磁头设于所述电极内芯的一端，所述电极外壳包裹在所述电极内芯的外部。
[0005]可选地，所述磁控柔性脑机接口还包括排母，所述排母与所述印刷电路板的接口相焊接，所述排母用于连接所述印刷电路板和多通道信号采集系统。
[0006]可选地，所述印刷电路板包括第一电触点和第二电触点，所述第一电触点用于连接所述磁控柔性电极，所述第二电触点用于连接所述参比电极。
[0007]可选地，所述电极内芯为柔性金属材料或非金属材料，包括铂铱合金丝和导电高分子纤维中的至少一种。
[0008]可选地，所述电极磁头为磁性微粒材料，包括四氧化三铁球形纳米颗粒、钕铁硼微粒、铁钴镍磁性微粒中的至少一种。
[0009]可选地，所述电极外壳包括聚左旋乳酸和聚乙交酯丙交酯中的至少一种。
[0010]另一方面，本专利技术实施例还公开了一种大规模的磁控柔性脑机接口的制备方法，包括：
[0011]使用聚二甲基硅氧烷浇筑高分子纤维模具或金属丝模具，得到管状模具；
[0012]将电极丝穿过所述管状模具，并向所述管状模具注入环氧树脂和磁性颗粒的混合液，使所述混合液凝固后，得到带有电极磁头的电极内芯；
[0013]将聚左旋乳酸包被所述带有电极磁头的电极内芯，得到磁控柔性电极；
[0014]将磁控柔性电极与参比电极分别连接印刷电路板，并使用聚乙烯吡咯烷酮溶液浸涂所述磁控柔性电极，使所述聚乙烯吡咯烷酮溶液干燥后，得到磁控柔性脑机接口。
[0015]可选地，所述将电极丝穿过所述管状模具，并向所述管状模具注入环氧树脂和磁性颗粒的混合液，使所述混合液凝固后，得到带有电极磁头的电极内芯，包括：
[0016]将电极丝穿过所述管状模具，得到第一模具；
[0017]将带有环氧树脂和磁性颗粒的混合液注入所述第一模具，得到第二模具；
[0018]将所述第二模具处于轴向平行磁场中进行磁化，待所述混合液凝固后，得到带有电极磁头的电极内芯。
[0019]可选地，所述将聚左旋乳酸包被所述带有电极磁头的电极内芯，得到磁控柔性电极，包括：
[0020]使用热塑法融化聚左旋乳酸，得到聚左旋乳酸熔融液；
[0021]将带有电极磁头的电极内芯从所述聚左旋乳酸熔融液中拉出，使聚左旋乳酸包被所述带有电极磁头的电极内芯，得到磁控柔性电极。
[0022]可选地，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液以无水乙醇作为溶剂，15％质量体积比的聚乙烯吡咯烷酮作为溶质制作得到。
[0023]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术实施例一种大规模的磁控柔性脑机接口，包括印刷电路板、柔性磁控电极、参比电极和聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳；本专利技术实施例采用柔性磁控电极，能够通过电极磁头使可控磁场发生装置实现电极位置的精准操控，并进行大范围脑区的神经元电生理信号的采集；另外，本专利技术实施例通过聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳，能够在磁控柔性电极植入后无毒降解，减少电极植入后对脑组织的损伤。
附图说明
[0024]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。
[0025]图1为本专利技术实施例的一种磁控柔性脑机接口结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例的一种磁控柔性脑机接口制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合名词解释对本专利技术进行说明。
[0028]其中，脑机接口，指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。有时也称作“大脑端口”或者“脑机融合感知”，它是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑(例如视频重建)，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。脑机接口包括非侵入式、侵入式和半侵入
式，而非侵入式主要是通过对大脑皮层电信号监测从而绘制出脑电图(EEG)实现的，但皮层脑电空间分辨率差；半侵入式主要基于皮层脑电图(ECoG)进行信息分析，但是其获得的信号强度及分辨率弱于侵入式。传统的侵入式脑机接口基本采用金属电极作为植入式界面，较高的信噪比和较宽的频率范围，不易受运动伪迹及噪音的影响。但是其为了保持一定的刚性以实现顺利植入，一般体积较大，难以实现大范围、多通道的检测，然而，由于实验对象自由运动的存在，会造成刚性植入物与脑组织弹性模量之间的机械失配，从而产生一系列炎症与排斥反应，导致了有限的信号记录，电极应用受到限制。尽管高度复合、灵活、高生物相容性的神经电极在过去的几十年中取得的重大进展，但是开发一个无缝的接口仍是一个重大挑战，虽然多柄探针已经被开发用于来探测皮质下组织活动，然而，多个植入部位引起的组织损伤极大地限制了它们的空间覆盖范围及其神经科学应用。而本专利技术实施例提出的磁控柔性脑机接口可以跨越大脑深部的遥远区域映射三维的大脑活动，同时最大程度的减少组织损伤。
[0029]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，包括印刷电路板、柔性磁控电极、参比电极和聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳；所述印刷电路板分别连接所述柔性磁控电极和所述参比电极，所述聚乙烯吡咯烷酮刚性外壳包裹在所述柔性磁控电极的外部；所述柔性磁控电极包括电极内芯、电极磁头和电极外壳，所述电极磁头设于所述电极内芯的一端，所述电极外壳包裹在所述电极内芯的外部。2.根据权利要求1所述的一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，所述磁控柔性脑机接口还包括排母，所述排母与所述印刷电路板的接口相焊接，所述排母用于连接所述印刷电路板和多通道信号采集系统。3.根据权利要求1所述的一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，所述印刷电路板包括第一电触点和第二电触点，所述第一电触点用于连接所述磁控柔性电极，所述第二电触点用于连接所述参比电极。4.根据权利要求1所述的一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，所述电极内芯为柔性金属材料或非金属材料，包括铂铱合金丝和导电高分子纤维中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，所述电极磁头为磁性微粒材料，包括四氧化三铁球形纳米颗粒、钕铁硼微粒、铁钴镍磁性微粒中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种大规模的磁控柔性脑机接口，其特征在于，所述电极外壳包括聚左旋乳酸和聚乙交酯丙交酯中的至少一种。7.一种大规模的磁控柔性脑机接口的制备方法，其特征在于，包括：使用聚二甲基硅氧烷浇筑高分子纤维模具或金属丝模...

【专利技术属性】
技术研发人员：林旭东，刘雨新，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：