CN114191717A - 一种微针及神经接口系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微针及神经接口系统，包括：至少一个微针体，所述微针体包括衬板和至少一个体电极，所述衬板为弧形结构。微针体的形状为弧形结构，可以包裹视神经，以便于读取视神经信号，或者，通过体电极对视神经进行刺激，从而在视觉中枢产生人工视觉。

Description

一种微针及神经接口系统
技术领域
本发明涉及生物医疗仪器领域。更具体地说，本发明涉及一种微针及神经接口系统。
背景技术
视觉修复跟人工耳蜗类似，体外摄像头将图像转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极系统直接刺激视觉相关的神经来恢复、提高及重建盲人的视觉功能。视觉通路包括光通路、视网膜、视神经、视皮层，目前视觉修复装置主要从刺激皮质和刺激视网膜两个方向进行研究，采用视网膜下或视网膜外的刺激方法中，在双极细胞层和视网膜色素上皮细胞之间的视网膜中植入光电二极管阵列。
目前视神经植入电极多为贴片式电极，视神经植入电极贴片只能收集神经集群信号，无法实现单个神经元细胞的动作电位。
发明内容
本发明的目的是提供一种微针及神经接口系统，可读取视神经信号或通过体电极对视神经进行刺激，从而在视觉中枢产生人工视觉。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种微针，包括：至少一个微针体，所述微针体包括衬板和至少一个体电极，所述衬板为弧形结构。
在其中的一个实施例中，所述微针包括至少一个集成电路芯片，一个所述微针体对应一个所述集成电路芯片。
在其中的一个实施例中，当所述微针体为至少两个时，所述集成电路芯片位于两个相邻的所述微针体之间。
在其中的一个实施例中，所述集成电路芯片上具有至少一个焊点，所述衬板上具有至少一个焊点，所述集成电路芯片与所述衬板通过焊点键合。
在其中的一个实施例中，所述体电极为犹他电极、密歇根电极或光遗传电极。
在其中的一个实施例中，所述体电极位于所述衬板的内侧。
在其中的一个实施例中，所述体电极上设置有至少一个体电极点。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种神经接口系统，包括本发明所述的微针和贴附单元，
所述微针用于刺激视神经和/或采集视神经信号；
所述贴附单元贴附于眼球后壁。
在其中的一个实施例中，所述微针与所述贴附单元通过连接线连接。
在其中的一个实施例中，所述贴附单元采用生物相容性材料制作而成。
本发明至少包括以下有益效果：该微针可读取视神经信号或通过体电极对视神经进行刺激，从而在视觉中枢产生人工视觉。
进一步地，每个微针具有多个体电极点，实现多电极点的同步检测记录，提高了提高空间分辨率和信号精确度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种神经接口系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的微针植入到视神经的示意图；
图3是本发明提供的另一种神经接口系统(具有两个贴附单元)的结构的示意图；
图4是本发明提供的又一种神经接口系统(具有两个贴附单元)的结构的示意图。
附图标记说明：1体电极，2连接线，3贴附单元，4集成电路芯片，5衬板，6视神经。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1：
本实施例提供一种微针，包括：至少一个微针体，所述微针体包括衬板和至少一个体电极，所述衬板为弧形结构。所述微针还包括至少一个集成电路芯片，一个所述微针体对应一个所述集成电路芯片。其中，所述体电极为犹他电极、密歇根电极或光遗传电极，所述体电极上设置有至少一个体电极点，用于接收刺激或采集神经信号。所述体电极位于所述衬板的内侧。所述衬板的内侧指的是朝向弧形开口的一侧。
在可选的实施例中，当所述微针体为至少两个时，所述集成电路芯片位于两个相邻的所述微针体之间。
进一步地，所述集成电路芯片上具有至少一个焊点，所述衬板上具有至少一个焊点，所述集成电路芯片与所述衬板通过焊点键合。
在本实施例中，微针体的形状为弧形结构，可以包裹视神经，以便于读取视神经信号，或者，通过体电极对视神经进行刺激，从而在视觉中枢产生人工视觉。
