我国研究人员设计出高效神经调控芯片,推动脑机接口研发进程
查询发现,相关研究成果已于 10 月 17 日作为《Neuroelectroni g src="https://nimg.ws.126.net/?url=http://dingyue.ws.126.net/2024/1026/a6c306b7j00slyx1b006vd000i700o6g.jpg&thumbnail=660x2147483647&quality=80&type=jpg"/>
其中,南方科技大学深港微电子学院余浩教授,北京工业大学电子科学与技术系刘旭副教授,天津大学自动化学院金彪教授为共同通讯作者。
在神经调控的应用中,刺激装置的效率和安全性一直是首要考虑的问题。我国科研人员设计的这款高压神经刺激芯片突破了传统技术瓶颈,可实现 30V 高压输出,特别适用于高阻抗电极-组织界面,可为神经刺激提供足够的电荷输送。
为了确保长期使用的安全性,该芯片采用了创新的主动电荷平衡机制,通过精确控制每个刺激周期内的电荷传递,极大降低了残余电荷的积累风险,达到了每周期仅 0.77% 的残余电荷量。这意味着在进行长时间神经刺激时,能够有效减少对组织的损伤,保证患者安全。
功率效率的提升是本次设计的一大亮点。通过使用指数波形输出代替传统的恒流刺激模式,功率效率提高至 98%,不仅减少了电能消耗,还有效控制了设备在工作过程中的热量散发,为未来的植入式设备开发奠定了坚实基础。
此外,这款芯片经过体外与体内实验的双重验证。在体外测试中,与不同的电极-组织界面模型进行了广泛的模拟实验,成功实现了低残余电荷的神经刺激。
在体内实验中,通过对大鼠的迷走神经和坐骨神经进行刺激,观察到显著的肌肉收缩效果,证明了其在实际应用中的潜力。
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