一种可磁驱动的软针、微针及神经接口系统的制作方法

1.本实用新型属于神经接口技术领域，具体涉及一种可磁驱动的软针、微针及神经接口系统。


背景技术：

2.在神经接口系统中，通过电极采集脑信号，其中电极包括侵入式和非侵入式等形式，侵入式电极采集的脑信号更为准确、可靠性更高。目前，用于神经植入的微针电极在植入的过程中主要依靠手动或机器植入系统实现缓慢或快速植入；然而，目前已有的这些植入手段中，由于柔性微针电极与组织之间的互相作用，柔性微针电极在植入过程中会出现位置偏移等情况，影响信号采集的准确性和可靠性。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种可磁驱动的软针、微针及神经接口系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
4.本实用新型公开了一种可磁驱动的软针，包括软质体电极，所述软质体电极上设有能被磁场吸引的磁性体，所述磁性体位于软质体电极的前端。
5.作为实施方式之一，所述软质体电极包括柔性本体以及包裹在柔性本体内的磁性体，磁性体位于柔性本体的前端。
6.作为实施方式之一，所述柔性本体采用柔性材料；所述柔性材料为绝缘材料。
7.作为实施方式之一，所述磁性体具有尖端结构。
8.作为实施方式之一，所述软质体电极上设有电极触点。
9.作为实施方式之一，所述磁性体呈条形片状，并沿软质体电极的长度方向延伸。
10.作为实施方式之一，所述软质体电极为片状；软质体电极的前端呈尖端结构。
11.本实用新型还公开了一种微针，包括至少一个微针体，其特征在于：至少部分微针体采用如本技术所述的可磁驱动的软针。
12.作为实施方式之一，还包括用于辅助软针植入的硬针，硬针的针体设置有软针引导件，所述软针的针体设有与用于软针引导件配合的引导窗口。
13.本实用新型还公开了一种神经接口系统，包括如上所述的微针以及用于产生磁场对微针上的磁性体进行磁力引导的磁场发生装置。
14.本实用新型至少具有如下有益效果：
15.本实用新型的软质体电极上设有能被磁性吸引的磁性体，所述磁性体位于软质体电极的针头部分，本实用新型采用柔性材料包裹磁性材料，既保证了体电极的柔性，避免体电极对神经组织的损伤又保证了磁性材料可被外部磁场吸引，当微针在植入过程中出现偏移的时候，磁场发生装置通过产生磁场对体电极内的磁性体进行磁引导，进而利用磁力控制柔性微针在靶区组织的微调及精准定位，可以使软质体电极的头部向特定的方向偏移，提高软针植入位置的准确性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的微针的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例提供的软质体电极的头部剖视图；
19.图3为本实用新型实施例提供的磁性体的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例提供的微针体头部在磁场作用下方向变化示意图。
21.附图中，1为软针，11为软质体电极，12为柔性本体，13为磁性体，2为硬针，3为集成电路芯片。
具体实施方式
22.下面对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例一
24.参见图1至图4，本实用新型实施例提供一种可磁驱动的软针1，包括软质体电极11，所述软质体电极11上设有能被磁场吸引的磁性体13，所述磁性体13位于软质体电极11的前端，例如，所述磁性体13位于软质体电极11的针头部分。
25.作为实施方式之一，参见图2，所述软质体电极11包括柔性本体12以及包裹在柔性本体12内的磁性体13，磁性体13位于柔性本体12的前端。图2只是示意图，不用于限定软质体电极11的尺寸，软质体电极11的磁性体13以及柔性本体12的尺寸根据实际需要设置。
26.作为实施方式之一，所述柔性本体12采用柔性绝缘材料。
27.作为实施方式之一，所述磁性体13采用磁性材料。
28.作为实施方式之一，所述磁性体13呈条形片状，并沿软质体电极11的长度方向延伸。
29.作为实施方式之一，所述磁性体13呈尖端结构，例如，所述磁性体13具有v型尖端。
30.作为实施方式之一，所述软质体电极11为片状。
31.作为实施方式之一，软质体电极11的针头呈v型尖端结构，使软质体电极11易于植入。
