植入式无线光接口海量神经信号传输芯片与系统研究

本课题探索光通信技术、光电子技术、微电子技术在生物医学领域的应用，研究植入式无线光接口海量神经信号记录与传输系统，研究动物组织的光学特性模型与实现经皮光学无线传输的光路拓补结构，研究植入生物体的光电器件及其驱动电路设计方法、制造工艺和封装技术，研究构成经皮光学无线传输通路的激光器、光电探测器与驱动电路、接收电路的协同设计理论和方法，分析皮肤组织对不同波段光吸收和散射特性，分析"经皮"信道的吸收和散射对传输速率、误码率的影响并建立对应的传输模型，实现高速率、低误码率、低功耗的经皮光学无线传输。.本课题的研究不仅为了解神经系统的回路结构及其功能，以及神经控制和神经修复提供重要方法和手段，为我国在植入式微型医疗设备领域形成一项自主知识产权，还将拓展光电子技术、集成电路技术在生物医学领域的应用范围，在客观上促进光电子技术和集成电路技术的发展和进步。

本课题探索光通信技术、光电子技术、微电子技术在生物医学领域的应用，研究植入式无线光接口海量神经信号记录与传输系统，研究神经信号的有效提取、记录和传输，研究植入生物体的微电极阵列、光电器件、神经信号放大器、数模转换器等的协同设计、制造工艺和封装技术，实现高速率、低误码率、低功耗的海量神经信号记录和无线传输。依据项目计划书，我们对用于植入式神经信号记录和传输的各个器件和专用集成电路均开展了深入研究，在植入式神经微电极、神经信号专用集成电路、经皮光学传输光接收芯片、在体动物实验等方面均取得了重要进展。分别研制了植入式多通道微电极阵列、柔性聚合物电极、植入式无线供能芯片、多通道神经放大器芯片、混合集成神经记录前端、逐次逼近模数转换器、光电探测器阵列、跨阻放大器、限幅放大器等，并且将关键器件和电路应用到了在体动物实验。