一种双向脑机接口电路的制作方法

本发明涉及神经接口电路领域，尤其涉及一种双向脑机接口电路。

背景技术：

1、目前公开更多的是对脑部神经信息的采集，而且一次只能有几十个电极同时采集脑部神经信息，对脑部神经刺激的技术公开的更少。传统的采集需要多次植入采集，多次神经刺激，不仅工作量大，还操作繁琐，容易出错，采集神经信号和接收激励信号不能保证在一个相对统一的时域里完成，会对最后的脑部神经的研究的可靠性也带来不确定性。

2、且现有的神经刺激发生器不能实现对刺激电流、时间等的精准控制。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种可支持大阵列神经电极信号采集输出和神经刺激输入的双向脑机接口电路。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种双向脑机接口电路，包括至少一个输入采集单元和至少一个神经刺激单元，所述输入采集单元包括至少一个采集通道，所述神经刺激单元包括至少一个刺激通道，其特征在于：所述采集通道包括放大器和采集选通开关，所述采集选通开关串联在电极与放大器的输入端之间，所述刺激通道包括刺激选通开关，所述刺激选通开关的一端与电极连接，刺激选通开关的另一端与神经刺激发生器连接。

3、进一步地，所述采集选通开关与控制单元连接，通过控制单元控制采集选通开关的闭合或断开；

4、所述刺激选通开关与控制单元连接，通过控制单元控制刺激选通开关的闭合或断开。

5、进一步地，所述采集通道还包括采样选通开关，所述采样选通开关的一端与放大器的输出端连接，采样选通开关的另一端为采集通道的输出端。

6、进一步地，所述采样选通开关与控制单元连接，通过控制单元控制采样选通开关的闭合或断开。

7、进一步地，本发明的双向脑机接口电路还包括ad转换单元，所述采集通道的输出端与ad转换单元的输入端连接，所述ad转换单元的输出端与数据处理单元连接。

8、进一步地，所述采集通道与刺激通道一一对应，对应的采集通道与刺激通道共用一个电极。

9、进一步地，一个神经刺激单元对应一个神经刺激发生器。

10、进一步地，所述神经刺激发生器包括正电流源产生单元和负电流源产生单元，所述正电流源产生单元的一端与正电源连接，所述正电流源产生单元的另一端经正电流选通开关与神经刺激发生器的电极连接端连接，所述负电流源产生单元的一端与负电源连接，所述负电流源产生单元的另一端经负电流选通开关与神经刺激发生器的电极连接端连接。

11、进一步地，所述正电流选通开关与第一门电路连接，所述第一门电路用于接收控制信号stim_p以及控制信号stim_en，控制正电流选通开关导通或断开，所述负电流选通开关与第二门电路连接，所述第二门电路用于接收控制信号stim_p以及控制信号stim_en，控制负电流选通开关导通或断开，同一电极对应的正电流选通开关与负电流选通开关不能同时选通；

12、控制信号stim_en和stim_p由控制单元输出，stim_en用于控制是否开启电流刺激，stim_p用于控制电流刺激的方向以及刺激的持续时间。

13、进一步地，控制单元与数据处理单元连接。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种可支持大阵列神经电极信号采集输出和神经刺激输入的双向脑机接口电路，可以有效的解决传统测海量神经信号采集的不足之处，可以实现对海量脑神经信号的同时采集或者同时刺激，操作简单，安全可靠。

15、本发明根据神经元的特点，能够实现对神经细胞的恒流刺激，刺激前后能保证神经元的电荷平衡，刺激过程中不带来其他风险。且本发明可以提供不同幅度和精度的恒定刺激电流，每个电极的电流刺激驱动都可以独立可调，可以适用于不同的神经元刺激需求。

技术特征：

1.一种双向脑机接口电路，包括至少一个输入采集单元和至少一个神经刺激单元，所述输入采集单元包括至少一个采集通道，所述神经刺激单元包括至少一个刺激通道，其特征在于：所述采集通道包括放大器和采集选通开关，所述采集选通开关串联在电极与放大器的输入端之间，所述刺激通道包括刺激选通开关，所述刺激选通开关的一端与电极连接，刺激选通开关的另一端与神经刺激发生器连接。

2.如权利要求1所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述采集选通开关与控制单元连接，通过控制单元控制采集选通开关的闭合或断开；

3.如权利要求1所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述采集通道还包括采样选通开关，所述采样选通开关的一端与放大器的输出端连接，采样选通开关的另一端为采集通道的输出端。

4.如权利要求3所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述采样选通开关与控制单元连接，通过控制单元控制采样选通开关的闭合或断开。

5.如权利要求1或3所述的双向脑机接口电路，其特征在于：还包括ad转换单元，所述采集通道的输出端与ad转换单元的输入端连接，所述ad转换单元的输出端与数据处理单元连接。

6.如权利要求1所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述采集通道与刺激通道一一对应，对应的采集通道与刺激通道共用一个电极。

7.如权利要求1所述的双向脑机接口电路，其特征在于：一个神经刺激单元对应一个神经刺激发生器。

8.如权利要求1所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述神经刺激发生器包括正电流源产生单元和负电流源产生单元，所述正电流源产生单元的一端与正电源连接，所述正电流源产生单元的另一端经正电流选通开关与神经刺激发生器的电极连接端连接，所述负电流源产生单元的一端与负电源连接，所述负电流源产生单元的另一端经负电流选通开关与神经刺激发生器的电极连接端连接。

9.如权利要求8所述的双向脑机接口电路，其特征在于：所述正电流选通开关与第一门电路连接，所述第一门电路用于接收控制信号stim_p以及控制信号stim_en，控制正电流选通开关导通或断开，所述负电流选通开关与第二门电路连接，所述第二门电路用于接收控制信号stim_p以及控制信号stim_en，控制负电流选通开关导通或断开，同一电极对应的正电流选通开关与负电流选通开关不能同时选通；

10.如权利要求2或4或9所述的双向脑机接口电路，其特征在于：控制单元与数据处理单元连接。

技术总结
本发明公开了一种双向脑机接口电路，包括至少一个输入采集单元和至少一个神经刺激单元，输入采集单元包括至少一个采集通道，神经刺激单元包括至少一个刺激通道，采集通道包括放大器和采集选通开关，采集选通开关串联在电极与放大器的输入端之间，放大器的输出端与采样选通开关的一端连接，采样选通开关的另一端与AD转换单元的输入端连接，AD转换单元的输出端与数据处理单元连接，刺激通道包括刺激选通开关，所述刺激选通开关的一端与电极连接，刺激选通开关的另一端与神经刺激发生器连接。本发明可以实现对海量脑神经信号的同时采集或者同时刺激，操作简单，安全可靠。

技术研发人员：黄立,黄晟,汪兵,倪常茂,周宇,黄玉钊
受保护的技术使用者：武汉衷华脑机融合科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22