植入式脑部神经电极是脑机接口系统的重要组件,目前商业化的电极已经成功采集脑电信号或进行神经电刺激,在临床上有着广泛的应用。然而,神经电极面临着长期稳定性差的技术难题。研究表明,电极在初始植入过程中将引起较大的急性组织损伤,同时,在电极的长期植入期间,大脑的微动将带来的更多组织损伤,这些损伤引起的组织包裹是导致电极失效的根本原因。因此,对电极进行优化设计以降低其造成的组织损伤,是延长电极使用寿命的主要手段之一。本文基于电极和脑组织的力学适配性,从电极的基本参数、涂层选择、结构设计三个角度最优设计了一种新型多柄电极。仿真和实验结果均证明了该新型电极将显著降低组织损伤,有助于延长电极的长期使用寿命。首先,本文基于正交设计思想,研究了神经电极五个基本参数(针尖圆角,楔形角,电极厚度,刚度及表面摩擦系数)对脑组织微动损伤的综合影响。结果表明,电极圆角,楔形角及厚度对组织损伤具有极为显著的影响。考虑到因素间的交互作用,电极的最优参数为圆角20μm,楔形角45°,厚度40μm,杨氏模量200GPa,摩擦系数0.1。基于以上得出的最优电极参数,对涂覆有三种生物可降解涂层(丝素蛋白、海藻酸钠水凝胶和麦芽糖)的电极造成的植入损伤进行了评估。实验结果表明,相比于裸电极,三种涂层均可有效降低脑组织的植入损伤,且麦芽糖是最优选择,它在150℃时降低组织损伤的效果最为明显。最后,本文基于电极位点分布的合理性原则,并采用最优参数组合以及最优涂层方案,设计出一种新型多柄电极。分别采用数值仿真和模拟实验的方法对该新型电极的性能进行评估。结果表明,与参考电极相比,该电极的多柄结构能够有效降低脑组织的植入损伤和微动损伤。且随着电极植入体内时间的增加,该新型电极的优势更加明显,这对于临床上降低组织损伤和延长电极寿命具有重要的参考价值。