CN114788700A - 一种带有辅助结构的神经接口 - Google Patents

Abstract

本申请属于神经接口技术领域，具体为一种带有辅助结构的神经接口，包括：至少一个柔性电极和至少一个辅助结构，所述柔性电极组装在所述辅助结构的一侧。本申请提供神经接口，辅助结构呈刚性，将柔性电极可拆卸地组装在辅助结构上，能够使柔性电极在辅助结构的辅助下轻松植入神经组织中，然后，拔出辅助结构，仅将柔性电极留在脑组织中。柔性电极可以根据血管的伸缩状态进行适应性变形，减少植入性损伤。

Description

一种带有辅助结构的神经接口

技术领域

本申请涉及神经接口技术领域，具体涉及一种带有辅助结构的神经接口。

背景技术

神经接口是一种不依赖于正常的由外周神经和肌肉组成的输出通路的通讯系统，绕开了外周神经和肌肉组织，提供一种新的与外界设备交流信息的通路，可以通过外部设备刺激神经细胞产生动作电位，也可以记录神经细胞产生的动作电位，以此实现神经细胞与外部设备的双向通信。因此，神经接口被广泛用于研究和治疗各种神经性疾病，包括人体的视经系统。

神经接口器件主要分为植入式和非植入式两种，相较于非植入式神经电极，植入式神经电极因其高分辨率受到了国内外学者的重点关注。目前植入式微针结构多数采用EcoG、尤他电极，密歇根电极、缝纫机柔性电极等方式。在植入式神经电极中以犹他电极为代表的微针阵列式电极具有较高的空间分辨率，并且可以在长期植入过程中具有最高的稳定性，是由美国食品药品监督管理局(FDA)许可的唯一可以应用在人体的神经接口器件。然而，现有技术中的神经接口器件在具体使用时，植入式微针植入时需要进行开颅手术，难度较大，且植入方式也会造成较大的植入性损伤，影响器官组织活动和生长，不利于长期植入。因此，目前需要一种更好的方案来解决现有技术中的问题。

发明内容

本申请的主要目的是提出一种带有辅助结构的神经接口，旨在解决目前植入式神经接口微针阵列对脑组织损伤较大，无法实现长期植入的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，本申请提供了如下技术方案：提供一种神经接口，包括：至少一个柔性电极和至少一个辅助结构，所述柔性电极组装在所述辅助结构的一侧。进一步地，所述柔性电极上设置有环状结构，所述环状结构包括通孔和/或凹槽。

进一步地，所述辅助结构包括辅助部件。进一步地，所述辅助部件可容置在所述通孔或所述凹槽中，以使所述柔性电极和所述辅助结构紧密连接在一起。

进一步地，所述辅助部件包括固定部和连接部，所述固定部固定在所述辅助结构的末端，所述连接部可容置在所述通孔中。

进一步地，所述辅助结构由生物相容性材料制作而成。

进一步地，所述辅助结构为辅助针，所述辅助针容置在所述凹槽中。

进一步地，所述柔性电极和所述辅助结构一一对应设置。

进一步地，所述柔性电极上设置有至少一条狭缝。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种神经接口，辅助结构呈刚性，将柔性电极可拆卸地组装在辅助结构上，能够使柔性电极在辅助结构的辅助下轻松植入神经组织中，然后，拔出辅助结构，仅将柔性电极留在脑组织中。柔性电极可以根据血管的伸缩状态进行适应性变形，减少植入性损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本申请实施例提出的微针辅助植入式神经接口分解结构示意图；

图2为本申请实施例提出的微针辅助植入式神经接口单个结构示意图；

图3为本申请实施例提出的微针辅助植入式神经接口阵列结构示意图；

图4为本申请实施例提出的柔性电极的结构示意图；

图5为本申请实施例提出的辅助结构与柔性电极配合的结构示意图。

其中，1-集成电路芯片，2-柔性电极，3-体电极点，4-环状结构，5-辅助结构，6-辅助件，7-微针阵列。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语) 具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1-2所示，本申请提供一种神经接口，包括集成电路芯片1和至少一个柔性电极2，所述柔性电极末端设有环状结构4，所述环状结构包括通孔和 /或凹槽，所述通孔的贯穿方向与柔性电极的长度方向相同，所述柔性电极2 可以由柔性材料制成。本申请对柔性材料的材质没有特别的限制，只要是对人体组织没有危害的材料即可，根据本申请的一个实施例，所述柔性电极2 的材料优选硅胶、PDMS、聚酰亚胺中的一种或多种。所述柔性电极2与集成电路芯片1电连接，所述柔性电极2上至少包括一个体电极点3，能够实现信号的输出和弱电刺激信号的输入。所述柔性电极2的末端设置有环状结构4，对于所述环状结构4的结构及其与柔性电极2的连接关系，本申请没有特别的限制，所述环状结构4可以是外挂连接于柔性电极2之上，其材质可以是金属，也可以其他柔性或刚性材料；所述环状结构4也可以是由柔性电极2 的基体材料一体成型，置于柔性电极2的末端。

