秋期中研討植入式無線神經(jīng)塵埃研究

秋期中研討植入式無線神經(jīng)塵埃研究第1頁/共11頁概述通過將毫米級(jí)別的神經(jīng)塵埃植入人體的周圍神經(jīng)和肌肉，研究人員成功的獲取了神經(jīng)塵埃宿主的神經(jīng)信號(hào)神經(jīng)塵埃可以接收體外儀器發(fā)出的的超聲波，并發(fā)出反射波。反射波在體外被接收后，可以通過分析來還原植入部位的神經(jīng)信號(hào)神經(jīng)塵埃技術(shù)可以用于替代有線電極治療神經(jīng)疾病或進(jìn)行科學(xué)研究。同時(shí)，其還具有使用壽命較長、不容易感染等優(yōu)點(diǎn)2第2頁/共11頁基本結(jié)構(gòu)專有集成電路壓電傳感引線鍵合多聚物封裝

BNC接頭傳感器3第3頁/共11頁系統(tǒng)簡介（Maharbiz實(shí)驗(yàn)）外部傳感器供能、并與體內(nèi)神經(jīng)塵埃進(jìn)行遠(yuǎn)程信息交流放置在大鼠坐骨神經(jīng)上的神經(jīng)塵埃神經(jīng)塵埃基本結(jié)構(gòu)包括壓電傳感器、晶體管與一對(duì)記錄電極FPGA板，與傳感器及處理器連接4第4頁/共11頁工作原理FPGA產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)記錄神經(jīng)塵埃上的記錄電極顯示細(xì)胞外生理電位從FPGA接收激勵(lì)，收發(fā)板產(chǎn)生一系列發(fā)射脈沖。發(fā)射周期結(jié)束時(shí)，專用集成電路（ASIC）斷開發(fā)送模塊，而連接接收模塊5第5頁/共11頁工作原理D.放大發(fā)射脈沖序列E.從神經(jīng)塵埃返回傳感器的較為密集的反向散射脈沖F.放大回波波形。其中放大飽和信號(hào)與發(fā)射脈沖重疊（忽略產(chǎn)生的電饋通）6第6頁/共11頁神經(jīng)塵埃肌電圖7對(duì)大鼠腓腸肌進(jìn)行肌電記錄神經(jīng)塵埃被放置在暴露的肌肉表面，手術(shù)縫合傷口外部傳感器組與神經(jīng)塵埃通過超聲感應(yīng)，無線傳輸至分析器第7頁/共11頁神經(jīng)塵埃肌電信號(hào)處理原始采集數(shù)據(jù)與重構(gòu)肌電信號(hào)的比較B.強(qiáng)度C.功率譜密度D.電壓擬合置信度

8第8頁/共11頁參考文獻(xiàn)[1]MichelM.Maharbiz.WirelessRecordinginthePeripheralNervousSystemwithUltrasonicNeuralDust[J].Neuron,2016,91(3):529-539.[2]Strickland,Eliza.4STEPSTODUST-SIZENEURALIMPLANTS[J].IEEESpectrum,2016,15(11):14-15.[3]Bhadra,N.,andKilgore,K.L.(2005).High-frequencyelectricalconductionblockofmammalianperipheralmotornerve.MuscleNerve32,782–790.[4]Biederman,W.,Yeager,D.J.,Narevsky,N.,Leverett,L.,Neely,R.,Carmena,J.M.,Alon,E.,andRabaey,J.M.(2015).A4.78mm2fully-integratedneuromodulationSoCcombining64acquisitionchannelswithdigitalcompressionandsimultaneousdualstimulation.IEEEJ.SolidStateCircuits50