CN115500834A - 一种神经电极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种神经电极，包括依次连接第一体电极、压电单元以及第二体电极，压电单元上设有用于特异性结合神经递质的适配体，第二体电极具有可刺入人体的刺入端。本发明的一种神经电极，在压电单元上设适配体，用来特异性结合神经递质，利用质量负载效应来判断神经活动；变电场施加在压电基底上会产生声波，由于顶电极的质量负载发生了变化，引起压电基底的振动频率发生变化，频率变化后的电信号导出至后端进行处理，压电基底和顶电极/底电极的尺寸大小相差不多，声波在压电单元传播时，压电基底的面积越大，声波信号的噪声越大，产生能量耗散就越大，声波信号质量差，因此选用压电基底的面积较小的压电单元。
Description
技术领域
本发明涉及神经电极技术领域，具体为一种神经电极。
背景技术
神经电极主要采集电生理信号来判断相关功能区域与生理活动的关联。目前已有的神经电极通常是采用金属触点的导电性来采集局部场电位或单个神经元动作电位，电信号强度很弱小，存在信号失真及信噪比较小的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种神经电极，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种神经电极，包括依次连接第一体电极、压电单元以及第二体电极，所述压电单元上设有用于结合神经递质的适配体，所述第二体电极具有可刺入人体的刺入端。
进一步，所述压电单元包括基底以及分别设于所述基底的上下表面的顶电极和底电极，所述适配体组装到所述顶电极表面。
进一步，所述适配体组装到所述顶电极的敏感层表面。
进一步，所述敏感层采用金属和二维材料中的任意一种制作而成。
进一步，所述基底采用预设切向的压电材料制成。
进一步，所述压电材料为AT切型石英、36°Y-X钽酸锂、ST-90°X石英中的任意一种。
进一步，所述顶电极和所述底电极均采用导电材料制备，用于连接交变电场。
进一步，所述第一体电极在表面设置导线，所述导线贯穿第一体电极的两端，所述导线用于连接交变电场，并且所述导线与外部设备连接传输电信号。
进一步，所述适配体选用核酸、蛋白或化学基团。
进一步，所述第一体电极、所述压电单元以及所述第二体电极通过MEMS键合工艺整合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在压电单元上设适配体，用来特异性结合神经递质，利用质量负载效应来判断神经活动。
2、变电场施加在压电基底上会产生声波，由于顶电极的质量负载发生了变化，引起压电基底的振动频率发生变化，频率变化后的电信号导出至后端进行处理。压电基底和顶电极/底电极的尺寸大小相差不多，声波在压电单元传播时，压电基底的面积越大，声波信号的噪声越大，产生能量耗散就越大，声波信号质量差，因此选用压电基底的面积较小的压电单元有利于利用表面的质量负载效应来判断神经活动。
3、第一体电极有支撑压电单元和第二体电极的功能，除此之外第一体电极上有导线以便连接外部设备，即传输信号的功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种神经电极的第一体电极、压电单元以及第二体电极分离的示意图(未示出适配体)；
图2为本发明实施例提供的一种神经电极的第一体电极、压电单元以及第二体电极拆开的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种神经电极的压电单元的示意图；
图4本发明实施例提供的一种神经电极的第一体电极、压电单元以及第二体电极整合的示意图(未示出适配体)；
附图标记中：1-第一体电极；2-压电单元；20-底电极；21-基底；22-顶电极；3-第二体电极；4-适配体；5-导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2、图3和图4，本发明实施例提供一种神经电极，包括依次连接第一体电极1、压电单元2以及第二体电极3，所述压电单元2上设有用于特异性结合神经递质的适配体4，所述第二体电极具有可刺入人体的刺入端。在本实施例中，在压电单元2上设适配体4，用来特异性结合神经递质，利用质量负载效应来判断神经活动。具体地，第二体电极3远离压电单元2的端部为刺入端，方便本神经电极整个植入人体。刺入端可以采用尖端或者是圆端，优选为如图1所示的尖端。