傳感器技術(shù)的發(fā)展

時間：2022-12-13作者：佛山市邁迪克醫(yī)療器械有限公司瀏覽：117

從廣義上講，腦機(jī)接口的目標(biāo)是從生物體內(nèi)的神經(jīng)元中提取信息，并將這些信息傳遞給人工設(shè)備。其中，測量神經(jīng)活動是關(guān)鍵的第一步。

有多種技術(shù)可用于執(zhí)行這些測量。目前，大多數(shù)非侵入性腦機(jī)接口系統(tǒng)使用腦電圖 (EEG)技術(shù)。而在侵入性腦機(jī)接口系統(tǒng)中，較常見的技術(shù)是在大腦表面或通過皮質(zhì)內(nèi)電極陣列植入電極。

在這兩類測量方式之外，還有一些或成熟或新興的測量方法，有的只在體外或動物模型中進(jìn)行了，有的已經(jīng)在人體中和驗證。下圖展示了一些當(dāng)前可用的測量技術(shù)以及它們的優(yōu)缺點。

當(dāng)前正在運用的腦機(jī)接口技術(shù)

腦機(jī)接口的傳感器模式及其優(yōu)缺點

非侵入性技術(shù)

腦電圖 (EEG)

EEG 是記錄頭皮的腦電活動。1929 年，奧地利精神病學(xué)家 Hans Berger **記錄了人類腦電圖。

EEG 測量在大腦神經(jīng)元內(nèi)流動的離子電生的電極之間的電位差。人們認(rèn)為，使用傳統(tǒng)電極檢測 EEG 信號需要大約一百萬個神經(jīng)元一致或接近一致地放電。這樣就可以用亞毫秒時間記錄腦電圖，但空間分辨率約為 3.0 cm。

由 EEG 測量的大腦產(chǎn)生的活動通常小于由肌肉活動或外部來源產(chǎn)生的共存場。因此，需要信號處理技術(shù)來濾除這些信號偽影。

即使空間分辨率較差，EEG 仍然是臨床環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)做法，應(yīng)用在癲癇診斷和腦機(jī)接口等研究中。近年來，電極、信號采集硬件和信號處理軟件經(jīng)歷了重大改進(jìn)，使 EEG 得到了新的發(fā)展。例如，傳統(tǒng)的采集系統(tǒng)使用基于凝膠的電極來提高記錄信號的信噪比。

為了提高這種技術(shù)在面向消費者的應(yīng)用中的可用性，開發(fā)者們越發(fā)偏向開發(fā)基于干電極的腦電圖系統(tǒng)以及無線便攜式系統(tǒng)。

腦磁圖 (MEG)

該技術(shù)利用**導(dǎo)**干涉裝置 (SQUID)，該裝置對神經(jīng)元活動期間產(chǎn)生的磁干擾較為敏感 。該設(shè)備可以無創(chuàng)檢測頭皮周圍（約 50-500 英尺）的神經(jīng)活動產(chǎn)生的磁場信號?，F(xiàn)代 MEG 設(shè)備通常采用由 300 多個 SQUID 組成的頭盔狀傳感器陣列，系統(tǒng)排列著，覆蓋整個頭皮。

功能性近紅外光譜 (fNIRS)

NIRS是一種非侵入性大腦監(jiān)測技術(shù)，它通過光學(xué)技術(shù)檢測皮質(zhì)血流動力學(xué)反應(yīng)的變化，這可以反映人類感知、認(rèn)知和運動的功能。這是一種正在快速發(fā)展的神經(jīng)成像工具。

**便攜可穿戴和無線fNIRS傳感器已經(jīng)打破了傳統(tǒng)神經(jīng)成像方法的限制。但是，這些方法以犧牲生態(tài)有效性為代價，對實驗方案、數(shù)據(jù)收集設(shè)置和任務(wù)條件施加了限制。神經(jīng)人體工程學(xué)等建議倡導(dǎo)在自然環(huán)境中測量大腦功能，fNIRS是能滿足這一目標(biāo)的傳感器之一。

未來的 fNIRS 系統(tǒng)預(yù)計將強(qiáng)調(diào)兩種類型：

i) **便攜、可穿戴傳感器，允許在我們的日常生活中進(jìn)行連續(xù)和無處不在的測量。

ii) 高密度和功能豐富的系統(tǒng)，可測量整個頭部，但配備大型硬件和系統(tǒng)。

fNIRS 的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是它易于與 EEG 等其他模式集成。多模態(tài)測量，特別是 fNIRS+EEG已經(jīng)成為一種廣泛使用的方法，因為它已被證明比任何單獨的模態(tài)能提供更多的信息。同樣，fNIRS 還有很大潛力與神經(jīng) ** 模式結(jié)合。由于 fNIRS 依賴于光學(xué)特性，因此 tDCS 和 TMS 沒有系統(tǒng)性干擾，可以同時用于研究 tDCS 和 TMS 在連續(xù) ** 之前、期間和之后對皮層的影響 。


佛山市邁迪克醫(yī)療器械有限公司專注于吻合器,電切環(huán)耗材,ETHICON刀頭等

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  詞條說明

• 醫(yī)療器械的發(fā)展歷史

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