【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脑机接口设备测试，尤指一种脑机接口电极测试系统。
技术介绍
1、植入式脑机接口电极因其在恢复感官与运动功能方面的作用，有望改善瘫痪病人的生活，随着技术的发展未来将在更广泛的领域发挥作用，拥有具有巨大的应用价值和市场潜力。
2、作为植入式脑机接口设备的关键组成部分，脑机接口电极的有效性及可靠性量化评价对于设备植入后预期功能的发挥至关重要。现有植入式脑机接口电极的电化学特性评估依赖于体内实验，由于实验个体差异会导致相关指标无法准确量化比较。此外，由于呼吸、心跳及日常活动促使脑组织产生微小的循环运动，这可能导致植入式脑机接口电极与脑组织间产生相对运动，针对该微动环境下电化学特性变化的体外研究缺失，将给脑机接口设备的检验测试及产品开发带来不确定因素。
技术实现思路
1、基于脑机接口电极在体外微动环境下电化学特性量化研究缺失的现状，本专利技术提供一种能够模拟脑组织微动力学环境的脑机接口电极电化学性能测试系统，用于在体外量化评估植入式脑机接口电极在脑组织内力学环境下的有效性可靠性。
2、本专利技术提供一种脑机接口电极测试系统，包括：
3、测试平台，所述测试平台内设有近生理凝胶介质，所述近生理凝胶介质用于模拟脑组织环境；待测脑机接口电极放置于所述近生理凝胶介质中；
4、微动模拟系统，与所述待测脑机接口电极连接，用于控制待测脑机接口电极按照预设振动模式进行振动；
5、电化学性能测试系统，与所述待测脑机接口电极连接，用于采集测
6、控制器，与所述电化学性能测试系统连接，用于根据所述电信号评估所述待测脑机接口电极的性能。
7、本专利技术通过近生理凝胶介质实现体外模拟脑组织的力学环境与导电环境，为体外评估脑机接口电极性能提供环境基础；针对呼吸、心跳、运动等生理因素产生的微动效应，本专利技术通过控制待测脑机接口电极按照预设振动模式进行振动实现模拟，完整模拟脑机接口电极在体内工作场景，保障体外测试的可靠性。
8、在一些实施方式中，所述测试平台上设置有加热器，所述控制器与所述加热器连接，用于控制所述近生理凝胶介质的温度在20℃-90℃之间。
9、本专利技术的测试平台具有温控功能，在体外环境模拟常规体温以及高温加速寿命测试。相较于体内实验的常规体温，本专利技术能够实现高温环境下的脑机接口电极的压力测试，提供具有量化可比性的脑机接口电极的性能评估方法。
10、在一些实施方式中，所述预设振动模式为在至少两个轴向上且频率为1-5hz、幅值为1-100μm的往复运动。
11、由于呼吸、心跳、运动这些生理活动会使大脑内部结构发生微小位移或振动，本专利技术在多个轴向上使得待测设备仿生理微振，并通过实验获得最佳的振动频率和幅值范围，模拟脑组织内随机产生的微动效应，保障脑机接口电极性能评估的可靠性。
12、在一些实施方式中，所述近生理凝胶介质为水凝胶，包括琼脂糖、聚丙烯酸和透明质酸中的任意一种或几种的组合；所述水凝胶的杨氏模量为10-20kpa。
13、在一些实施方式中，所述近生理凝胶介质内填充有电解质溶液；所述电解质溶液包括磷酸盐缓冲液、人工脑脊液、生理盐水、过氧化氢中的任意一种或几种的组合；所述电解质溶液的电导性能为0.47±10％s/m。
14、为模拟脑组织的粘弹力学环境与导电环境，本专利技术采用含有电解质溶液的水凝胶制成近生理凝胶介质，并规定水凝胶的杨氏模量与电解质溶液的电导性能，从而保障体外检测环境的可靠性。
15、在一些实施方式中，所述测试平台还包括：光学抗震台，设置于所述测试平台底部。
16、本专利技术的测试平台具有光学抗震台，减少外部振动对检测待测脑机接口电极的影响，提高测量精度，保护测试元件，从而保障测试系统的可靠性。
17、在一些实施方式中，所述微动模拟系统包括：
18、支撑架，所述支撑架设置在所述光学抗震台上，且位于所述测试平台的侧方，且所述支撑架的表面具有垂直于所述测试平台设置的第一滑轨；
19、移动平台，位于所述支撑架上，且包括与所述第一滑轨匹配的第一滑槽，以使所述移动平台可沿所述第一滑轨滑动，所述移动平台的表面具有与所述第一滑轨垂直设置的第二滑轨；
20、压电致动台，位于所述移动平台上，且包括与所述第二滑轨匹配的第二滑槽，以使所述压电致动台可沿所述第二滑轨滑动；
21、所述压电致动台上设置有朝向所述测试平台设置的夹持器，用于夹持所述待测脑机接口电极；
22、所述控制器与所述压电致动台连接，用于控制所述待测脑机接口设备在测试时以所述预设振动模式振动。
23、为实现脑机接口电极在多个轴向上振动，本专利技术在支撑架和移动平台设置两组滑轨，用于压电致动台粗调，适应不同测量需求，以获得更好的测量效果；同时，利用压电致动台高速响应振动命令，保障脑机接口电极测试系统的可靠性。
24、在一些实施方式中，所述电化学性能测试系统包括：
25、参比电极和辅助电极，且所述参比电极和所述辅助电极设置在所述近生理凝胶介质中；
26、所述待测脑机接口电极、所述参比电极和所述辅助电极均与控制器连接；
