CMU研究人员开创CMU阵列，3D打印且完全可定制的脑机接口微电极阵列

[脑机接口社区]

近日，卡内基·梅隆大学的研究人员开创了CMU阵列，它是一种超高密度微电极阵列（MEA），3D打印且完全可定制的。这种微电极阵列未来可用于脑机接口平台。它具有改变医生如何治疗神经系统疾病的潜力。

研究人员表示，这意味着有一天，患有癫痫病或肢体功能损失的患者可能会针对个人需求进行个性化的医疗治疗。

 超高密度微电极阵列（MEA）是3D打印且完全可定制的（来源： Carnegie Mellon University College of Engineering）

 

 

该团队表示，使用最新的微加工技术Aerosol Jet 3D打印来生产阵列，可以解决脑机接口（BCI）阵列的主要设计障碍。研究结果发表在Science Advances。

机械工程副教授Rahul Panat解释说：“气溶胶3D打印提供了三个主要优势。1.用户能够自定义其测量值以适合特定需求；2.该措施可以在大脑中的三个维度上工作；3.MEA的密度增加，因此更健壮。”

 

 

基于MEA的BCI将大脑中的神经元与外部电子设备联系起来，以监测或刺激大脑活动。它们通常用于神经假体设备，人造四肢和视觉植入物等应用中，以将信息从大脑传输到失去功能的四肢。BCIS在治疗神经系统疾病（例如癫痫，抑郁和强迫症）方面也有潜在的应用。

 

研究人员表示，现在的设备有局限。一些以前的流行BCI设备无法在三维中记录，因此无法定制它们以满足每个患者或应用的需求。

 

流行的BCI设备有两种类型。最古老的MEA是犹他州阵列，在犹他大学开发，并于1993年获得专利。该基于硅酮的阵列使用了一个微小的销钉或小腿，可以直接将其插入大脑中，以检测从神经元的电气放电。另一种类型是密歇根州阵列，该阵列印在平整，精致的硅胶芯片上。这两种阵列都只能在二维平面上记录。这意味着它们不能自定义以满足每个患者或应用的需求。

 

 

 

 

但是，MEA提供了三维采样能力，受阵列中的微电极密度的限制，以及将这些阵列定位在需要的精确位置的能力。现代制造技术在微电极阵列的密度方面取得了“巨大”的进步。每个特定应用程序的定制测量值还可以进行更准确，更高的读数。

 

研究人员说：“用于控制计算机或复杂肢体运动的虚拟动作的衡量标准正在对当前技术的局限性进行扩大。”“更高级的应用程序需要对每个人进行定制的测量，并且比当前可用的衡量标准要高得多。”

 

 

 

研究人员的CMU阵列是最密集的BCI，比犹他州阵列BCIS大约一个数量级密度。

需求高质量。用于控制计算机或复杂肢体运动的虚拟动作的测量正在对当前技术的局限性进行。更高级的应用程序需要对每个人进行定制的测量，并且比当前可用的衡量标准要高得多。

研究人员埃里克·伊特里（Eric Yttri）表示：“在几天之内，我们可以生产出针对患者或实验者需求量的精确药品。”

团队预测，能够在大脑中个性化控制系统可能为该领域的巨大进步铺平道路，但是在五年内可能无法进行人体测试。商业用途将需要更长的时间。

参考信息：

https://www.imeche.org/news/news-article/customisable-brain-computer-interface-array-offers-personalised-treatment-potential

CMU Array: A 3D nanoprinted, fully customizable high-density microelectrode array platform

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj4853

https://www.cmu.edu/mcs/news-events/2022/1005_brain-arrays.html

 

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