腦-機(jī)接口是在人腦與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間建立的一種不依靠大腦輸入、輸出通道（如外周神經(jīng)和肌肉組織等）的通信與控制系統(tǒng),是涉及神經(jīng)科學(xué)、微機(jī)械學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及臨床康復(fù)等領(lǐng)域的一種新興多學(xué)科交叉技術(shù),近年來已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。腦-機(jī)接口技術(shù)不僅為人與計(jì)算機(jī)等設(shè)備間提供了一種新型的交互方式,更為人類對自身的認(rèn)識與研究提供了一種有效的手段。神經(jīng)微傳感器（微電極）是腦-機(jī)接口系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,是神經(jīng)生理學(xué)解碼人腦思維過程的必要工具。基于MEMS和CMOS技術(shù)的最新發(fā)展成果,本文研究了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多維雙向可植入式神經(jīng)微電極的關(guān)鍵技術(shù)。基于該電極的微傳感系統(tǒng)可以記錄多重神經(jīng)元運(yùn)動,并可通過電刺激的手段探索包括小兒麻痹癥、帕金森綜合癥、耳聾和癲癇病等諸多頑疾的治療方法。為了實(shí)現(xiàn)電極多維、雙向、可植入式及其微電路設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)的目標(biāo),分析了神經(jīng)信號的特征,并建立了電極與神經(jīng)組織間相互作用的數(shù)學(xué)模型;在充分考慮機(jī)械生物相容性的基礎(chǔ)上,確定了電極的物理參數(shù)（探針長、寬、厚、測點(diǎn)間距）及結(jié)構(gòu)制造方法等;根據(jù)多點(diǎn)測量、雙向通信、前端信號調(diào)理等技術(shù)要求,進(jìn)行了基于單電源技術(shù)的前置信號采... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

BCI系統(tǒng)框圖

的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會影響到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如圖 1-2 所示，信號采集系統(tǒng)一神經(jīng)電極、信號隔離放大器、濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成部分，其作用是電信號、經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號作為計(jì)算機(jī)的輸入。不難看出，神經(jīng)電號采集系統(tǒng)中的敏感元件，也是最重要的組成部件，其性能很大程度上決采集信號的精度、檢測系統(tǒng)靈敏度。

1.2.2 有創(chuàng)型 BCI有創(chuàng)型 BCI，是采用直接神經(jīng)接口技術(shù)，把神經(jīng)微電極或微電極陣列通過手術(shù)植入腦顱中，直接刺激或記錄大腦神經(jīng)元信息，以實(shí)現(xiàn)和外界交流。相對無創(chuàng)檢測技術(shù)，有創(chuàng)式微傳感器因離信號源很近，具有較高的空間和頻率分辨率，并且植入電極不受肌肉運(yùn)動的影響，可以在頭部固定較長時(shí)間，具有較好的位置穩(wěn)定性，另外在對復(fù)雜中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動檢測及解碼等關(guān)鍵領(lǐng)域更具有不可替代的作用，所以在 BCI 系統(tǒng)發(fā)展到實(shí)用階段的方向上具有諸多獨(dú)特的優(yōu)勢。但是，由于微傳感器需要通過手術(shù)植入人腦，可能會導(dǎo)致感染或者腦損傷，因此具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以，可植入式微傳感器的設(shè)計(jì)和制作成為了制約BCI 系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。自 20 世紀(jì) 70 年代開始，國際上諸多研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的科學(xué)家在可植入微傳感器的設(shè)計(jì)上投入了大量精力，并取得了一系列進(jìn)展，但還存在大量問題。圖 1-3 利用 MRI 檢測腦電信號并控制機(jī)械手，from Honda Motor

【參考文獻(xiàn)】：
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