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一種低創(chuàng)傷顱內全腦皮層信號采集方案

來源:科斗(蘇州)腦機科技有限公司   2023年04月28日 11:41  

腦電信號是大腦中眾多神經(jīng)元放電產(chǎn)生的,獲取這些神經(jīng)放電信號能夠幫助人們識別或了解大腦的作用機理或進行調控干預,是腦機接口技術的重要的一個環(huán)節(jié)。

目前腦電電極分為侵入式和非侵入式。侵入式一般是通過外科手術打開顱骨,將電極探針直接放入腦內進行探測,這種方法獲取到的腦電信號質量非常高,有助于后期數(shù)據(jù)處理分析,然而手術中需要大面積開顱,這會帶來風險,并且開顱后將電極長時間與腦組織接觸會引起排異及相關炎癥,對機體損傷極大,整體操作難度較高。非侵入式是將電極采集觸點貼附在皮外,或為增加導電性可以在中間涂上導電膏,這種方法不進行破壞性手術,對機體無損傷,也無后期炎癥風險。然而由于電極觸點距放電的神經(jīng)元間隔了顱骨和皮膚,所以信號強度損失嚴重,采集到的信號質量不高,不利于后期數(shù)據(jù)分析處理。

我們想要獲取的腦電信號是點狀分布,實際上這些點處的信號可以通過在顱骨打微孔的方式把他們導出,這樣大大降低了開顱所帶來的的風險。為此,我們設計開發(fā)了一種柔性電極片,電極片上分布有高密度孔位,這些孔位根據(jù)顱骨的形狀均勻分布,孔位上有導電位層,所有的孔位的導電層通過設計好的電路分別連接到電極接頭上。

一種低創(chuàng)傷顱內全腦皮層信號采集方案1_副本.png


使用中,將頭上的皮膚切開,清除掉顱骨表面的粘膜,暴露出顱骨,根據(jù)電極片上的孔位尺寸和位置,在顱骨上鉆出小口(可擰入螺絲釘即可),將電極片貼合在鉆好的孔位上后,依次將相應的螺絲釘旋入顱骨內,螺絲釘將電極片和顱骨緊緊貼合,孔位上的導電層也與螺絲釘緊密接觸,腦電信號依靠穿過顱骨的螺絲釘傳導出來,再通過電極片傳輸給接頭,最終傳遞給后端設備。


一種低創(chuàng)傷顱內全腦皮層信號采集方案2_副本.png


為方便在顱骨上鉆孔方便以及孔的定位足夠精準,可選擇性地按照電極片形狀切割出同樣尺寸的柔性薄膜(同樣大小、位置的孔位),將薄膜定好位后緊密貼附在顱骨表面,使用顱骨鉆在薄膜孔位上鉆出適當?shù)男《?,該薄膜可以固定電極片的下方,給電極片一定彈性高度,使螺絲釘與電極片上的觸點接觸更緊密。


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  為采集長期性的腦電數(shù)據(jù),可使用生物相容性膠(如牙科水泥等)將擰上螺絲釘?shù)碾姌O片密封固定在顱骨上,只將接頭外露,這樣防止組織體液直接接觸電極片,將孔位上的導電層腐蝕掉或引起炎癥。


來源:科斗(蘇州)腦機科技有限公司《一種高密度皮下腦電電極》,202021835736.8


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