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復(fù)旦大學(xué)自主研發(fā)全無(wú)線低功耗長(zhǎng)續(xù)航輕重量腦機(jī)接口芯片

2021-04-25 13:52:39 來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)

實(shí)驗(yàn)室中，幾只頭戴電極帽的小鼠靈活游走。電腦上同步顯示出五顏六色的波段。小鼠大腦發(fā)出的極為微弱的腦電信號(hào)被完整記錄下來(lái)。原來(lái)電極帽中藏有不如指甲蓋大的芯片。

記者24日獲悉，參展第八屆中國(guó)(上海)國(guó)際技術(shù)進(jìn)出口交易會(huì)的復(fù)旦大學(xué)的“全無(wú)線侵入式64通道腦機(jī)接口芯片模組”項(xiàng)目在上交會(huì)“十大人氣項(xiàng)目評(píng)選”中，摘得“鎮(zhèn)館之寶”稱號(hào)。

該項(xiàng)目在單芯片上集成64個(gè)信號(hào)采集通道，實(shí)現(xiàn)了4米范圍內(nèi)64通道全帶寬神經(jīng)信號(hào)24小時(shí)不間斷記錄。據(jù)介紹，該項(xiàng)目研發(fā)成功前，國(guó)際上在該領(lǐng)域尚未有成熟先例。與國(guó)外同類商用產(chǎn)品相比，功耗降低了10倍，重量不足3克，成本僅為同類產(chǎn)品的一半。

據(jù)了解，近年來(lái)，中、美、歐等國(guó)家和地區(qū)紛紛啟動(dòng)腦科學(xué)計(jì)劃。采集并分析大腦活動(dòng)的電信號(hào)，是研究大腦的一種重要手段，而腦機(jī)接口芯片，是相關(guān)科研儀器的核心部件。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，“無(wú)線”是這款芯片區(qū)別于市面同類產(chǎn)品的最大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)下，腦機(jī)接口系統(tǒng)大都需要在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物上安裝記錄裝置，裝置需通過(guò)電纜與外部記錄系統(tǒng)相連。這種連接方式限制了生物體的活動(dòng)范圍，線的糾纏與旋轉(zhuǎn)容易產(chǎn)生作用力，導(dǎo)致生物體腦部損傷。無(wú)線腦機(jī)接口芯片成功擺脫了線的束縛，更接近生物體自然狀態(tài)。

“低功耗+長(zhǎng)續(xù)航”是該芯片的另一大特點(diǎn)。許多無(wú)線技術(shù)芯片功耗較大，中途頻繁更換電池會(huì)打斷監(jiān)測(cè)過(guò)程，干擾生物體自然狀態(tài)。

經(jīng)過(guò)研發(fā)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)優(yōu)化芯片的電路設(shè)計(jì)，降低了其功耗后，這款芯片能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)連續(xù)工作，對(duì)生物體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、不間斷的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

采訪中，記者了解到，“輕量化”是一大突破。團(tuán)隊(duì)把大部分功能都集成在芯片上，將使整顆芯片面積小于16平方毫米，總重量不超過(guò)3克。

事實(shí)上，腦機(jī)接口領(lǐng)域研究的相關(guān)應(yīng)用，已在慢慢走近人們的生活，特別是醫(yī)療領(lǐng)域。據(jù)悉，以這款自研芯片為核心部件的無(wú)線腦機(jī)接口系統(tǒng)正在接受上海腦科學(xué)家的測(cè)試，有望在不久的將來(lái)，成為中國(guó)腦科學(xué)與類腦研究的利器。

復(fù)旦類腦芯片與片上智能系統(tǒng)研究院助理研究員徐玲介紹，未來(lái)，這款芯片應(yīng)用場(chǎng)景將集中在三個(gè)領(lǐng)域：認(rèn)知障礙疾病的治療、運(yùn)動(dòng)康復(fù)，以及硬件設(shè)備控制。據(jù)透露，目前，研究院正與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院合作開展靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，將電極植入猴子腦內(nèi)，無(wú)線采集多通道的腦電信號(hào)以了解癲癇病的發(fā)作機(jī)理，并實(shí)現(xiàn)預(yù)判和相關(guān)治療。此外，抑郁癥、狂躁癥、帕金森病、阿爾茨海默病等精神類疾病患者，也有望通過(guò)相關(guān)研究得到輔助治療。

該芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)核心成員呂良劍表示，芯片的優(yōu)化工作仍將繼續(xù)，團(tuán)隊(duì)也會(huì)繼續(xù)開展腦科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

標(biāo)簽：無(wú)線腦機(jī)接口芯片低功耗