中樞神經(jīng)信號(hào)獲取電路設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)和神經(jīng)生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，在神經(jīng)受損傷的生物體內(nèi)植入與之相容的集成電路芯片(即植入式神經(jīng)功能微電子恢復(fù)系統(tǒng))來代替壞死或嚴(yán)重受損的神經(jīng)束的功能，利用神經(jīng)生物電現(xiàn)象，為神經(jīng)動(dòng)作電位建立一條人工信道，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)功能恢復(fù)和重建的目的已經(jīng)成為可能并得到越來越多的重視和研究。 一個(gè)完整的中樞神經(jīng)功能微電子恢復(fù)系統(tǒng)通常包括：植入的電極、植入或是外置的信號(hào)檢測模塊和控制系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊和激勵(lì)模塊等部分。神經(jīng)信號(hào)檢測電路位于整

2、個(gè)神經(jīng)微電子恢復(fù)系統(tǒng)的最前端，也是其中最重要的電路之一。它的主要作用是從神經(jīng)電極采集的信號(hào)中提取出有用的信息，進(jìn)行放大等處理，進(jìn)而為后面的信號(hào)處理和激勵(lì)電路提供信號(hào)來源。 本論文設(shè)計(jì)了一種用于12接觸點(diǎn)卡膚電極(CuffElectrode)神經(jīng)信號(hào)檢測及處理電路和一種用于10接觸點(diǎn)劍狀電極(ShaftElectrode)神經(jīng)信號(hào)檢測的電路，并進(jìn)行了印刷電路板設(shè)計(jì)和電路測試以及大鼠脊髓神經(jīng)和坐骨神經(jīng)信號(hào)檢測動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。 卡膚

3、電極用神經(jīng)信號(hào)檢測電路包括信號(hào)放大和信號(hào)處理兩部分，放大電路共有三級(jí)，其中第二級(jí)和第三級(jí)的增益可調(diào)。信號(hào)處理部分采用有源帶通濾波器進(jìn)行濾波，以減小環(huán)境中的工頻信號(hào)干擾和信號(hào)源端可能引入的心電或肌電噪聲。電路測試結(jié)果表明：電路可以對(duì)微伏量級(jí)的信號(hào)進(jìn)行精確可控放大；大鼠坐骨神經(jīng)信號(hào)檢測動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：將卡膚電極植入大鼠體內(nèi)后，電路可以檢測到神經(jīng)信號(hào)信息。 劍狀電極用神經(jīng)信號(hào)檢測電路采用三電極分組放大，采用運(yùn)算放大器和儀器放大器組