所述神经接口还包括至少一个辅助结构5，所述柔性电极和所述辅助结构一一对应设置，所述柔性电极可拆卸地组装在所述辅助结构的一侧。

在其他实施例中，所述辅助结构的数目也可以少于所述柔性电极的数目，只需要满足在辅助结构的作用下，辅助柔性电极植入到目标位置即可。

其中，所述体电极点3设置在所述柔性电极2的正面，所述环状结构4 设置在所述柔性电极2的反面，所述辅助结构也设置在所述柔性电极2的反面。

在可选的实施例中，所述辅助结构5包括辅助针和辅助件6，所述辅助件6 设置在所述辅助针表面，所述辅助件包括固定部和连接部，所述固定部固定在所述辅助结构的末端，所述连接部可容置在所述通孔中。其中，所述辅助件可以为挂钩，所述挂钩可容置在所述通孔中，可以与柔性电极2末端的环状结构4嵌套配合，形成可拆卸式连接，以使所述柔性电极和所述辅助结构紧密连接在一起。

本申请中所述辅助件6的的尺寸很小，在随辅助结构5插入时对器官组织的破坏基本可以忽略不计。在使用时，将柔性电极2末端的环状结构4挂着辅助结构5的辅助件6上，一起插入到脑组织中，然后拔出辅助结构5，辅助件6 与柔性电极2的环状结构4脱离，柔性电极2留在脑组织中，辅助结构5拔出体外，不会造成长期植入性损伤。

如图5所示，在本申请一个可选的实施例中，所述环状结构4顶部的内环面为倾斜结构，并且向着与辅助结构5贴附的一侧倾斜，所述挂钩内外侧都带有一定的弧度，便于进行脱钩处理，避免辅助结构5拔出时带出柔性电极2。

在其他实施例中，所述辅助件可以为凸块，所述凸块容置在所述凹槽中，所述凸块与所述凹槽形成可拆卸连接。在此实施例中，所述凹槽的下端设置有阻挡部，以避免凸块滑出凹槽。

其中，所述辅助件的形成材料包括二氧化硅或氮化硅。具体可按照如下方式形成挂钩，在制作好辅助结构本体后，在辅助结构本体的设定的位置刻蚀一个凹槽，然后采用光刻胶定义挂钩的图案，从凹槽处开始，沿着预定义的图案生长二氧化硅或氮化硅，形成挂钩，然后去除剩余的光刻胶。

在另一个可选的实施例中，所述辅助结构包括辅助针，所述辅助针容置在所述凹槽中，其中，所述凹槽的长度较长，所述凹槽的长度与所述辅助针的长度相匹配。

在可选的实施例中，所述柔性电极可以采用柔性材料作为基底，以保证在外力作用下，柔性电极可以发生形变。其中，所述柔性材料包括PDMS，以保证电极以更柔软的状态与神经组织接触。

在另一个可选的实施例中，所述柔性电极上设置有至少一条狭缝，当所述柔性电极上设置有至少两条狭缝时，所述狭缝沿着柔性电极的长度方向间隔设置，相邻两条狭缝之间错开设置，且所述狭缝垂直或倾斜于所述柔性电极的长度方向，以使得柔性电极可以发生形变。

具体地，所述柔性电极可以采用刚性材料作为基底，所述体电极具体包括基板和分布在所述基板上的若干条狭缝，若干条狭缝沿着体电极的长度方向(为便于描述，下文描述为第一方向)间隔设置，相邻两条狭缝之间错开设置，且所述狭缝垂直或倾斜于第一方向。狭缝可以是垂直于所述体电极的长度方向(即第一方向)，也可以是倾斜于体电极的长度方向，在基板上设置狭缝可以在一定程度上降低整个体电极的刚性，但是此处狭缝的尺寸需要控制在一定范围内，不可过小，否则会造成柔性欠缺。

此处，对狭缝的形状不做具体限定，可以为长条形、波浪形、锯齿形等。

本实施例的神经接口的辅助结构呈刚性，将柔性电极可拆卸地组装在辅助结构上，能够使柔性电极在辅助结构的辅助下轻松植入神经组织中，然后，拔出辅助结构，仅将柔性电极留在脑组织中。柔性电极可以根据血管的伸缩状态进行适应性变形，减少植入性损伤。