实施例2：
本实施例还提供一种神经接口系统，该神经接口系统包括实施例1所述的微针和贴附单元，所述微针用于刺激视神经和/或采集视神经信号；所述贴附单元贴附于眼球后壁。
在本实施例中，所述微针与所述贴附单元通过连接线连接。其中，所述连接线为绝缘线，所述绝缘线由生物相容性材料制作而成。所述贴附单元采用生物相容性材料制作而成。其中，所述生物相容性材料包括PDMS、聚酰亚胺、金属或合金。
关于微针以及神经接口系统的结构详见下文描述。
实施例3：
如图1～2所示，本发明提供一种神经接口系统，包括：微针和贴附单元3，所述微针与贴附单元3通过连接线2连接；所述贴附单元3贴附于眼球后壁，且不与视神经6干涉；采用MEMS工艺加工出微针，所述微针包括至少一个微针体，所述微针体包括至少一个体电极1，所述体电极1用于刺激视神经6，每个体电极1具有多个体电极点。
其中，体电极1用于检测神经信号并感应视神经6的弱电刺激信号，还用于向视神经6发送刺激信号，所述刺激信号为由图像信号转换的视觉再现信号。贴附单元3采用柔性材料制备，可以是硅胶或其他柔性材料，贴附单元3呈半球状，贴附单元的直径可根据患者的眼球大小做适应性调整，在手术过程中，贴附单元贴合于眼球后壁后通过缝合固定实现整个装置的固定和吸附。
本发明的其中一个实施方案中，双眼失明的患者在使用神经接口系统进行手术时，如图3所示，神经接口系统的结构形式是由两个贴附单元和一个微针构成，两个贴附单元均通过连接线与一个微针连接，两个贴附单元3均贴附于眼球后壁，且不与视神经6干涉，实现双盲的两个眼球与一个微针对应的视神经进行交互。微针的结构形式与上一实施例中相同。
本发明还有一个实施方案中，为了更好的恢复患者有效视觉功能，可设置多组微针，同步检测和感应多根视神经的神经信号以及弱电刺激信号，如图4所示，神经接口系统的结构形式是由一个贴附单元和两个微针构成，每个微针均通过连接线与一个贴附单元连接，两个微针体设置于两根不同的视神经，实现一个眼球与多根视神经信号的交互。
本发明还提供另一个实施方案，为了更好的恢复患者有效视觉功能，可设置多组微针体同步检测和感应一根视神经不同位置的神经信号以及弱电刺激信号，神经接口系统的结构形式是由一个贴附单元和多组微针体构成，多组微针体均通过连接线与一个贴附单元连接，多组微针体间隔固定于同一根视神经的不同位置，实现一个眼球与一根视神经不同位置的信号交互。
本发明的一些实施方案提供了一种微针体和集成电路芯片的安装连接方法，比如，微针体通过键合工艺与集成电路芯片键合在一起。若干体电极1的导线集成为一根导线再与集成电路芯片连接，通过集成电路芯片保证神经信号的读出和弱电刺激信号的输入，实现信号的传输。其中，所述集成电路芯片可以选择低耗电的集成电路芯片4。
为了保证体电极1与视神经6的接触，本发明的一些实施方案中将若干体电极1呈阵列状固定于衬板5上，且若干体电极1的探测端凸出于衬板5的一侧，保证体电极1凸出于衬板5，以对视神经6进行探测，体电极1的探测端为针状结构。其中，若干微针的凸出于衬板的长度可设置为相同的，也可指设置为长度递增或者递减。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：微针体中的衬板5为弧形结构，由于视神经6纤维是圆柱形，将衬板5设置为圆弧形，更方便多触点微针体的贴合植入。
本发明的一些实施方案中，所述连接线2为柔性连接线，方便微针与贴附单元3在视神经6和眼球之间的灵活固定。
本发明的一些实施方案中，体电极1采集人体神经信号，本质上是体电极1上的体电极点采集人体神经信号，为了实现对单个神经元细胞的动作电位的采集，体电极1上设置多个体电极点，实现多个体电极点同时采集单个神经元细胞，即多电极点的同步检测记录，同时也提高了信号采集效率、空间分辨率和信号精确度。为了避免相邻的体电极点之间的相互干扰，多个体电极点错开间隔设置。
其中，需要说明的是，多个体电极点采用MEMS工艺制作，体电极点采用金属材料制成，尤其是生物相容性比较好的金属材料，如Au、Pt等，可以提高信号采集效率。微针体上的导线可采用硅基工艺或其他半导体工艺制备，更易于与芯片集成兼容，同时内部尺寸可以在微米和亚微米级别，与传统毫米级导线相比，整体尺寸可以降低2～4个数量级，从而减小产品尺寸，制作的微针体更小巧，能应用于狭小空间的植入手术。
