秋期中研讨-植入式无线神经尘埃研究.pptx

2016年秋季学期期中研讨 植入式无线神经尘埃研究 1 背景简介 植入型：小-更好的生物相 容性 无线电波对于身体内部结构 成像功能差，而几十年的超 声成像已经揭示了超声波脉 冲在穿透软组织方面的优越 性 寄望于长期拓展用于电子交 换药物装置疗法，如治疗癫 痫等脑部疾病 2 概述 通过将毫米级别的神经尘埃植入 人体的周围神经和肌肉，研究人 员成功的获取了神经尘埃宿主的 神经信号 神经尘埃可以接收体外仪器发出 的的超声波，并发出反射波。反 射波在体外被接收后，可以通过 分析来还原植入部位的神经信号 神经尘埃技术可以用于替代有线 电极治疗神经疾病或进行科学研 究。同时，其还具有使用寿命较 长、不容易感染等优点 3 基本结构 专有集成电路 压电传感 引线键合 多聚物封装 BNC接头 传感器 4 系统简介（Maharbiz实验） A. 外部传感器供能、并与体内神 经尘埃进行远程信息交流 B. 放置在大鼠坐骨神经上的神经 尘埃 C. 神经尘埃基本结构包括压电传 感器、晶体管与一对记录电极 D. FPGA板，与传感器及处理器连 接 5 工作原理 A. FPGA产生触发信号 ，启动记录 B. 神经尘埃上的记录 电极显示细胞外生 理电位 C. 从FPGA接收激励， 收发板产生一系列 发射脉冲。发射周 期结束时，专用集 成电路（ASIC）断 开发送模块，而连 接接收模块 6 工作原理 D . 放大发射脉冲序列 E . 从神经尘埃返回传 感器的较为密集的反向 散射脉冲 F . 放大回波波形。其 中放大饱和信号与发射 脉冲重叠（忽略产生的 电馈通） 7 神经尘埃肌电图 8 对大鼠腓肠肌进 行肌电记录 神经尘埃被放置 在暴露的肌肉表 面，手术缝合伤 口 外部传感器组与 神经尘埃通过超 声感应，无线传 输至分析器 神经尘埃肌电信号处理 原始采集数据与重构肌电 信号的比较 B . 强度 C . 功率谱密度 D . 电压拟合置信度 9 参考文献 1 Michel M. Maharbiz. Wireless Recording in the Peripheral Nervous System with Ultrasonic Neural DustJ. Neuron, 2016, 91(3): 529-539. 2 Strickland, Eliza. 4 STEPS TO DUST-SIZE NEURAL IMPLANTS J.IEEE Spectrum, 2016, 15(11): 14-15. 3 Bhadra, N., and Kilgore, K.L. (2005). High-frequency electrical conduction block of mammalian peripheral motor nerve. Muscle Nerve 32, 782790. 4 Biederman, W., Yeager, D.J., Narevsky, N., Leverett, L., Neely, R., Carmena, J.M., Alon, E., and Rabaey, J.M. (2015). A 4.78 mm2 fully- integrated neuromodulation SoC combining 64 acquisition channels with digital compression and simultaneo