用于微创颅脑外科手术的可展开电极

StephanieLacour的专长是开发适应移动身体的柔性电极，提供与神经系统更可靠的连接。她的工作本质上是跨学科的。

因此，当一位神经外科医生要求Lacour和她的团队设计出用于插入人头骨的微创电极时，他们想出了一个优雅的解决方案，充分利用了他们在顺应性电极方面的专业知识，并受到软机器人驱动的启发。结果发表在《科学机器人》杂志上。

挑战?通过颅骨上的一个小孔插入一个大的皮质电极阵列，将设备部署在颅骨和大脑表面之间约1毫米的空间中，而不会损坏大脑。

“微创神经技术是提供高效、为患者量身定制疗法的基本方法，”EPFLNeuroX研究所教授StéphanieLacour说。“我们需要设计一个能够折叠的微型电极阵列，穿过头骨上的一个小孔，然后部署在皮质上方的平坦表面上。然后我们结合了软生物电子学和软机器人的概念。”

从其螺旋臂的形状，到每个臂在高度敏感的脑组织顶部的展开，这种新颖的可展开电极的每个方面都是巧妙的工程。

第一个原型由一个电极阵列组成，该电极阵列适合穿过直径2厘米的孔，但在部署时会延伸穿过直径4厘米的表面。它有六个螺旋形臂，以最大化电极阵列的表面积，从而增加与皮层接触的电极数量。直臂导致电极分布不均匀，与大脑接触的表面积较小。

有点像一只螺旋形的蝴蝶在变态之前被复杂地挤在它的茧里，电极阵列连同它的螺旋臂被整齐地折叠在一个圆柱形管内，即装载器，准备通过头骨上的小孔部署。

得益于受软机器人启发的外翻驱动机制，每个螺旋臂一次轻轻地部署在敏感的脑组织上。该研究的第一作者SuhkoSong说：“外翻机制的美妙之处在于，我们可以部署任意大小的电极，对大脑施加恒定且最小的压力。”“软体机器人社区一直对这种外翻机制非常感兴趣，因为它受到了生物启发。这种外翻机制可以模拟树根的生长，并且在树根可以生长多少方面没有限制。”

电极阵列实际上看起来像一种橡胶手套，每个螺旋形手指的一侧都有柔性电极图案。手套是倒置的，或从里到外翻转，并折叠在圆柱形装载器的内部。为了部署，液体被注入每个倒置的手指，一次一个，将倒置的手指向右转出，因为它在大脑上展开。

宋还探索了将电极臂卷起作为部署策略的想法。但是手臂越长，卷起来的时候就会越粗。如果卷起的电极变得太厚，那么它不可避免地会在头骨和大脑之间占据太多空间，从而对脑组织施加危险的压力。

电极图案是通过将柔性金蒸发到非常柔顺的弹性体材料上而制成的。

到目前为止，可展开的电极阵列已经在小型猪身上成功进行了测试。软神经技术现在将由NeurosoftBioelectronics进行扩展，NeurosoftBioelectronics是EPFL从软生物电子接口实验室分拆出来的，它将领导其临床转化。