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柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造

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2023-11-24 17:45:501305瀏覽

腦虎科技的「柔性腦機介面整體解決方案」是一套從端到端的解決方案,包括柔性電極、手術機器人、植入式腦電採集器、腦電晶片、高頻數位腦電圖機、軟體演算法雲端平台等。這套解決方案是腦虎科技專為科研和醫療市場打造的

柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造

需要被重新書寫的是:1.柔性電極

主要有三種柔性電極:鎢絲輔助深層柔性電極、蠶絲蛋白深部柔性電極和柔性皮質電極。這些柔性電極是由醫療器材結合MEMS製程製成的,具有高密度、高通量、低創傷和超薄製程的特點,而且非常貼合。與傳統的半手工製程不同,這些電極的通道數增加可以快速實現迭代

柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造

重寫後的內容如下:鎢絲輔助深部柔性電極具備同時記錄Spike訊號和LFP訊號的能力。與Utah電極相比,這種電極在植入顱內後具有優異的機械性能,能夠與腦組織完美匹配,避免了因大腦運動而導致的腦組織與電極之間的移位和相互剪切,從而能夠長期追蹤同一神經元的活動。此外,此電極的單一元件通道數較多,並且在縱向上分佈有多個偵測位點,能夠擷取三維高密度的腦電訊號,從而促進了精確而流暢的意念控制運動

具有良好的機械順應性、生物相容性、降解程度可控且安全無毒等特點的蠶絲蛋白深部柔性電極,被蠶絲蛋白包裹後,硬度介於血管和腦組織之間,可自動躲避血管,方便植入,同時也能保持相對靜止的狀態在腦組織中。將蠶絲蛋白與多功能柔性電極搭配使用,可實現記錄電生理訊號的同時給光和給藥等其他功能

柔性皮質電極具有高通量、高密度、高柔性的特性。這種電極可以支援最高529通道的皮層腦電記錄,密度達到43通道/平方厘米,電極片尺寸為43毫米×45毫米,在保證高通量的同時,可以減少手術創傷。此外,電極厚度僅20微米,超薄超高柔性使電極能與腦組織達到良好的共形接觸

2.機器人手術

腦虎科技手術機器人共有兩款:醫療版手術機器人和科學研究版手術機器人。顱骨開窗、腦區定位、電極的操作與植入等是其主要功能。

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醫療版手術機器人擁有高精度多級精度視覺模組設計,深度學習結合雙眼定位,智能識別、精準鎖定;借助5+1自由度機械臂,可以滿足大範圍全方位覆蓋顱骨,末端動作最高5g加速度,操控更容易;多模態感測檢測實現自動安全停止的顱骨開孔;可相容於鎢針穿刺柔性電極、蠶絲蛋白電極操作。適用於醫療場景下高密度柔性電極的逐根植入。

科研版手術機器人採用力傳感器+電動顱鑽組合,能夠自動開窗顱骨;結合雙眼視覺和雷射掃描,可以自動辨識顱骨面,實現自動腦區定位;利用標準大小鼠腦定位圖譜的3D腦區模型,進行最佳化計算手術路徑;配合6軸機械手臂及電動植入儀,能夠實現電極的自動精準植入;同時,也具備統一介面快換裝置,可自由切換顱鑽、植入儀、光纖和微型注射器。此機器人適用於科研場景下的大小鼠實驗,包括顱骨開窗、光纖植入、病毒注射以及剛性電極、硬化電極或鎢針輔助的柔性電極植入等操作

3.植入式腦電採集器

植入式腦電採集器是由電極片、電路板、電路板保護殼和外殼組成的。它透過外科開顱手術將其部分植入到大腦中,外殼被固定在顱骨上,腦電訊號透過電極陣列傳導到外殼內的電路板,從而實現腦電訊號的提取

柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造

植入式腦電擷取器主要用於擷取和監測腦電訊號。它主要滿足漸凍症患者的需求,透過收集腦電訊號,幫助他們解碼語言和運動,以促進患者的語言交流和日常生活輔助

4.晶片

“上萬通道數的腦機介面晶片”,是服務於腦機介面設備的專業擷取晶片。此晶片在訊號擷取的通道數、晶片的層次化架構設計、放大器電路設計、封裝設計和硬體方案等方面,都具有獨特的創新性。主體由16384個放大器陣列組成,能夠將微小的腦電波訊號放大90倍左右,並帶有濾波功能,同時支援模擬SPI協定將擷取到的資料高速地輸出。

本產品主要用於國內科研院所、大學等實驗室進行動物腦電波訊號擷取,以進行腦機介面和神經科學研究。腦虎科技已成功完成上萬通道的自主研發腦電訊號擷取晶片的製造,並正在研發面向下一代的腦電擷取晶片

需要重新改寫的內容是:5. 高頻數位腦電圖機

柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造

高頻數位腦電圖機是植入式腦機介面系統腦電資料擷取端的重要組成部分。它具有高頻寬、高取樣率和高通量的核心產品優勢,整體設計符合醫療器材要求,能有效保障使用的安全性。本產品支援最多2048通道,能夠即時擷取和分析多種類型的腦電訊號,包括ECoG、LFP和Spike等。它不僅與腦虎科技自研的柔性皮質電極和深層電極相容,也適合傳統的ECoG電極和SEEG電極。主要應用於解碼運動意圖、語言輸出、情緒狀態等腦機介面資料的場景

6.軟體演算法雲端平台

MindExplorer是腦虎科技獨立開發的一款匯集多模組終端、全鏈條演算法庫、支援各類資料分析與處理的擴展性開放式平台。

本平台採用先進的雲端側邊端架構,支援高效能邊緣運算節點,支援資料雲端同步儲存和分析。不僅可以在線上更改資料的取樣率(1-30kHz),還能夠測量和查看每個通道的電極阻抗。此外,還具備一鍵Sorting功能,以及Spike資料與Event的相關性等深入的資料分析功能。

資料安全性方面,採用非對稱加密技術對使用者登入資訊進行保護,而使用者原始資料則是採用變換域數位浮水印技術來進行透明鑑權,為使用者安全地共享資料提供最強而有力的保障。

重寫後的句子是:腦虎科技目前已成功上市面向科研領域的「柔性腦機介面整體解決方案」,其中包括柔性電極、高通量神經訊號擷取系統和科研版手術機器人。此外,醫療市場的「柔性腦機介面整體解決方案」已經完成了關鍵技術研發和核心裝置製造,目前正在進行臨床驗證和註冊階段

以上是柔性腦機介面整體解決方案:腦虎科技全力打造的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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