一种光电结合的神经接口器件制造技术

本发明专利技术公开了一种光电结合的神经接口器件，属于生物电极技术领域，能够解决传统神经接口器件接线难度较大，结构较为复杂的问题。所述神经接口器件包括：基板，其上设置有多个导电通孔；多个微电极，设置在基板的正面；微电极与导电通孔一一对应，微电极用于采集电生理信号；多个光调制器，设置在基板的背面；导电通孔用于将电生理信号传导至光调制器，光调制器用于将电生理信号调制成光信号；双向光单元，设置在基板的背面，用于向每个光调制器提供调制用的光波，并收集每个光调制器的调制后光信号，再进行信号输出。本发明专利技术用于神经接口器件。本发明专利技术用于神经接口器件。本发明专利技术用于神经接口器件。

【技术实现步骤摘要】
一种光电结合的神经接口器件


[0001]本专利技术涉及一种光电结合的神经接口器件，属于生物电极


技术介绍

[0002]为了探索人类大脑产生、传递和处理信息的机制，脑科学一直是现代科学研究的热点。作为神经电极之一的脑机接口器件是大脑与外部设备之间连接的通道，可以实现对大脑神经的记录和刺激，为分析脑皮层电信号提供了可能。将这一技术应用于医疗领域，可以提高身体严重残疾的患者与外界交流或者控制外部环境的能力。同时，脑机接口还有助于观察人体在受到外界刺激时神经信号的活动状态，为进一步的医疗研究提供相关的资料。
[0003]传统的神经接口器件是基于纯电连接的，一般通过导线导出信号(即被动器件)，或在经过器件放大后传出信号(即主动器件)；而基于纯电连接的神经接口器件通常需要大量的连接线进行电信号导出，这样导致传统神经接口器件接线难度较大，结构较为复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种光电结合的神经接口器件，能够解决传统神经接口器件接线难度较大，结构较为复杂的问题。
[0005]本专利技术提供了一种光电结合的神经接口器件，包括：
[0006]基板，其上设置有多个导电通孔；
[0007]多个微电极，设置在所述基板的正面；所述微电极与所述导电通孔一一对应，所述微电极用于采集电生理信号；
[0008]多个光调制器，设置在所述基板的背面；所述导电通孔用于将所述电生理信号传导至所述光调制器，所述光调制器用于将所述电生理信号调制成光信号；
[0009]双向光单元，设置在所述基板的背面，用于向每个所述光调制器提供调制用的光波，并收集每个所述光调制器的调制后光信号，再进行信号输出。
[0010]可选的，还包括：
[0011]多个放大单元，设置在所述基板上，所述放大单元与所述微电极一一对应，用于放大所述电生理信号；
[0012]供电单元，用于向所述放大单元供电；
[0013]所述导电通孔用于将放大后的所述电生理信号传导至所述光调制器。
[0014]可选的，所述供电单元包括收光窗口和光电二极管；
[0015]所述收光窗口设置在所述基板上、且与所述光电二极管位置对应，用于接收所述双向光单元提供的照射光；
[0016]所述光电二极管设置在所述基板的正面、且连接在所述放大单元上，用于在所述照射光的照射下，向所述放大单元提供电能。
[0017]可选的，每个所述光调制器接收一个所述导电通孔传导的电生理信号作为单端输
入信号，或者同时接收任意两个所述导电通孔传导的电生理信号作为差分输入信号。
[0018]可选的，所述双向光单元包括：
[0019]光双向接口，设置在所述基板边缘处，用于将外部的光波耦合至所述波导子单元中，还用于输出调制后光信号；
[0020]波导子单元，与所述光双向接口连接，用于将所述光波分散后传输至每个所述光调制器，并将每个所述光调制器的调制后光信号耦合后传输至所述光双向接口。
[0021]可选的，所述波导子单元包括：第一波导、多个第二波导、多个第三波导、连接在多个所述第二波导与所述第一波导之间的分光器、以及连接在多个所述第三波导与所述第一波导之间的耦合器；
[0022]所述第一波导用于接收所述光双向接口耦合的所述光波，并将所述光波传输至所述分光器，还用于将所述耦合器耦合后的调制后光信号传输至所述光双向接口；
[0023]所述第二波导用于将所述分光器分散后的光波传输至每个所述光调制器；
[0024]所述第三波导用于将所述光调制器的调制后光信号传输至所述耦合器。
[0025]可选的，所述放大单元还用于对所述电生理信号进行滤波处理。
[0026]可选的，多个所述微电极阵列排布在所述基板上。
[0027]可选的，所述光调制器为电光调制器或热光调制器。
[0028]本专利技术能产生的有益效果包括：
