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復(fù)旦大學(xué)自主研發(fā)腦機(jī)芯片 無線、低耗能、輕量化
2021年04月25日 11:08
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  中新網(wǎng)上海4月25日電 (記者 陳靜)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。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(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,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)過程,干擾生物體自然狀態(tài)。

  經(jīng)過研發(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,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,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。(完)

  【編輯:阿琳娜】