27、所述待测脑机接口电极与所述辅助电极组成电流回路，用于测量所述待测脑机接口电极的极化电流；
28、所述待测脑机接口电极与所述参比电极组成电压回路，用于测量或控制所述待测脑机接口电极相对参比电极的电势。
29、本专利技术的电化学性能测试系统中的参比电极及辅助电极放置在近生理凝胶介质中，当系统中发生一个正弦波形/方波电压/电流的交流信号扰动时，会在被测工作电极产生一个对应的电压/电流相响应，由这些信号可得被测电极探针的阻抗，而一系列频率交流信号可准确获得被测电极探针的阻抗谱及极化特性，用以反映电极探针植入后在体工况下的有效性。
30、在一些实施方式中，所述控制器产生频率为0.5hz-100khz的正弦波/方波电压或电流的交流信号，用于测量所述待测脑机接口电极的阻抗、相位角、电荷注入量等参数，用以量化评估电极的信号采集及极化特性。在一些实施方式中，所述电化学性能测试系统，还包括：
31、平移台，所述参比电极与所述辅助电极均通过所述平移台固定在所述近生理凝胶介质中；
32、所述平移台活动设置在所述测试平台上，以使所述待测脑机接口电极与所述参比电极或所述辅助电极间的距离可调。
33、通过本专利技术提供的一种脑机接口电极测试系统，能够带来以下有益效果：
34、1.本专利技术通过近生理凝胶介质实现体外模拟脑组织的粘弹力学环境与导电环境，为体外量化评估脑机接口电极性能提供环境基础；
35、2.针对呼吸、心跳、运动等生理因素产生的微动效应，本专利技术通过控制待测脑机接口电极按照预设振动模式进行振动实现模拟，完整模拟脑机接口体内工作场景，保障体外测试的可靠性；
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【技术保护点】
1.一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述测试平台上设置有加热器，所述控制器与所述加热器连接，用于控制所述近生理凝胶介质的温度在20℃-90℃之间。
3.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述预设振动模式为在至少两个轴向上且频率为1-5Hz、幅值为1-100μm的往复运动。
4.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述近生理凝胶介质为水凝胶，包括琼脂糖、聚丙烯酸和透明质酸中的任意一种或几种的组合；所述水凝胶的杨氏模量为10-20kPa。
5.根据权利要求4所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述近生理凝胶介质内填充有电解质溶液；所述电解质溶液包括磷酸盐缓冲液、人工脑脊液、生理盐水、过氧化氢中的任意一种或几种的组合；所述电解质溶液的电导性能为0.47±10％S/m。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述测试平台还包括：
7.根据权利要求6所述的一
8.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述电化学性能测试系统还包括：
9.根据权利要求8所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述控制器产生频率为0.5Hz-100kHz的正弦波形/方波电压或电流的交流信号，用于测量所述待测脑机接口电极的阻抗。
10.根据权利要求8所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述电化学性能测试系统，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述测试平台上设置有加热器，所述控制器与所述加热器连接，用于控制所述近生理凝胶介质的温度在20℃-90℃之间。
3.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述预设振动模式为在至少两个轴向上且频率为1-5hz、幅值为1-100μm的往复运动。
4.根据权利要求1所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述近生理凝胶介质为水凝胶，包括琼脂糖、聚丙烯酸和透明质酸中的任意一种或几种的组合；所述水凝胶的杨氏模量为10-20kpa。
5.根据权利要求4所述的一种脑机接口电极测试系统，其特征在于，所述近生理凝胶介质内填充有电解质溶液；所述电解质溶液包括磷酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳凯翔，刘勋，胡晟，李永华，周雪，李涵勤，朱鹏，
申请(专利权)人：上海市医疗器械检验研究院，
类型：发明
国别省市：
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