2、神经电位传感与植入设备的射频遥测及能量收集技术

神经电位传感与植入设备的射频遥测及能量收集技术

1. 引言

在临床对癫痫等神经系统疾病的研究中，脑电（EEG）和皮质脑电图（ECoG）记录起着重要作用。然而，目前EEG记录系统因需要大规模仪器，大多仅在医院内使用。为了使这些记录系统能融入患者日常生活，小型化记录系统的需求日益凸显。本文将聚焦于ECoG和EEG信号，介绍适用于这些信号的超大规模集成电路（VLSI）接口电路，同时探讨植入设备中的射频遥测和能量收集技术。

2. EEG/ECoG的生理基础

2.1 大脑的信息处理机制

大脑是一个极其复杂的系统，不断进行着信息传递和处理。神经系统通过中枢神经系统（CNS）和周围神经系统中大量神经元集合之间的相互作用来工作。在细胞层面，神经元通过动作电位和神经放电（也称为尖峰）来传递和处理信息。当这种电活动传递到皮质表面和头皮表面时，就可以被记录和处理，以揭示信号中包含的信息。

2.2 EEG/ECoG信号的产生

EEG/ECoG是记录大脑大规模电活动动态的常用方法。头皮电极记录的活动源于皮质神经元的动作电位，一般认为ECoG和EEG信号由兴奋性突触后电位（EPSP）产生。但这些电信号中节律的起源尚未完全明确。

记录的电信号是大量神经组织中兴奋性和抑制性突触后电位（EPSP和IPSP）聚合的结果。在进行ECoG记录时，这些电位在到达皮质表面之前会经历体积传导；而在进行EEG记录时，它们会通过骨骼和组织传导，进一步导致空间信号模糊。体积传导具有空间和时间滤波的作用，会去除高频成分并掩盖单个尖峰波形。

2.3 EEG/ECoG信号的特征

大脑表面的电记录显示出具