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

近日，天津大学、北京工业大学、天津中医药大学及南方科技大学的研究人员联合开发了一款创新的八通道高压神经刺激集成电路，该电路采用双相指数波形输出和电荷平衡技术，显著提高了神经刺激的效率和安全性。

据IT之家了解，这一研究成果最新发表于《Neuroelectronics》杂志的首篇文章中，为神经调控和植入设备领域的进一步发展带来了新的机遇（DOI:10.55092/neuroelectronics20240001）。

南方科技大学深港微电子学院的余浩教授、北京工业大学电子科学与技术系的刘旭副教授以及天津大学自动化学院的金彪教授是该研究的共同通讯作者。

在神经调控领域，刺激装置的效率和安全性一直备受关注。这款设计突破了传统技术限制，可提供高达30V的高压输出，特别适用于高阻抗电极-组织界面，能够有效输送足够的电荷进行神经刺激。

为了确保长期安全使用，该芯片采用了创新的主动电荷平衡机制，精确控制每个刺激周期内的电荷传递，大大降低了残余电荷积累的风险，每周期只有0.77%的残余电荷量。这意味着在长时间神经刺激过程中，可以有效减少对组织的损伤，确保患者的安全。

设计的另一个亮点是功率效率的提升。采用指数波形输出替代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中的热量释放，为未来植入式设备的发展奠定了坚实基础。

除此之外，该芯片经过体外和体内实验的双重验证。在体外实验中，成功实现了对不同电极-组织界面模型的低残余电荷神经刺激。而在体内实验中，通过刺激大鼠的迷走神经和坐骨神经，观察到明显的肌肉收缩效应，证实了该技术在实际应用中的潜力。

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