一个任意波形神经刺激器用于临床前研究:设计和验证
Hipolito Guzman-Miranda1, Alejandro Barriga-Rivera2,3
1Department of Electronic Engineering, Universidad de Sevilla, Camino de los Descubrimientos, S/N, 41092, Sevilla, Spain.
Medical & biological engineering & computing
|December 12, 2024
概括
这项研究介绍了一种新的双通道任意波形神经刺激器,用于视觉假肢研究. 该系统使用定制电流波形精确控制神经激活,推进有针对性的电刺激疗法.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 神经科学是一个神经科学.
- 医疗器械 医疗器械
背景情况:
- 神经电刺激为各种健康状况提供治疗解决方案,包括听力损失和帕金森病.
- 精确的神经元激活对于开发先进的神经假体,如视网膜植入物至关重要.
- 任意电流波形电刺激允许选择性激活不同类型的神经元.
研究的目的:
- 设计和实施一个针对视觉假肢研究的双通道任意波形神经刺激器.
- 通过生成定制电流波形来实现目标神经元的优先激活.
- 为神经刺激应用提供一个可扩展和适应的平台.
主要方法:
- 使用现场可编程门阵列 (FPGA) 进行数字对模拟转换和电压波形生成.
- 使用修改后的Howland放大器进行电气隔离和转换为电流波形.
- 集成多重复合器用于电极短路,并使用盐水中的银电极测试了该系统.
主要成果:
- 实现了 30 kHz 的系统带宽,电压符合 ±15 V.
- 经过验证的FPGA网关,使用交易级建模测试台覆盖91.4%的线路.
- 用不同直径 (200-1000μm) 的银电极进行了成功的测试.
结论:
- 开发的双通道神经刺激器有效地产生任意电流波形,用于精确的神经激活.
- 该系统的设计具有可扩展性和适应性,为神经假肢和研究中的更广泛应用提供了潜力.
- 这项技术推动了视觉假肢和其他神经刺激疗法的发展.
