植入式中枢神经恢复系统及其刺激电路的设计

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1、摘要摘要中枢神经系统的损伤特别是脊柱、脊椎的损伤是普遍的。随着微电子技术和神经生物学等相关领域的飞速发展，在神经受损伤的生物体晦植入的SOC集成电路芯片(即植入式神经功能微电子恢复系统)来恢复坏死或受损的神经束的功能。因此，用于中枢神经损伤方面的功能恢复系统和电路设计具有重要意义。植入式中枢神经功能恢复系统包括：神经微电极、信号检测电路、信号处理电路和功能电刺激电路。其中，电极是神经与电路的接口，通过电极从上端神经采集来的信号，经过处理电路对它们进行适当的分析和处理，再通过激励产生较大的输出信号，最后通过电极对下端神经进行刺激，并且这种传输是双向的。功能电刺激电路是上述系统的主要组成部

2、分之一，也是本文的主要研究对象。根据研究神经刺激的相关特性，本文设计了包含数据信号源、核心刺激电路、微电极和电源模块的刺激系统，尤其考虑了核心刺激电路的设计和实现。本文提出了反相、移相两种方案的电路实现、并且分别为卡肤电极和剑状电极设计了输出接口网络。利用本文设计的多通道的刺激电路，在三次动物试验中分别成功刺激了大鼠和兔子的脊髓、坐骨神经，得到了刺激的闷值以及对于不同刺激信号动物体的不同响应；与信号检测电路一起，实现了大鼠脊髓剪断情况下的神经功能再生；得到了大鼠坐骨神经剪断情况下的刺激的性质。动物实验的结果表明，该电路可以实现用于植入式中枢神经功能恢复系统的功能电刺激的功能。此外，本文

3、利用0．6肿的cMOs工艺设计了上述功能电刺激电路，该电路实现了满摆幅的输入输出，在5V的工作电压下，输出电阻为90Q，直流功耗小于10mw，芯片面积仅为0．5mm2。关键词：soc、中枢神经、功能再生、功能电刺激、脊髓、坐骨神经、cMos、低功耗AbstractThedamageofCe咖1NervousSyst锄，especiallytlleinjuredofspines，isv髓了poplllaLWimmequickdevelopmentmthe6eldsofMicm．elecm)nicsas、vellasNeural-biolog了itispossibletore霉Bnerat

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