大脑芯片植入技术给予癫痫症患者新的希望

英国利用光遗传学控制异常网络动态(CANDO)项目专为癫痫症患者研发的大脑芯片植入技术,可以有效地避免癫痫症发作时威胁生命的情况。芯片仅数微米,客户使用FINEPLACER®高精度贴片机完成芯片的植入。

在大脑里,神经细胞会产生有节奏的活动或“脑电波”。在许多神经疾病中,这些节奏因被扰乱而产生异常活动。在癫痫症中异常活动往往起源于某一点,然后经过扩散导致癫痫症发作。将近三分之一的癫痫症病例对常规药物治疗无效,并需要外科手术来移除这种病灶。然而,由于手术对大脑功能有着不可逆的损伤,因此并不适合所有病人。

始于2014年,利用光遗传学控制异常网络动态(CANDO)——纽卡斯尔大学和其他英国研究机构的联合研究项目,一直在开发一种替代治疗的方法。为了避免癫痫症病发,植入一种小型的大脑植入芯片,以调节神经的异常活动。植入体通过植入电极持续监测脑电波并利用植入光源对脑电波进行调节,从而提供精确的定时刺激。这需要通过一种安全的病毒改变病灶内的某些细胞基因,从而使它们对光敏感。该项目的目标是创造人类史上首次为癫痫患者的治疗成功试验。

微型µLED器件的电极封装

大脑植入电极的核心部分是光电极基板,基板上是尺寸作为光源的小于100µm的µLED器件以及ASIC控制元件,它们根据设计的版图封装在一起。
在早期开发阶段, CANDO在一直在为功能测试和设计优化寻找一种快速灵活的方法来建立原型制造的样品。出于研发的目的,器件通过胶粘工艺贴到基板上。然而,这种键合方式对人体内部是可行的。因此,最终的植入电极设计将依靠生物兼容性的键合方式,例如在原型制造过程中成本过高的无助焊剂金锡工艺。CANDO需要一款能够实现其它技术以替代金锡工艺的贴片机。

亚微米贴片机和治具技术

在原型制造过程中,CANDO的科学家很快意识到他们现有的贴片机无法提供所需的技术灵活性和精度。当他们面临着迫在眉睫的时间风险时,他们急着寻找一台新的设备解决方案。

结果证明我们的亚微米贴片机- FINEPLACER® lambda是最理想的设备。通过精密的光学技术精确地呈现最小的植入电极和0.5µm的贴片精度,实现了光电极基板的装配。

除此之外,我们的治具技术是成功的另一个关键因素。我们能够开发可加热的拾取和贴片吸头,使科学家能够安全地拾取最小的元器件并额外从顶部加热(除了通过加热板底部加热)。我们还提供非常方便可靠的方法来施加小体积的锡膏,即转印吸头。这个吸头从蘸胶托盘中蘸取一定的锡膏量,并将其转移到基板上,以施加精确的锡膏量。

一起完成目标

通过FINEPLACER® lambda,现在的纽卡斯尔大学有了一台专为他们具体需求配置的定制化贴片机。大脑植入电极可以通过最高精度并可重复性地封装起来。由于键合技术的灵活性(如共晶、胶粘或超声键合),设备可以快速适应设计和封装工艺。这台设备同时也可以使用于其它项目和应用。

“With regard to CANDO’s tight schedule, we guaranteed quick delivery and installation within weeks and were able to keep our promise.”

Thomas Müller
Finetech Head of Sales Europe

客户对我们售前和售后的广泛支持也留下了深刻的印象。在数次访问柏林和纽卡斯尔期间,我们一起确定了目标,并进行了各种测试。

Finetech继续与纽卡斯尔大学密切合作。我们持续性的模块和治具开发使CANDO总是能从他们的FINEPLACER® lambda中获取最大的裨益——无论是封装复杂的大脑植入电极还是完全不同的应用挑战。

2016年,我们很高兴邀请到了CANDO的博士Nikhil Ponon先生在Finetech年度微组装日上讲述了他们在FINEPLACER®设备上开发最先进的大脑植入电极的经验。

Your Sales Contact James Bishop

Finetech USA/East Coast
+1 603 627 8989
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