第一体电极1、压电单元2以及第二体电极3植入人体后，适配体4可以特异性结合神经递质，然后利用质量负载效应来判断神经活动，当相关功能区域神经元树突和轴突之间发生神经递质传输时，可与压电单元2顶电极22敏感层的适配体4特异性结合，实现对生物体相关神经区域功能活动的监测。较之现有采用金属触点的导电性来采集局部场电位或单个神经元动作电位来说，电信号强度更大，获得的信号不会失真，信噪较大。另外，第一体电极1用来为压电单元2和第二体电极3提供支撑，除此之外第一体电极上有导线以便连接外部设备，即传输信号的功能。体电极是采用MEMS工艺加工出来的。本实施例采用分段式的结构形式，变电场施加在压电基底上会产生声波，由于顶电极的质量负载发生了变化，引起压电基底的振动频率发生变化，频率变化后的电信号导出至后端进行处理。压电基底和顶电极/底电极的尺寸大小相差不多，声波在压电单元传播时，压电基底的面积越大，声波信号的噪声越大，产生能量耗散就越大，声波信号质量差，因此选用压电基底的面积较小的压电单元有利于利用表面的质量负载效应来判断神经活动。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2、图3和图4，所述压电单元2包括基底21以及分别设于所述基底21的上下表面的顶电极22和底电极20，所述适配体4组装到所述顶电极22表面。在本实施例中，细化上述的压电单元2，它包括基底21、顶电极22和底电极20，其中基底21是采用预设切向的压电材料制成，如AT切型石英、36°Y-X钽酸锂、ST-90°X石英中的任意一种。所述顶电极22和所述底电极20均采用导电材料制备，用于连接交变电场。具体地，所述适配体4组装到所述顶电极22的敏感层表面，该敏感层采用金属、二维材料中的任意一种制作而成，如采用金、石墨烯、二硫化钼等。采用固定切型的压电材料作为基底21，在正反面分别用金属加工出顶电极22和底电极20，可以施加交变电压，压电材料体在交变电场下会产生一定频率的振动，这种振动的频率与晶体的质量有关，若晶体表面有物质吸附，质量的改变会使振动频率发生改变，产生频移，频率变化的电信号通过电学引线导出至后端处理。所述第一体电极在表面设置导线5，所述导线贯穿第一体电极的两端，所述导线5用于连接交变电场，并且所述导线5与外部设备连接传输电信号。如图3所示，顶电极22位于底电极20的正上方，二者投影在一处，也可以顶电极22和底电极20错开设置的情况，即二者的投影区域重叠或者是完全错开。
作为本发明实施例的优化方案，所述适配体4选用核酸、蛋白或化学基团。在本实施例中，适配体4采用生物材料，它可以是一种分子层膜，其厚度没有要求，选用核酸、蛋白或化学基团。采用可在液相环境能量工作的体波模式和特异性的适配体4来检测神经活动时产生的递质，实现对相关神经功能区活动的精准监测。
作为本发明实施例的优化方案，所述第一体电极1、所述压电单元2以及所述第二体电极3通过MEMS键合工艺整合。在本实施例中，当制备好三者后，通过MEMS键合工艺将其整合为微针体即可。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种神经电极，其特征在于：包括依次连接第一体电极、压电单元以及第二体电极，所述压电单元上设有用于结合神经递质的适配体，所述第二体电极具有可刺入人体的刺入端。
2.如权利要求1所述的一种神经电极，其特征在于：所述压电单元包括基底以及分别设于所述基底的上下表面的顶电极和底电极，所述适配体组装到所述顶电极表面。
3.如权利要求2所述的一种神经电极，其特征在于：所述适配体组装到所述顶电极的敏感层表面。
4.如权利要求3所述的一种神经电极，其特征在于：所述敏感层采用金属和二维材料中的任意一种制作而成。
5.如权利要求2所述的一种神经电极，其特征在于：所述基底采用预设切向的压电材料制成。
6.如权利要求5所述的一种神经电极，其特征在于：所述压电材料为AT切型石英、36°Y-X钽酸锂、ST-90°X石英中的任意一种。
7.如权利要求2所述的一种神经电极，其特征在于：所述顶电极和所述底电极均采用导电材料制备，用于连接交变电场。
8.如权利要求1所述的一种神经电极，其特征在于：所述第一体电极在表面设置导线，所述导线贯穿第一体电极的两端，所述导线用于连接交变电场，并且所述导线与外部设备连接传输电信号。
9.如权利要求1所述的一种神经电极，其特征在于：所述适配体选用核酸、蛋白或化学基团。
10.如权利要求1所述的一种神经电极，其特征在于：所述第一体电极、所述压电单元以及所述第二体电极通过MEMS键合工艺整合。
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