考虑到体电极1上的体电极点数量较多，多个体电极点连接导线后与后端的铟柱连接，导线与导线之间需要通过电气隔绝，以防止短路。
本发明的一些实施方案中，贴附单元采用硅胶制作，优选的厚度为0.1～0.8mm，但不限于这一厚度，采用硅胶材质制作贴附单元贴附于眼球后壁，为柔性材料，能实现较好的贴合度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明创造所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造的具体实施只局限于这些说明。对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种微针，其特征在于，包括：至少一个微针体，所述微针体包括衬板和至少一个体电极，所述衬板为弧形结构。
2.如权利要求1所述的微针，其特征在于，所述微针包括至少一个集成电路芯片，一个所述微针体对应一个所述集成电路芯片。
3.如权利要求2所述的微针，其特征在于，当所述微针体为至少两个时，所述集成电路芯片位于两个相邻的所述微针体之间。
4.如权利要求2所述的微针，其特征在于，所述集成电路芯片上具有至少一个焊点，所述衬板上具有至少一个焊点，所述集成电路芯片与所述衬板通过焊点键合。
5.如权利要求1所述的微针，其特征在于，所述体电极为犹他电极、密歇根电极或光遗传电极。
6.如权利要求1所述的微针，其特征在于，所述体电极位于所述衬板的内侧。
7.如权利要求1所述的微针，其特征在于，所述体电极上设置有至少一个体电极点。
8.一种神经接口系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的微针和贴附单元，
所述微针用于刺激视神经和/或采集视神经信号；
所述贴附单元贴附于眼球后壁。
9.如权利要求8所述的神经接口系统，其特征在于，所述微针与所述贴附单元通过连接线连接。
10.如权利要求8所述的神经接口系统，其特征在于，所述贴附单元采用生物相容性材料制作而成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023138128A1 (zh) * 2022-01-21 2023-07-27 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种微针及神经接口系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101248994A (zh) * 2007-10-10 2008-08-27 天津大学 有源神经微电极
CN102793592B (zh) * 2012-08-09 2014-09-10 上海交通大学 一种具有扇形贴附功能的视神经可植入神经接口装置
US10959631B2 (en) * 2014-02-01 2021-03-30 Biocircuit Technologies, Inc. Neural interfacing device
CN107029350B (zh) * 2017-03-15 2020-06-19 清华大学 一种用于视神经假体的微针阵列电极
CN108983959A (zh) * 2018-05-24 2018-12-11 珠海市大悦科技有限公司 一种人工视觉的系统及方法
CN114191717A (zh) * 2022-01-21 2022-03-18 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种微针及神经接口系统
CN114917471A (zh) * 2022-01-21 2022-08-19 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种神经接口系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023138128A1 (zh) * 2022-01-21 2023-07-27 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种微针及神经接口系统

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