[发明专利]头戴式多脑区神经检测调控微系统及微纳电极阵列模块

权利要求书

1.一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，包括：

微纳电极阵列模块，位点分布在大鼠脑部海马区和中缝背核；所述微纳电极阵列模块包括四个微电极位点，其中，有一个微电极位点用于电刺激，其余三个微电极位点用于采集中缝背核的双模信号；

信号采集模块，其输入端连接到微纳电极阵列模块，输出端连接到主控模块，用于采集并处理双模信号；

刺激模块，用于对电极位点进行不同波形、时长、频率的刺激；

主控模块，用于分析双模信号，计算大鼠睡眠质量，选择最佳的刺激方式；

周边电路，用于数据交互、数据传输、供电。

2.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于：

所述微纳电极阵列模块前端有四根探针，每根探针上分布有8个圆形微电极位点用于神经电生理信号、神经递质化学信号的双模检测，顶端处聚集式分布4个微电极位点，距尖端第二距离处分散式分布4个微电极位点；尖端一个圆形微电极位点用作电刺激位点；微电极位点均靠近探针边缘，有利于电极长期植入大鼠脑区；每根探针上分布有1个参比电极，为矩形微电极位点，用于提供参考点位并保持电位稳定。

3.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述的微纳电极阵列模块包括：

所述的微纳电极阵列模块使用SOI片作为基底；

所述硅针基底的材料选自单晶硅、掺杂硅、SOI绝缘硅或硼扩散硅其中之一；

微电极的材料是生物兼容性好的金属或者金属化合物导电薄膜；

绝缘层所使用的材料为具有生物兼容性的有机或无机绝缘材料；

通过电化学沉积方法,在圆形微电极表面修饰纳米材料或者敏感膜材料，使圆形微电极能够通过I-T法在体即时检测神经递质化学信号。

4.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述的微纳电极阵列模块还包括：

所述硅针基底后端为接口部分，上面分布有36个焊盘，所述焊盘与电极前端的位点之间均使用溅射金属导线一一连接；所有导线的上表面覆盖有绝缘层，位点与焊盘暴露在外。

5.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，

系统底部采用较轻材质、表面亲水的材质，有利于使用牙科水泥与大鼠颅骨固定。

6.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述的信号采集模块：

用于对电极阵列模块采集到双模信号同时进行采集、信号放大、去噪、模数转换。

7.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述的刺激模块：

用于对电极位点进行电流输出，输出信号波形由主控模块控制；具有限压保护电路确保不对生物体具有伤害。

8.根据权利要求1所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述的主控模块：

能够对信号采集模块转换得到数字信号进行处理，分析电生理信号的时域特征、频域特征，分析神经递质(5-HT)的浓度，综合分析得出大鼠睡眠质量；

根据分析得到的鼠睡眠质量自动调整刺激模块的输出到电极阵列模块的电流强度、频率、波形，将中缝背核的神经细胞的放电频率调整到正常频率，并将其神经递质(5-HT)的浓度促进恢复到正常情况；

使用移动终端或USB导入的波形；将移动终端或USB导入的音频文件转换成电刺激波形；

根据多次检测的睡眠质量的变化趋势，分析当前电刺激的模式是否合适，对刺激模式的选择进行反馈或提醒人工设置。

9.根据权利要求8所述的一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，其特征在于，所述主控模块分析得到信号的时域特征包括细胞放电尖峰频率、平均绝对幅值、方差，频域特征包括五个波段：1-4Hz，4-8Hz，8-12Hz，12-30Hz，30-200Hz的功率值。