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復旦大學自主研發(fā)全無線低功耗長續(xù)航輕重量腦機接口芯片

2021-04-25 13:52:39 來源：中國新聞網(wǎng)

實驗室中，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被完整記錄下來。原來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(上海)國際技術(shù)進出口交易會的復旦大學的“全無線侵入式64通道腦機接口芯片模組”項目在上交會“十大人氣項目評選”中，摘得“鎮(zhèn)館之寶”稱號。

該項目在單芯片上集成64個信號采集通道，實現(xiàn)了4米范圍內(nèi)64通道全帶寬神經(jīng)信號24小時不間斷記錄。據(jù)介紹，該項目研發(fā)成功前，國際上在該領(lǐng)域尚未有成熟先例。與國外同類商用產(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，中、美、歐等國家和地區(qū)紛紛啟動腦科學計劃。采集并分析大腦活動的電信號，是研究大腦的一種重要手段，而腦機接口芯片，是相關(guān)科研儀器的核心部件。

據(jù)研究團隊介紹，“無線”是這款芯片區(qū)別于市面同類產(chǎn)品的最大優(yōu)勢。當下，腦機接口系統(tǒng)大都需要在實驗室動物上安裝記錄裝置，裝置需通過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范圍，線的糾纏與旋轉(zhuǎn)容易產(chǎn)生作用力，導致生物體腦部損傷。無線腦機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+長續(xù)航”是該芯片的另一大特點。許多無線技術(shù)芯片功耗較大，中途頻繁更換電池會打斷監(jiān)測過程，干擾生物體自然狀態(tài)。

經(jīng)過研發(fā)團隊重點優(yōu)化芯片的電路設計，降低了其功耗后，這款芯片能夠?qū)崿F(xiàn)24小時連續(xù)工作，對生物體進行長時間、不間斷的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

采訪中，記者了解到，“輕量化”是一大突破。團隊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3克。

事實上，腦機接口領(lǐng)域研究的相關(guān)應用，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線腦機接口系統(tǒng)正在接受上海腦科學家的測試，有望在不久的將來，成為中國腦科學與類腦研究的利器。

復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，這款芯片應用場景將集中在三個領(lǐng)域：認知障礙疾病的治療、運動康復，以及硬件設備控制。據(jù)透露，目前，研究院正與復旦大學附屬中山醫(yī)院合作開展靈長類動物實驗，將電極植入猴子腦內(nèi)，無線采集多通道的腦電信號以了解癲癇病的發(fā)作機理，并實現(xiàn)預判和相關(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，也有望通過相關(guān)研究得到輔助治療。

該芯片研發(fā)團隊核心成員呂良劍表示，芯片的優(yōu)化工作仍將繼續(xù)，團隊也會繼續(xù)開展腦科學相關(guān)領(lǐng)域的研究。

標簽：無線腦機接口芯片低功耗