实施例2

如图1-2所示，在本申请一个可选的实施例中，所述辅助结构5有多个，形成微针阵列7，所述柔性电极2也有多个，与集成电路芯片1键合后形成电极阵列，所述微针阵列7的辅助结构5之间的间距与集成电路芯片1上键合的柔性电极2之间的间距相同，微针阵列7与柔性电极阵列贴附时，辅助结构5和柔性电极2能够一一对应，实现环状结构4与辅助件6的精准配合，柔性电极2处于绷紧状态。微针阵列7与柔性电极阵列贴附组合构成微针电极组件，如图3所示，多个微针电极组件组合可以形成微针电极阵列，在植入大脑组织时，可以形成区域覆盖，提高了空间分辨率和信号精确度。

实施例3

在本申请一个可选的实施例中，所述微针阵列包括至少两个长度不相等的辅助结构5，所对应的所述辅助件6的位置可以在同一个平面上，也可以不在同一平面上。

在本申请另一个可选的实施例中，所述辅助结构5上的辅助件6的位置可调节，对于调节的方式本申请没有特别的限制，可以是嵌套滑动调节，也可以安装定位。根据本申请的一个实施例，在所述辅助结构5上设有多个安装孔，在辅助结构的长度方向上排列，所述辅助件6可以卡合的固定在安装孔中，因此可以根据所需植入的柔性电极2的长度来设置辅助件6的卡合位置。

在本申请另一个可选的实施例中，所述柔性电极2可裁剪，可以根据辅助结构5的长度以及辅助件6的位置进行裁剪，得到长度不同的柔性电极2，所述裁剪更优选没有环状结构5的一端，被裁剪的所述柔性电极2的断口处设置有保护膜，或重新与集成电路芯片1键合。

实施例4

如图4-5所示，所述柔性电极2至少包括一个体电极点3，所述体电极点 3之间相互独立，受集成电路芯片1控制可以独立工作。一个柔性电极2上设置多个体电极点3，可以保障信号的读取与刺激同时进行。在其中一个可选的实施例中，所述柔性电极2上的体电极点3可以分布在同一列，也可以分布在不同的列，可以根据柔性电极2的宽度和实际情况而定。

在其中一个可选的实施例中，所述神经接口还包括体外装置，所述体外装置包括采集单元和处理单元。所述采集单元用于获取外部感官信号；所述处理单元用于将感官信号转换为用于再现感官的刺激信号。

在其中一个可选的实施例中，所述体外装置还包括第一无线线圈，所述集成电路芯片侧设置有第二无线线圈；所述第一无线线圈用于发送刺激信号，所述第二无线线圈用于接收刺激信号。

实施例5

根据本申请的一个实施例，还提供一种神经接口的植入方法，具体技术方案如下：

(1)根据柔性电极2的植入深度选择长度不同的辅助结构5或调整辅助结构上辅助件6的位置；

(2)将柔性电极2的环状结构4套设于辅助结构5的辅助件6上，使辅助结构5与柔性电极2和集成电路芯片1贴附，调整柔性电极2为绷紧状态；

(3)将辅助结构5和柔性电极2的组合结构插入脑部组织中；

(4)调整柔性电极2为松弛状态，拔出辅助结构5，实现脱钩处理。

在本申请一个可选的实施例中，步骤(2)中所述环状结构顶部的内环面向与辅助结构贴附的一侧倾斜，便于实现步骤(4)的脱钩处理。

本申请所采用的铺助植入柔性电极的方法，植入性损伤较小，可增加长期植入的稳定性，且柔性电极包括多个体电极，可适应脑组织的结构变形，避免了与组织器官摩擦产生的异感，还能实现多电极记录，提高空间分辨率和信号精确度。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种神经接口，其特征在于，包括：至少一个柔性电极和至少一个辅助结构，所述柔性电极组装在所述辅助结构的一侧。

2.根据权利要求1所述的神经接口，其特征在于，所述柔性电极上设置有环状结构，所述环状结构包括通孔和/或凹槽。

3.根据权利要求2所述的神经接口，其特征在于，所述辅助结构包括辅助部件。

4.根据权利要求3所述的神经接口，其特征在于，所述辅助部件可容置在所述通孔或所述凹槽中，以使所述柔性电极和所述辅助结构紧密连接在一起。

5.根据权利要求3所述的神经接口，其特征在于，所述辅助部件包括固定部和连接部，所述固定部固定在所述辅助结构的末端，所述连接部可容置在所述通孔中。

6.根据权利要求3所述的神经接口，其特征在于，所述辅助部件的形成材料包括二氧化硅或氮化硅。

7.根据权利要求2所述的神经接口，其特征在于，所述辅助结构为辅助针，所述辅助针容置在所述凹槽中。

8.根据权利要求1～7任一项所述的神经接口，其特征在于，所述辅助结构由生物相容性材料制作而成。

9.根据权利要求1～7任一项所述的神经接口，其特征在于，所述柔性电极和所述辅助结构一一对应设置。

10.根据权利要求1～7任一项所述的神经接口，其特征在于，所述柔性电极上设置有至少一条狭缝。

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