一种脑机接口封装方法及脑机接口与流程

本发明涉及脑机接口，尤其涉及一种脑机接口封装方法及脑机接口。

背景技术：

1、脑机接口（brain-machine interface, bmi）作为一种能够在大脑与外部设备之间建立直接信息通路的装置，在神经康复、人机交互等领域具有广泛的应用前景。脑机接口通常包括植入颅内的植入体部件和设置于体外的信号处理与控制部件。其中，植入体部件一般包括外壳、设置于外壳内部的芯片、pcb板、电池、天线和充电线圈等电子元器件，以及从外壳伸出并植入大脑组织的电极丝。

2、现有的脑机接口植入体部件，其外壳多采用钛合金等金属材料制成，电极丝与外壳内部的电子元器件之间通过馈通结构实现电连接。然而，由于金属外壳会屏蔽电磁信号，天线和充电线圈需要设置于外壳外部，导致产品体积较大、结构复杂。此外，馈通结构的通道数受限于加工工艺，目前能量产的基本在256通道以下，导致制造成本居高不下。

3、针对上述问题，本领域技术人员尝试采用高分子材料替代金属材料制作外壳，并采用热焊方式实现上下壳体的密封连接。例如，美国专利申请us20230148968a1公开了一种采用pctfe（聚三氟氯乙烯）制作外壳的植入式设备，其通过在pctfe板材上切割狭缝、使绝缘导线穿过狭缝后整体加热压合的方式，实现导线与外壳的密封。然而，该方案在实际应用中存在严重不足：在热焊过程中，热量需要通过工装传递至壳体整体，导致大量热量进入壳体内腔。若壳体内腔中预装有电池，电池所处的内腔温度将被加热至远高于电池的工作温度上限，存在电池爆炸的风险。为解决该问题，现有技术中通常需要对着壳体吹气降温，并多次循环加热和降温操作，但这样又会导致热焊系统复杂、成本高、效率低，且腔内温度难以精确控制。

4、因此，亟需一种能够在不损伤壳体内腔电子元器件的前提下，实现高分子外壳高效、可靠、低成本热焊封装的脑机接口封装方法及封装工装。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种脑机接口封装方法及脑机接口，能够在不损伤壳体内腔电子元器件的前提下，实现高分子外壳高效、可靠、低成本的热焊封装。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种脑机接口封装方法，包括以下步骤：

4、提供外壳组件，所述外壳组件包括上盖和下盖；

5、将电子元器件装入所述上盖与所述下盖围合形成的腔体内；

6、提供热焊工装，所述热焊工装包括上环和下环，沿所述下环轴心处掏空形成环孔，以在预热后使热量集中在所述下环的侧面环部；

7、将所述下盖置于所述下环的侧面环部上，使热量集中传递至所述下盖的接合面处；

8、将所述上环盖合于所述上盖上并向其施加压力，对所述上盖与所述下盖的接合面进行热焊接合，使所述上盖与所述下盖密封连接。

9、作为本申请优选的技术方案，在所述热焊接合前还包括对所述上环和所述下环进行预热。

10、作为本申请优选的技术方案，所述外壳组件的材料为聚三氟氯乙烯和/或聚四氟乙烯。

11、作为本申请优选的技术方案，所述热焊接合温度不超过240℃。

12、作为本申请优选的技术方案，所述热焊接合的时间不超过3分钟。

13、作为本申请优选的技术方案，所述下盖的接合面处开设有供所述电子元器件中的电极穿出的引出通道，将所述电极的远端从所述引出通道中穿出，经所述热焊接合后，熔融的所述下盖材料流入并包裹所述电极，以密封所述引出通道。

14、作为本申请优选的技术方案，在热焊接合前还包括在所述外壳的内腔壁上贴合隔热层。

15、一种脑机接口封装方法，包括以下步骤：

16、提供外壳组件，所述外壳组件包括上盖、薄壁和下盖；

17、将电极、芯片和pcb板装入所述薄壁与所述下盖围合形成的槽体内，将所述薄壁盖合于所述下盖上，对所述薄壁与所述下盖的接合面进行第一热焊接合，使所述薄壁与所述下盖密封连接，形成第一密封结构；

18、将电池和天线装入所述薄壁与所述上盖围合形成的空间内，将所述上盖盖合于所述薄壁上，对所述上盖与所述薄壁的接合面进行第二焊接合，使所述上盖与所述薄壁密封连接，形成第二密封结构；

19、其中，所述第二焊接合为超声波焊接。

20、一种脑机接口，采用上述所述的封装方法制成，包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间通过热焊接合密封连接并围合形成腔体；

21、和/或，

22、包括设置于所述上盖与所述下盖之间的薄壁，所述薄壁与所述下盖之间通过第一热焊接合密封连接，所述上盖与所述薄壁之间通过第二焊接合密封连接，所述腔体内封装有电极、芯片、pcb板、电池和天线。

23、作为本申请优选的技术方案，所述电极包括至少1024个通道。

24、本发明所述的一种脑机接口封装方法及脑机接口，具有以下有益效果：

25、1.本方案通过采用所述热焊工装进行热焊接合，由于所述下环沿轴心处掏空形成环孔，热量集中作用于所述下环的侧面环部，使热量集中传递至所述下盖的接合面处，避免了热量大面积传导至所述上盖与所述下盖围合形成的腔体内部，从而有效控制了热焊过程中腔体内的温升，防止腔体内电子元器件受热损伤；

26、2.本方案将外壳组件分为上盖、薄壁和下盖的三件式分腔结构，薄壁与下盖之间通过第一热焊接合，上盖与薄壁之间通过温度更低的第二焊接合（超声波焊接）进行密封。第一热焊接合在装入电池等热敏元件之前完成，第二焊接合在装入电池之后完成。由于第二焊接合的温度显著低于电池的极限工作温度，电池在第二焊接合过程中不会受热损伤，从根本上避免了电池爆炸的风险。

1.一种脑机接口封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在所述热焊接合前还包括对所述上环和所述下环进行预热。

3.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述外壳组件的材料为聚三氟氯乙烯和/或聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述热焊接合温度不超过240℃。

5.根据权利要求4所述的封装方法，其特征在于，所述热焊接合的时间不超过3分钟。

6.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述下盖的接合面处开设有供所述电子元器件中的电极穿出的引出通道，将所述电极的远端从所述引出通道中穿出，经所述热焊接合后，熔融的所述下盖材料流入并包裹所述电极，以密封所述引出通道。

7.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在热焊接合前还包括在所述外壳的内腔壁上贴合隔热层。

8.一种脑机接口封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种脑机接口，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的封装方法制成，包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间通过热焊接合密封连接并围合形成腔体；

10.根据权利要求9所述的脑机接口，其特征在于，所述电极包括至少1024个通道。