[发明专利]神经信号测量与刺激功能兼容的芯片及脑机接口设备

说明书

本申请属于芯片技术领域，提供了一种神经信号测量与刺激功能兼容的芯片及脑机接口设备，多个恒流刺激模块生成多个神经刺激信号通过多个电极端口输出至神经信号电极，并由多个神经信号电极采集神经电信号，多个固定增益放大模块对神经电信号进行放大得到神经采样增益信号，多个动作电位增益放大模块分别从每路神经采样增益信号过滤出动作电位信号，多个局部场电位增益放大模块分别从每路神经采样增益信号过滤出局部场电位信号，多路选择模块选择其中一个信号输出，最后依序由模数转换模块、数字控制模块输出对应的数字采样信号，可以降低信号采集的能耗以及噪声，从而在低耗能和低噪声的场景下实现动作电位与局部场电位的信号采集。

技术领域

本申请属于芯片技术领域，尤其涉及一种神经信号测量与刺激功能兼容的芯片及脑机接口设备。

背景技术

目前，很多脑机接口的研究都向闭环方向进行，既要检测神经元信号，又要同时实现对神经组织的刺激，以达到恢复某些神经功能的目的，因此具有非常高的临床价值。由于针对不同对象以及不同部位的刺激，脑机接口所需要的采集带宽、增益、电流刺激大小、持续时间等都有较大差别，需要芯片各相关参数应具有较大的工作范围，使其可以根据当前使用场景调节各参数，从而达到普适性。

目前，神经电信号的测量与刺激通常采用美国Intan公司的RHS2116芯片，尽管该芯片拥有测量和刺激功能，其结构是每一个电极端口，输入方向是神经信号测量电路，输出方向是刺激电路，刺激与测量共用电极，然而，现有的神经电信号的测量与刺激的应用芯片存在无法在低耗能和低噪声的场景下实现动作电位(Action potential,动作电位信号)与局部场电位(Local field potential,局部场电位信号)的信号采集的问题。

发明内容

为了实现上述目的，本申请实施例提供一种神经信号测量与刺激功能兼容的芯片及脑机接口设备，旨在低耗能和低噪声的场景下实现动作电位与局部场电位的信号采集。

本申请实施例第一方面提供了一种神经信号测量与刺激功能兼容的芯片，包括：

多个电极端口，用于与神经信号电极连接，并通过所述神经信号电极发送神经刺激信号以及采集神经电信号；

参考端口，用于接入参考信号；

多个恒流刺激模块，分别与多个所述电极端口连接，用于接收电流值数据和控制信号，对所述电流值数据进行分组译码处理，生成多个所述神经刺激信号分别发送至多个所述电极端口；

多个固定增益放大模块，分别与多个所述电极端口和所述参考端口连接，用于根据所述参考信号对每个所述电极端口的所述神经电信号进行放大得到神经采样增益信号；

多个动作电位增益放大模块，分别与多个所述固定增益放大模块连接，用于从每路所述神经采样增益信号中过滤出动作电位信号，并对所述动作电位信号进行放大处理得到动作电位放大信号；

多个局部场电位增益放大模块，分别与多个所述固定增益放大模块连接，用于从每路所述神经采样增益信号中过滤出局部场电位信号，并对所述局部场电位信号进行放大处理得到局部场电位放大信号；

多路选择模块，分别与多个所述动作电位增益放大模块以及多个所述局部场电位增益放大模块连接，用于接收多个所述动作电位放大信号和多个所述局部场电位放大信号，并选择其中一个信号输出；

模数转换模块，用于将所述多路选择模块输出的信号进行模数转换处理，生成数字采样信号；

数字控制模块，与所述模数转换模块连接，用于控制所述数字采样信号的输出。

在一个实施例中，所述芯片还包括：

缓冲模块，与所述多路选择模块连接，用于对所述多路选择模块输出的信号进行缓冲处理。

在一个实施例中，所述动作电位增益放大模块包括：