一套完整半侵入式脑机接口系统由体内植入单元、体外主机单元、软件算法模块三大部分协同构成,共同完成神经信号采集、预处理、AI 解码、指令输出,部分系统同时支持闭环神经调控输出。爱脑网(aieno.cn)技术解析板块拆解半侵入式脑机接口系统完整链路,梳理硬件、软件、算法各模块功能,方便研发人员、产业投资人理解整套系统工作逻辑。
1. 体内植入单元(植入体)
体内植入单元是半侵入式脑机接口系统的核心硬件,包含电极阵列、信号采集芯片、无线通信模组、能量接收单元。
电极阵列:根据技术路线不同,分为硬膜外柔性电极、硬脑膜下 ECoG 电极、血管支架电极;材料选用生物相容柔性材料,防止体内排异。硬膜外方案电极贴附硬脑膜外,不刺入脑组织;血管介入式电极集成在血管支架上,随导管送入颅内血管。
采集芯片:完成微弱脑电信号放大、滤波、模数转换;植入体体积严格控制,降低颅骨内占位、发热风险。
无线模块:半侵入式脑机接口主流采用无线耦合传输,避免导线穿出头皮带来感染风险,将数字化脑电数据向外传输,同时接收体外无线供电能量。
2. 体外主机单元
体外单元包含无线供电发射线圈、信号接收设备、便携主机。体外线圈贴附头皮外部,通过电磁耦合向体内植入单元供电、双向传输数据;便携主机负责数据中转存储,可对接电脑、康复机器人、康复手套等终端外设,把脑机解码指令输出给外部设备。
3. 软件与 AI 算法模块
半侵入式脑机接口系统软件算法链路分为四步: 1)信号预处理:去除工频干扰、运动伪迹噪声; 2)特征提取:从皮层脑电信号中提取运动意图相关信号特征; 3)AI 意图解码:把神经特征翻译成光标移动、手部控制等机器指令; 4)闭环反馈:部分系统实现闭环,将反馈刺激回传给使用者,形成完整脑机闭环。
整套半侵入式脑机接口系统不是简单硬件堆叠,电极硬件、无线电路、解码算法三者需要深度适配。例如国内 NEO 系统、北脑一号半侵入式脑机接口系统,全部完成硬件‑算法一体化开发,针对硬膜外信号特征做专门算法优化人民网。
FAQ
Q:半侵入式脑机接口系统可以取出来吗? A:植入单元为可取出医疗器械,可通过二次手术完成设备取出。
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