[發明專利]一種神經信號無線轉錄方法及裝置

有效

• 申請號: 201310005346.6
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103908746A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 白舜;楊佳威
• 申請（專利權）人: 白舜;楊佳威
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 傅靖

技術領域

本發明涉及一種神經信號轉錄方法，以及一種結合神經信號采集芯片、神經信號刺激芯片、信號存儲器件以及它們之間的無線信號通信的裝置。

技術背景

生物個體的神經系統提供生物體的各個部位神經信號以控制生物個體的活動，同時神經系統依賴感受細胞器來感知外在的實體環境以及內在的活體環境，并以神經信號的方式傳遞給其他神經系統的細胞。由以往的神經科學領域的研究已知神經系統如何產生神經信號來運載信息的方式。但由于神經系統的復雜性，在神經科學研究領域，通過神經信號來解釋生物個體的行為模式的研究還處于初級階段。在神經系統疾病的診斷治療方面，也缺乏易用有效解決方案在大規模信號傳遞的通路中診斷確切的病變。在世界范圍逐漸積累的研究表明，可以通過采集以電信號的方式傳播的神經信號，并重新以電信號的方式施加于神經細胞，可以達到重現神經信號的作用。但由于以往技術的限制，對神經信號的采集以及刺激無法達到神經系統對信號帶寬、信息量以及有效性的要求。傳統的神經信號采集和刺激裝置都需要大型的體外設備儀器輔助植入電極進行信號采集和提供神經細胞刺激信號，這個方式極大的限制了研究方法，并很難提供長時間的體內的系統性監測和記錄。

發明內容

本發明的目的在于提出一種通過無線傳輸由信號采集芯片獲得的神經信號并存儲于外部設備、或無線傳輸到神經刺激器上的方法及應用裝置，進而實現體外對神經信號的處理、傳輸、存儲、轉換以及重現于生物個體的神經系統或生物組織的神經細胞或組織樣本。通過大規模集成電路設計的CMOS芯片，集成無線數據和供能技術，將超高密度多通道采集電路以及電流刺激電路應用于神經系統的研究、神經系統疾病的診斷治療，從而實現并滿足可重復性、便攜性、易用性、高密度、以及高效性的要求。本技術適用范圍包括但不僅限于生物體內或體外的方式采集的神經信號以無線的方式傳輸、存儲以及讀取調用。同時本技術利用神經信號刺激芯片將無線傳輸的信號重新施加于生物體內或體表的神經細胞，以達到在同一生物體（或組織）的不同時間或者不同生物體（或組織）的同一時間或者不同生物體（或組織）的不同時間，重現神經信號的目的。對于神經科學的研究、神經系統疾病的診斷治療，提供有效的解決。

本發明提出一套基于無線技術的神經信號轉錄的技術方案是：

一種神經信號無線轉錄方法，包括以下步驟：

a、通過跟神經細胞或組織接觸的電極，來采集電極周圍由神經細胞或組織產生的微電信號；

b、通過低噪放大電路來生成與電極上形成的微電信號成比例的一級放大信號；

c、通過模數轉換電路將一級放大信號轉換成數字信號；

d、將轉換得到的數字信號由無線通信傳輸到數據接收元件，同時存儲到數據接受元件的數據存儲器；

e、將d步驟中轉換得到的數字信號或者儲存于數據存儲器的數字信號轉換成電信號；

f、將電信號借由連接的跟神經細胞或組織接觸的電極刺激其附近的神經細胞或組織，由此使神經信號重現于該神經細胞或組織。

作為優選，由個體甲于某一時間點開始產生的連串完整的神經信號記錄并存儲、或再處理后，使個體甲或不同的個體乙的神經細胞或組織于相同或不同的時間重現這連串完整的或經過處理的神經信號。

作為優選，步驟c中轉換成的部分數字信號還通過數模轉換為模擬信號后反饋，與步驟b中一級放大信號進行比較，形成自校驗的信號回路。

作為優選，步驟c中轉換成的數字信號包括直流到500赫茲范圍的低頻信號及500赫茲到40000赫茲范圍的帶頻信號，所述反饋的部分數字信號為低頻信號。

一種適用于上述神經信號無線轉錄方法的神經信號無線轉錄裝置，包括信號采集芯片、信號刺激芯片、以及帶有數據接受元件的數據存儲器，信號采集芯片、信號刺激芯片分別連接有跟神經細胞或組織接觸的電極，信號采集芯片包括依次連接的獨立多采集通道電路、無線供電通信電路，單個采集通道依次包括微電信號采集低噪放大電路、模數轉換電路、數字信號處理電路，信號刺激芯片包括依次連接的無線供電通信電路、中央控制電路、以及獨立多通道刺激電路，各刺激通道均具有數模轉換電路。

作為優選，所述采集通道還設有反饋自校驗的信號回路，在微電信號采集低噪放大電路和模數轉換電路之間串接有比較器，數字信號處理電路到比較器之間設有反饋通道，反饋通道上設有數模轉換電路。