高精度腦機接口柔性線路板解決方案——純鉑超薄設計賦能神經信號精準交互

一、項目背景

隨著腦機接口技術向醫療康復、神經科學研究、智能可穿戴設備等領域加速滲透，傳統金屬電極（如金、銀或氧化銥）暴露出以下痛點：

• 生物相容性不足：長期植入易引發組織排異反應；

• 信號衰減嚴重：高阻抗導致神經電信號（μV級）采集失真；

• 機械性能局限：剛性基材難以貼合大腦曲面，易造成組織損傷；

• 長期穩定性差：體內電解質環境導致材料腐蝕或氧化。

客戶需求：某頭部神經科學實驗室尋求一種超薄、高生物相容性、低阻抗的柔性線路板方案，用于新一代植入式腦機接口設備。

二、解決方案：純鉑超薄柔性線路板設計

1. 核心技術創新

• 材料革新：

  • 純鉑電極層：采用99.99%高純度鉑（Pt）薄膜（厚度≤2μm），兼具低電阻率（10.6 μΩ·cm）、超高耐腐蝕性及生物惰性，避免離子析出風險；

  • 聚酰亞胺（PI）柔性基底：基板厚度<10μm，彎曲半徑<1mm，動態彎曲壽命>10萬次，完美貼合腦組織曲面；

  • 多層微結構設計：鉑電極-絕緣層-信號傳輸線路一體化成型，降低層間阻抗。

• 工藝突破：

  • 微納米光刻技術：實現線寬/線距≤5μm的高密度線路布局，支持千通道級神經信號并行采集；

  • 等離子體增強CVD：在鉑表面生成納米多孔結構，有效表面積提升300%，阻抗降低至50kΩ@1kHz（對比傳統鉑片降低80%）；

  • 生物活性涂層：電極表面修飾PEDOT:PSS/膠原蛋白復合層，進一步優化電荷注入容量（CIC≥20mC/cm2）。

2. 性能驗證

• 體外測試：

  • 在模擬腦脊液（pH=7.4）中連續工作30天，阻抗波動<5%，無鉑層剝落；

  • 信號噪聲比（SNR）達25dB，支持0.1μV級微弱神經電位檢測。

• 活體實驗：

  • 獼猴運動皮層植入6個月后，電極-組織界面阻抗保持穩定，未引發炎癥反應；

  • 運動意圖解碼準確率提升至98.7%（對比傳統IrOx電極提高32%）。

三、應用場景與客戶價值

1. 落地場景

• 醫療領域：癲癇預警、帕金森病深部腦刺激（DBS）、癱瘓患者運動功能重建；

• 科研領域：高時空分辨率神經環路解析、類腦計算芯片信號接口；

• 消費電子：非侵入式EEG頭環、情緒識別可穿戴設備。

2. 核心價值

• 臨床優勢：

  • 長期植入安全性：通過ISO 10993生物相容性認證；

  • 術后MRI兼容性：無磁性材料避免成像偽影。

• 經濟性：

  • 采用卷對卷（R2R）制造工藝，單板成本降低40%；

  • 模塊化設計支持客戶快速定制（交期縮短至2周）。

四、技術參數對比

五、未來展望

公司將持續迭代：

1. 材料升級：開發鉑合金納米線陣列，進一步提升信號靈敏度；

2. 集成化設計：嵌入ASIC芯片實現邊緣計算，降低系統功耗；

3. 量產優化：與MEMS代工廠合作推進8英寸晶圓級批量生產。

案例總結：通過純鉑材料創新與超薄柔性結構設計，本方案攻克了腦機接口設備長期穩定性和信號保真度的核心難題，為下一代神經接口技術商業化落地提供關鍵硬件支撐。