[發明專利]神經信號測量與刺激功能兼容的芯片及腦機接口設備

在審

• 申請號: 202111350381.2
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114224366A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 安奇;王怡珊;李燁
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/388
• 分類號: A61B5/388
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 陽方玉

本申請屬于芯片技術領域，提供了一種神經信號測量與刺激功能兼容的芯片及腦機接口設備，多個恒流刺激模塊生成多個神經刺激信號通過多個電極端口輸出至神經信號電極，并由多個神經信號電極采集神經電信號，多個固定增益放大模塊對神經電信號進行放大得到神經采樣增益信號，多個動作電位增益放大模塊分別從每路神經采樣增益信號過濾出動作電位信號，多個局部場電位增益放大模塊分別從每路神經采樣增益信號過濾出局部場電位信號，多路選擇模塊選擇其中一個信號輸出，最后依序由模數轉換模塊、數字控制模塊輸出對應的數字采樣信號，可以降低信號采集的能耗以及噪聲，從而在低耗能和低噪聲的場景下實現動作電位與局部場電位的信號采集。

技術領域

本申請屬于芯片技術領域，尤其涉及一種神經信號測量與刺激功能兼容的芯片及腦機接口設備。

背景技術

目前，很多腦機接口的研究都向閉環方向進行，既要檢測神經元信號，又要同時實現對神經組織的刺激，以達到恢復某些神經功能的目的，因此具有非常高的臨床價值。由于針對不同對象以及不同部位的刺激，腦機接口所需要的采集帶寬、增益、電流刺激大小、持續時間等都有較大差別，需要芯片各相關參數應具有較大的工作范圍，使其可以根據當前使用場景調節各參數，從而達到普適性。

目前，神經電信號的測量與刺激通常采用美國Intan公司的RHS2116芯片，盡管該芯片擁有測量和刺激功能，其結構是每一個電極端口，輸入方向是神經信號測量電路，輸出方向是刺激電路，刺激與測量共用電極，然而，現有的神經電信號的測量與刺激的應用芯片存在無法在低耗能和低噪聲的場景下實現動作電位(Action potential,動作電位信號)與局部場電位(Local field potential,局部場電位信號)的信號采集的問題。

發明內容

為了實現上述目的，本申請實施例提供一種神經信號測量與刺激功能兼容的芯片及腦機接口設備，旨在低耗能和低噪聲的場景下實現動作電位與局部場電位的信號采集。

本申請實施例第一方面提供了一種神經信號測量與刺激功能兼容的芯片，包括：

多個電極端口，用于與神經信號電極連接，并通過所述神經信號電極發送神經刺激信號以及采集神經電信號；

參考端口，用于接入參考信號；

多個恒流刺激模塊，分別與多個所述電極端口連接，用于接收電流值數據和控制信號，對所述電流值數據進行分組譯碼處理，生成多個所述神經刺激信號分別發送至多個所述電極端口；

多個固定增益放大模塊，分別與多個所述電極端口和所述參考端口連接，用于根據所述參考信號對每個所述電極端口的所述神經電信號進行放大得到神經采樣增益信號；

多個動作電位增益放大模塊，分別與多個所述固定增益放大模塊連接，用于從每路所述神經采樣增益信號中過濾出動作電位信號，并對所述動作電位信號進行放大處理得到動作電位放大信號；

多個局部場電位增益放大模塊，分別與多個所述固定增益放大模塊連接，用于從每路所述神經采樣增益信號中過濾出局部場電位信號，并對所述局部場電位信號進行放大處理得到局部場電位放大信號；

多路選擇模塊，分別與多個所述動作電位增益放大模塊以及多個所述局部場電位增益放大模塊連接，用于接收多個所述動作電位放大信號和多個所述局部場電位放大信號，并選擇其中一個信號輸出；

模數轉換模塊，用于將所述多路選擇模塊輸出的信號進行模數轉換處理，生成數字采樣信號；

數字控制模塊，與所述模數轉換模塊連接，用于控制所述數字采樣信號的輸出。

在一個實施例中，所述芯片還包括：

緩沖模塊，與所述多路選擇模塊連接，用于對所述多路選擇模塊輸出的信號進行緩沖處理。

在一個實施例中，所述動作電位增益放大模塊包括：