32.作为实施方式之一，所述软质体电极11上设有电极触点(一般为金属触点)，作为神经元电信号采集单元，软质体电极11植入后，电极触点只作用于周围一小群神经元，甚至可以记录单个神经元的放电活动。
33.作为实施方式之一，本实用新型的可磁驱动的软针1通过半导体工艺制作而成。如沉积柔性绝缘材料作为柔性软针1的基底，在基底表面采用工艺加工金属层和溅射磁性材料，下一步沉积柔性绝缘材料作为电气隔绝层，刻蚀暴露出体电极触点。
34.采用本实用新型的软针1结构，实现了当软针1在靶区组织的植入位置出现偏移
时，通过磁场发生装置外加磁场对微针上的磁性部件进行磁力引导，达到微调微针在靶区组织的定位的目的。
35.实施例二
36.参见图1至图4，本实用新型实施例公开了一种微针，包括至少一个微针体，至少部分微针体采用如实施例一所述的可磁驱动的软针1。
37.如图1所示，优选地，本实用新型的微针还包括用于辅助软针1植入的硬针2，硬针2的头部设置有软针1引导件，所述软针1的头部设有与用于与软针1引导件配合的引导窗口。
38.本实施例的软针1引导件可以为倒l型钩状结构，所述倒l型钩状结构包括竖直部和水平部，所述倒l型钩状结构的竖直部的一端与硬针2的头部连接。所述软针1的头部可以设置与倒l型钩状结构配合的引导窗口。所述引导窗口的尺寸大于倒l型钩状结构的水平部的尺寸，使倒l型钩状结构的水平部可以穿过软针1的引导窗口。在植入组织的过程中，硬针2的倒l型钩状结构穿过软针1头部的引导窗口，倒l型钩状结构的竖直部与软针1的引导窗口的前边缘接触并带动软针1随之一起植入神经组织中，在硬针2拔出时倒l型钩状结构在引导窗口内向后退，由于倒l型钩状结构水平部的尺寸小于引导窗口，因此在倒l型钩状结构的水平部完全位于引导窗口范围内时，可以将硬针2的头部先向下移出引导窗口再拔出，从而将软针1留在组织内。硬针2利用自身的刚度和生长在硬针2体上的钩状结构，在植入组织的过程中辅助软针1进入靶区组织，植入后可顺利拔出，减少对神经组织的损伤。
39.硬针2或软针1的尾部还可以设置微柱，微柱位于硬针2与软针1之间，将硬针2与软针1隔开，减小了软针1与硬针2的接触面积，可以有效防止硬针2与软针1之间发生黏附，降低了植入组织后硬针2的拔出难度。
40.上述微针还包括集成电路芯片3，软针1尾部与集成电路芯片3焊接并使软针1与集成电路芯片3电连接，集成电路芯片3用于实现电极触点的电信号的就地读取和电信号的刺激输入，同时实现高信噪比的输入输出。
41.本实用新型的微针通过半导体工艺制作而成。首先采用mems工艺在晶圆表面沉积牺牲层，然后沉积柔性绝缘材料作为柔性针的基底，在基底表面采用工艺加工金属层和溅射磁性材料，下一步沉积电气隔绝层，刻蚀暴露出体电极触点，然后接着刻蚀硬针2结构，最后释放牺牲层，实现硬针2体电极和软针1体电极的分离。最终，在外部磁场的作用下，可实现软针1定位的精准微调。
42.实施例三
43.本实用新型实施例公开了一种神经接口系统，包括如实施例二所述的微针以及用于产生磁场对微针上的磁性体13进行磁力引导的磁场发生装置。
44.本实用新型的软针1采用柔性材料包裹磁性材料既保证了体电极的柔性，避免微针对神经组织的损伤又保证了电极可被外部磁场吸引，外部磁场发生装置通过产生磁场对微针结构进行磁引导，因为微针电极上包裹的磁性材料，进而可以实现对其运动的控制。
45.磁场不会因生物体液和组织而减弱或扭曲，因此，磁场可以深入人体而不会对健康造成不良影响。其中，磁转矩公式与磁力大小的表达公式分别为：
[0046][0047]
[0048]
其中，vm为磁体的体积，为磁化强度，为磁通密度。对于微针的调整，可通过调节相关参数控制磁力的大小，进而实现对微针不同偏移幅度的调整。
[0049]
当微针在靶区组织的植入位置出现偏移时，通过磁场发生装置外加磁场对微针上的磁性部件进行磁力引导，达到微调微针在靶区组织的定位的目的。
[0050]
本实用新型可以采用硬针2辅助软针1植入的方式，植入后拔除硬针2，在软针1体电极上加上磁性材料实现当微针在靶区组织的植入位置出现偏移时，通过外加磁场对微针上的磁性部件进行磁力引导，可使得微针在靶区实现精准植入，同时结合集成电路芯片3可实现电信号的就地读出和刺激电信号的写入。本实用新型可实现神经电信号的读出和电刺激信号的读入。本实用新型可利用磁力控制柔性微针在靶区组织的微调及精准定位。本实用新型利用硬针2辅助软针1植入，结构新颖，便于植入。
[0051]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。