[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

说明书

本发明公开提供了一种头戴式多脑区神经检测调控微系统及微纳电极阵列模块，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。

技术领域

本发明涉及生物传感器的微机电系统(MEMS)微加工的技术领域，具体涉及一种头戴式多脑区神经检测调控微系统及微纳电极阵列模块。

背景技术

睡眠障碍影响了整个人口的很大一部分，有报告显示在美国多达56％的人睡眠问题。睡眠能力的下降会导致白天的嗜睡和精神障碍，从而导致各种健康和社会经济问题。存在各种各样的睡眠障碍，最常见的是失眠，发作性睡病，腿不安综合症，睡眠呼吸暂停和昼夜节律性睡眠障碍。到目前为止，最普遍的是失眠，这是指尽管有足够的睡眠机会但使会存在睡眠时长或质量不足的问题。这可能是暂时的，间歇的或慢性的。据报道，偶尔有失眠症状的美国人中有一半是成年人，而据估计，慢性失眠会影响美国成年人口的10％至15％，质量差的睡眠会导致人体白天的正常功能严重受损。失眠会对身体和社会表现、有效工作的能力和生活质量产生负面影响，因此已成为一个重要的公共卫生问题，对社会经济具有重大影响。例如，在美国，每年因疲劳驾驶导致的车祸超过100,000起。但是，人类对导致失眠的机制还需要进一步研究，大脑的功能失调被认为是失眠的主要原因之一。

长期以来，人们一直认为五羟色胺在睡眠中起关键作用，然而，五羟色胺调节入睡与唤醒的机制仍然无法完全解决争议，但已达成共识的是脑内五羟色胺浓度降低会导致失眠。五羟色胺能神经元几乎分布在整个脑区。

在体检测化学递质是一个热门研究领域，五羟色胺在睡眠调节中的作用毋庸置疑，国际上检测五羟色胺的方式大多使用电化学方法，在检测具有电化学活性的神经递质时，常采用涂覆法在电极上修饰一层电活性物质。

当前治疗失眠的方法主要分生理和心理两方面，心理主要通过专业人员对患者进行压力等方面的心理疏通，但仍离不开生理方面的药物治疗，目前有效的安眠药治标不治本，可以从根本上治疗失眠的药物仍然离不开针对大脑相关脑区化学递质调节的机制，关于调控脑内神经活动的方法目前有很多种，电刺激调控已经用于临床，如电刺激治疗癫痫等疾病。

综上所述，开发一种可针对活体大鼠脑内中缝背核和海马的双模检测及电刺激用于治疗大脑五羟色胺浓度降低导致的失眠的智能装置，为进一步探索与治疗人类失眠问题奠定基础，具有很重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种头戴式多脑区神经检测调控微系统及微纳电极阵列模块，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

本发明的技术方案为：一种头戴式多脑区神经检测调控微系统，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。

根据本发明的另一方面，本发明提出一种神经检测调控微系统，包括：