一种脑机接口微针阵列及其制造方法

本发明涉及电子和生物医学工程领域，特别涉及一种脑机接口微针阵列及其制造方法。

背景技术：

1、脑机接口是一种极具变革性的人机交互技术，主要用来在人类或动物的大脑与外部设备之间建立连接并进行信息交互，其作用机制是通过外部设备对大脑神经进行刺激或记录，实现大脑和外部设备之间的双向通信。

2、脑机接口器件主要分为植入式和非植入式两种，由于植入式电极记录到的神经信号相比于非植入式具有更高的分辨率，因此受到国内外学者的广泛关注。犹他电极阵列是植入式电极的典型代表，独特的三维针状结构使其拥有较高的时空分辨率，并且电极相互之间有良好的绝缘效果。但是，一般用于脑机接口和生物医疗领域的微针阵列的尺寸小，阵列密集度高，因此传统的机械制造方法并不适用于微针阵列的快速成形。

3、目前，微针阵列的常用制造方法包括模板法，模板法需要预先制造好模具，然后将微针材料填充入模具中形成规则的微针阵列，生产成本较高且操作繁琐。因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种脑机接口微针阵列及其制造方法，旨在解决现有技术中制造微针阵列常用的模板法存在生产成本较高且操作繁琐的问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种脑机接口微针阵列制造方法，包括以下步骤：

4、选择基底；

5、调配磁性墨水；

6、将所述基底放置于微喷打印平台，并在微喷打印平台上布置匀强磁场；其中，所述匀强磁场的磁场方向与所述基底的表面垂直；

7、调整微喷打印的微喷参数，使喷射出的所述磁性墨水的液滴在所述基底的表面，生成高度及形状一致且呈阵列化均匀分布的微针阵列；

8、将所述微针阵列进行固化；

9、在固化后的微针阵列表面及基底的表面涂覆导电材料，形成导电层。

10、作为进一步的改进技术方案，所述基底包括玻璃板、非磁性金属板及塑料板中的任一种，且所述基底的厚度为0.1mm-10mm。

11、作为进一步的改进技术方案，所述选择基底后还包括：

12、使用无水乙醇对所述基底进行超声波清洗；其中，清洗时长为1-10min；

13、然后使用等离子体处理装置对基板表面进行清洁处理；其中，处理时长为0.5-10min。

14、作为进一步的改进技术方案，所述调配磁性墨水具体包括：

15、将聚合物材料与磁性颗粒混合，并进行离心搅拌及脱泡处理，使两者均匀分布，其中，所述磁性颗粒的质量占比为20％-70％。

16、作为进一步的改进技术方案，所述聚合物材料包括硅胶、聚二甲基硅氧烷及环氧树脂中的任一种。

17、作为进一步的改进技术方案，所述磁性颗粒包括四氧化三铁、铁、钴、钕铁硼、铝镍钴、铁铬钴、钐钴及铁铬钼中的任一种。

18、作为进一步的改进技术方案，所述微喷打印的微喷参数包括压电微喷阀的驱动电压、喷射所述磁性墨水的液滴数及微喷时长。

19、作为进一步的改进技术方案，所述将所述微针阵列进行固化具体包括：

20、将所述微针阵列在室温或加热条件下静置若干小时，得到固化的微针阵列。

21、作为进一步的改进技术方案，所述导电材料包括导电金属及导电聚合物中的任一种。

22、第二方面，本发明实施例还提供了一种脑机接口微针阵列，其包括：

23、基底；

24、磁性微针，所述磁性微针设有多个，且多个所述磁性微针呈阵列状间隔均匀的设置在所述基底的一侧，且所述磁性微针远离所述基底的一端为尖端。

25、与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

26、本发明实施例提供了一种脑机接口微针阵列制造方法，包括以下步骤：选择基底；调配磁性墨水；将所述基底放置于微喷打印平台，并在微喷打印平台上布置匀强磁场；其中，所述匀强磁场的磁场方向与所述基底的表面垂直；调整微喷打印的微喷参数，使喷射出的所述磁性墨水的液滴在所述基底的表面，生成高度及形状一致且呈阵列化均匀分布的微针阵列；将所述微针阵列进行固化；在固化后的微针阵列表面及基底的表面涂覆导电材料，形成导电层。本发明通过利用磁场及微喷打印技术相配合制造规格一致的微针阵列，无需模具，操作简单且降低了生产成本，制造参数可调控，生产的微针阵列可控性高，且避免受到激光热效应的影响，有效保障了微针阵列材料的使用性能。

技术特征：

1.一种脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述基底包括玻璃板、非磁性金属板及塑料板中的任一种，且所述基底的厚度为0.1mm-10mm。

3.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述选择基底后还包括：

4.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述调配磁性墨水具体包括：

5.根据权利要求4所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述聚合物材料包括硅胶、聚二甲基硅氧烷及环氧树脂中的任一种。

6.根据权利要求4所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述磁性颗粒包括四氧化三铁、铁、钴、钕铁硼、铝镍钴、铁铬钴、钐钴及铁铬钼中的任一种。

7.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述微喷打印的微喷参数包括压电微喷阀的驱动电压、喷射所述磁性墨水的液滴数及微喷时长。

8.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述将所述微针阵列进行固化具体包括：

9.根据权利要求1所述的脑机接口微针阵列制造方法，其特征在于，所述导电材料包括导电金属及导电聚合物中的任一种。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述方法制造出的脑机接口微针阵列，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种脑机接口微针阵列及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：选择基底；调配磁性墨水；将所述基底放置于微喷打印平台，并在微喷打印平台上布置匀强磁场，磁场方向与基底的表面垂直；调整微喷打印的微喷参数，使喷射出的磁性墨水的液滴在所述基底的表面生成高度及形状一致且呈阵列化均匀分布的微针阵列；将所述微针阵列进行固化；在固化后的微针阵列表面及基底的表面涂覆导电材料，形成导电层。本发明通过利用磁场及微喷打印技术相配合制造规格一致的微针阵列，无需模具，操作简单且降低了生产成本，制造参数可调控，生产的微针阵列可控性高，且避免受到激光热效应的影响，有效保障了微针阵列材料的使用性能。技术研发人员：李辉,何宽,曾位宏,胡心怡,汤勇受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15