[0029](1)本专利技术提供的光电结合的神经接口器件，通过将微电极采集的电生理信号利用电光转换调制为光信号，可以在传输中避免电磁干扰和信道间的电磁串扰问题；同时合理利用光的信号复用，如波分复用、时分复用等，通过单光纤实现光信号的进出，这样可以大幅度减少接线数量和难度。
[0030](2)本专利技术提供的光电结合的神经接口器件，通过将电生理信号在本地放大，可以获得较高质量的信号(即高信噪比信号)；电生理信号被电芯片放大后，调制到与电芯片集成在一起的光芯片的调制器上，避免了信号线的扇出问题。进一步的，本专利技术可以利用光电二极管等光电材料，为电芯片供能，由此可以实现单光纤接入，从而进一步减少接线数量和难度。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例提供的神经接口器件正面结构示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例提供的神经接口器件背面结构示意图一；
[0033]图3为本专利技术实施例提供的神经接口器件背面结构示意图二。
[0034]部件和附图标记列表：
[0035]11、基板；12、导电通孔；13、微电极；14、光调制器；15、放大单元；16、光电二极管；17、收光窗口；18、光双向接口；19、第一波导；20、第二波导；21、第三波导；22、第四波导。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例详述本专利技术，但本专利技术并不局限于这些实施例。
[0037]本专利技术实施例提供了一种光电结合的神经接口器件，如图1至图3所示，包括：
[0038]基板11，其上设置有多个导电通孔12；
[0039]多个微电极13，设置在基板11的正面；微电极13与导电通孔12一一对应，微电极13用于采集电生理信号；其中，多个微电极13可以阵列排布在基板11上。
[0040]多个光调制器14，设置在基板11的背面；导电通孔12用于将电生理信号传导至光调制器14，光调制器14用于将电生理信号调制成光信号。
[0041]进一步的，神经接口器件还包括：
[0042]多个放大单元15，设置在基板11上，放大单元15与微电极13一一对应，用于放大电生理信号；导电通孔12用于将放大后的电生理信号传导至光调制器14。在实际应用中，放大单元15还可以用于对电生理信号进行滤波处理。本专利技术对于放大单元15的具体设置位置不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。示例的，可以将放大单元15设置在基板11的正面，还可以将放大单元15设置在基板11的正面与背面之间的区域里。在进行工艺制作时，放大单元15可以被制作成多层薄膜结构。
[0043]在本专利技术实施例中，神经接口器件还包括：供电单元，用于向放大单元15供电。
[0044]具体的，供电单元可以包括：
[0045]光电二极管16，设置在基板11的正面、且连接在放大单元15上；
[0046]收光窗口17，设置在基板11上、且与光电二极管16位置对应；
[0047]双向光单元还用于向收光窗口17提供照射光；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电结合的神经接口器件，其特征在于，包括：基板，其上设置有多个导电通孔；多个微电极，设置在所述基板的正面；所述微电极与所述导电通孔一一对应，所述微电极用于采集电生理信号；多个光调制器，设置在所述基板的背面；所述导电通孔用于将所述电生理信号传导至所述光调制器，所述光调制器用于将所述电生理信号调制成光信号；双向光单元，设置在所述基板的背面，用于向每个所述光调制器提供调制用的光波，并收集每个所述光调制器的调制后光信号，再进行信号输出。2.根据权利要求1所述的神经接口器件，其特征在于，还包括：多个放大单元，设置在所述基板上，所述放大单元与所述微电极一一对应，用于放大所述电生理信号；供电单元，用于向所述放大单元供电；所述导电通孔用于将放大后的所述电生理信号传导至所述光调制器。3.根据权利要求2所述的神经接口器件，其特征在于，所述供电单元包括收光窗口和光电二极管；所述收光窗口设置在所述基板上、且与所述光电二极管位置对应，用于接收所述双向光单元提供的照射光；所述光电二极管设置在所述基板的正面、且连接在所述放大单元上，用于在所述照射光的照射下，向所述放大单元提供电能。4.根据权利要求1所述的神经接口器件，其特征在于，每个所述光调制器接收一个所述导电通孔传导的电生理信号作为单端输入信号，或者同时接收任意两个所述导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏源，
申请(专利权)人：光子集成温州创新研究院，
类型：发明
国别省市：