[发明专利]一种脑电极器件及其制备方法

说明书

本发明涉及脑电极技术领域，本发明公开了一种脑电极器件及其制备方法。该脑电极器件包括信号采集芯片、脑电极结构和电路板，该信号采集芯片设于该电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波，该信号采集芯片的焊盘区域与该脑电极结构的焊盘结构通过倒装焊连接，该脑电极结构用于采集脑电信号。本申请提供的该脑电极器件具有集成度高和信号传输质量高的优点。

技术领域

本发明涉及脑电极技术领域，特别涉及一种脑电极器件及其制备方法。

背景技术

脑机接口是一种涉及神经科学、信号检测和信号处理等多学科的交叉技术，在生物医学、神经康复和智能机器人等领域具有重要的研究意义和巨大的应用潜力。它通过在人脑与计算机或其它电子设备之间建立直接的交流和控制通道，从大脑皮层采集脑电信号经过放大、滤波、A/D转换等处理转换为可以被计算机识别的信号，然后对信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制。

神经电生理监测对于脑科学研究和脑疾病诊断具有不可替代的作用，高质量的神经电生理信号采集技术是中国脑科学基础研究和脑疾病临床研究的顺利开展的基础。对神经电生理信号采集的方法主要依靠脑机接口完成，依据信息采集的方式，其通常被分为非侵入式、半侵入式和侵入式。这三种不同的类型各有优势和局限性。非侵入式的头皮电极直接贴附头皮，无需手术，但因颅骨的衰减，采集到的脑电信号不准确；半侵入式皮层脑电极贴附皮层，脑电信号较为精准；侵入式深部脑电极则直接植入大脑深部，采集到的脑电信号最为精准，可采集立体脑电信号，微创植入，长期在体的植入式深部电极正在逐步成为未来脑机接口主流技术之一。

一般情况下，可使用Omnetics/微纳连接器、固定在颅骨或者经皮导线将电极采集的信号从身体传送到外部硬件。但是这些接口具有持续感染的风险，因此研究者提出了基于天线的射频技术、电感耦合、电耦合和电容耦合IBC、超声波、光、分子纳米网络等方法的无线通信。尽管如此，受到供电以及带宽影响，无线植入物的寿命和通道数仍是现在的一大难点。因此上千乃至上万量级的脑电器件与后端的主要通讯方式仍然为有线连接。

目前脑电极器件首先焊接于印刷电路板上，然后通过匹配的接口连接于市售的处理电路板上，在信号处理电路板上完成初步的放大后，再通过线缆送入计算机，从而完成整个脑电信号的采集和处理的过程。

上述传输信号的方式就是使用柔性电缆。通过将探针底座与电极待插入端一起制造在单个芯片上,数据可以直接从探头通过柔性电缆传输到处理端，目前可以实现384通道的传输。该方法较好的柔性为后续的动物实验提供了很大的便利，但是该方法需要将电压信号在电极基底上进行滤波、放大、多路复用和数字化，从而产生无噪声的数字信号，否则未经处理的信号将在电缆的传输过程中易受到噪声干扰，影响数据准确性；且目前柔性电缆可连接的通道数也受到限制，要实现上千甚至上万级别的脑电极通道，需要的多个电缆进行组装，这种连接方式不但繁琐复杂，且集成度较低。此外还存在“微运动”效应，该效应是植入物相对于大脑的独立运动，会导致组织磨损，消除接口电缆可以减小此种影响。

发明内容

本发明要解决的是上述现有技术中采用在电极基底上进行信号处理，且采用线缆进行信号传输，通道数少、集成度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种脑电极器件，其包括信号采集芯片、脑电极结构和电路板；

该信号采集芯片设于该电路板上，该信号采集芯片通过与该电路板的外围电路的配合能够实现对信号的模数转换、放大和滤波；

该信号采集芯片的焊盘区域与该脑电极结构的焊盘结构通过倒装焊连接；

该脑电极结构用于采集脑电信号。

可选的，该焊盘区域上设有第一焊点阵列；

该焊盘结构上设有与该第一焊点阵列对应的第二焊点阵列。