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科斗脑电新品:刚柔并济的高通量植入式脑机接口电极

浏览次数:2002 发布日期:2023-4-26  来源:本站 本站原创,转载请注明出处
脑机接口分为侵入式和非侵入式两种方案,这两种方案各有优缺点,侵入式能够检测到精准的脑细胞信号,但目前有较高门槛,适用于非常刚需型病人,如瘫痪等疾病,该技术未来开发方向是微创化,降低植入损伤,术后风险,延长植入后的寿命,目标是让更多的病人甚至常人也能接受该手术;而非侵入式无创伤,易于推广,但信号质量大打折扣,适用于教育、娱乐、部分临床诊断和治疗,该技术未来的开发方向是提高原始信号质量,开发新的数据处理算法,把数据精度提升。整体来看,由于非侵入式的门槛较低,现在市面上已经有大量可供选择的方案包括电极和设备的产品,而侵入式的技术要求较高,相关产品市面上还十分稀少,尤其其中关键性的植入部件-电极。欧美等发达国家的脑机接口技术比我们开始的早,但目前也仅有一款侵入式脑机接口中专用高通量电极取得了FDA认证,而国内取得临床认证的该类产品为零。

因为脑组织是一种非常柔软的组织状态,任何植入电极若想更长久的与其共存一方面需要降低植入电极的尺寸,降低植入损伤度,尽量降低炎症信号分子产生,避免强烈胶质细胞反应;另一方面降低植入电极的硬度,这个是为了让其尽量接近脑组织的杨氏模量,在颅内脑组织在微动中可以避免产生相对切割损伤,降低组织长期排异的发生。所以目前侵入式脑机接口电极的主流开发方向一方面在追求电极的小尺寸(通量不变或增加的的情况下),一方面是追求电极的柔性,降低电极材质的杨氏模量。然而,在不断追求上述特性中又出现了新的问题,一是过于小尺寸的电极如在几个um级别的厚度可能会产生断裂的风险,这对于后期临床手术植入或取出过程会产生比较大的风险,二是过于柔性的电极往往需要借助特殊的植入辅助器械方可实现植入,三是这些绝缘材料层目前基本上是有机物,在复杂的体液内终究会被逐渐微弱腐蚀,而极薄的设计使得这个影响结果显得更加突出。
 
源自Neuralink
 
 
源自Blackrock
 
针对上述问题,国内苏州的科斗脑机科技团队提供了一种兼容性的产品方案,电极依然采用稳定的金属材质,但该金属采用生物相容性更友好的新材料镍钛合金,目前镍钛合金材料已经在临产上许多场景开始大量应用,如口腔矫正材料,血管支架,手术缝合线,骨科材料等等,而该材料具有高弹性及非常高疲劳寿命,如采用25um直径(头发丝为60-90um)基材的镍钛材料,电极尖端直径仅为1-2um,埋置脑内在一定程度上可以随之脑组织进行微弱的浮动,从而降低切割损伤。相比其他传统其他材料如钨、硅基等硬度大大降低,但依然可以直接穿刺脑组织。除了上述特性外,该电极的固定基板可以选择使用可吸收材料,如甲壳素,在电极植入体内若干天后,电极的基板就会逐渐降解吸收掉,只剩下定型后的上百根电极丝独立锚定在脑组织内,从而再次增加了电极的浮动性,降低异物的免疫排斥反应,再次提高在体内的寿命。近日目前该产品已经面向科研领域销售,临床注册认证也已经在准备阶段。
参数 科斗脑机-浮动微针阵列电极 Blackrock尤他电极 Neuralink 柔性电极
通道数 ≥128,可叠加 96道,可叠加 单根16道,若干累加至1024
材料 镍钛合金 硅基,金属镀层 聚酰亚胺,金属镀层
基部最宽尺寸 25um 80um 27.5um
尖端尺寸 1-2um 3-5um 4-6um厚度
植入方法 常规定位仪直接植入 气泵冲击辅助 高精度手术机器人+植入针
成熟度 科研领域已在售 通过FDA,已上市 未知
 
源自科斗脑机KedouBC
脑机接口技术是充满无限遐想的一个技术,虽然目前处于非常早期阶段,离实际能够广泛应用还有相当长的时间,但随着最近几年关注度逐渐提升,科研经费的加大投入以及社会资本的跟随加入,相信该领域会有更快速的技术突破,具体上述哪种方案会是最优方案,或者有更好的方案,目前还不能看出来,但百家齐放的结果会让我们有更多的选择,相信经过时间的考验后剩下来的那个方案会是我们最终的选择。

科斗脑机是一家研发、生产、销售各类电生理包括脑机接口相关软硬件产品,并提供定制化技术服务和解决方案的高科技企业。公司以植入式神经微电极等电生理相关产品为核心研发方向,以临床应用为目标,持续加大研发投入,目前已累积开发出近40余种的神经微电极以及相关设备,自正式销售以来,已经累计使用单位350余家,遍布国内外主流高校和科研院所。
相关公司:科斗(苏州)脑机科技有限公司
联系电话:0512-66101401
E-mail:yangquanwei@kedoubc.com


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