[发明专利]夹持模具、利用超声振动辅助电极植入装置及植入方法

说明书

本发明提供一种夹持模具、利用超声振动辅助电极植入装置及植入方法，模具包括支架；所述支架上设有滑道，所述滑道沿所述支架的竖直方向布置；所述滑道设有用于固定硅基神经探针的滑块，所述滑块能沿所述滑道的方向滑动；所述支架上设有驱动部件，所述驱动部件与所述滑块连接，并位于所述滑块上方，通过转动所述驱动部件向下运动驱动所述滑块向下移动，从而能带动硅基神经探针向下移动，使所述硅基神经探针精确的植入到目标脑区。本发明通过超声振动减少植入过程的阻力，提高微细硅针电极的刚度从而提高植入成功率；同时在长期慢性植入后，通过超声振动可以改善电极点因血脑屏障而引起记录失效的问题。

技术领域

本发明涉及脑机接口器件领域，具体地，涉及一种夹持模具及其制备方法、一种辅助植入装置及利用超声振动提高神经探针刚度从而辅助脑机接口微型传感器的体内植入方法。

背景技术

绘制大脑活动图谱，解析大脑的结构功能在一直以来都吸引着无数科研工作者的注意力，因为这项研究有望改善神经疾病的治疗，促进类脑科学和人工智能领域的快速发展。大脑的结构纷繁复杂，由数量繁多的神经元，各式各样的神经递质组成。工欲善其事，必先利其器，要探索大脑的奥秘，对脑机接口的器件可靠，高效和多功能性就需要提出更高的要求。硅基神经探针是微机电系统工艺成熟后兴起的脑机接口器件，它具有植入损伤小，植入区域深，多功能性，设计定制化等一系列优势。

硅基神经探针具备植入损伤小，植入区域深的优势依赖于其前端的探针设计成细长条型，一般规模为长5-10mm；宽50-150μm；厚20-50μm。该细长条型设计的神经探针刚度较低，在动物体内植入过程中碰到较大的血管壁或者开颅实验残留的碎骨就容易发生断裂，断裂探针的前端掉落在开颅植入的区域，不易清理。匈牙利技术物理与材料研究所MEMS实验室的Z.Fekete在Journal of Materials Science期刊上发表“Experimental study onthe mechanical interaction between silicon neural microprobes and rat duramater during insertion”一文中着重研究了不同结构硅基神经探针在植入小鼠硬脑膜过程中机械受力分析，研究了硅基探针植入过程中断裂的情况。另一方面，硅基神经探针在长期植入脑组织后会在记录实验中，不仅能引起周围组织的炎症反应，还能诱导局部神经退化。德雷塞尔大学生物医学工程学院的Moxon教授在IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICALENGINEERING发表“Nanostructured Surface Modification of Ceramic-BasedMicroelectrodes to Enhance Biocompatibility for a Direct Brain-MachineInterface”描述了神经探针植入后星型胶质细胞包裹引起记录电极失效的原因，并且通过修饰电极点的方法改善这一现象。这些都给动物体内植入实验中带来很大的困扰，阻碍了脑科学研究的发展和神经科学的进步。因此开发一种高效可靠的辅助植入系统提高硅基神经探针植入的成功率并且改善电极慢性植入后容易失效的问题迫在眉睫。

针对现有技术的检索发现，超声振动是提高物件刚性的有效方式。张翔宇等在论文“超声振动改善深孔镗削加工质量”中证明，超声振动切削作为一种特种切削加工手段，具有降低切削力，提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。同样的马春翔等在论文“弱刚度零件的超声波椭圆振动切削加工”中研究了超声波椭圆振动切削显著提高加工表面的光洁度和抑制震颤，增大了绝对稳定切削刚度。通过上述文献可以发现超声振动能够有效提高器件的刚度和抑制震颤，但是目前还未开发出用于脑机接口微型传感器的体内植入装置及植入方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种夹持模具及制备方法、辅助植入装置及植入方法。

本发明第一个方面提供一种夹持模具，包括：

支架；