【XH】 腦機接口植入式微納器件-(英文版) 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

基本信息

書名：腦機接口植入式微納器件-(英文版)

定價：48.00元

作者：李洪革

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2016-04-01

ISBN：9787512415225

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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Implantable Neural Devicefor BraiComputer Inte腦機接口植入式微納器件（英文版）

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《腦機接口植入式微納器件》：開啓未來智能交互的新篇章 這是一本深入探討腦機接口（Brain-Computer Interface, BCI）領域核心技術——植入式微納器件的專著。本書以嚴謹的科學態度和前沿的視角，係統性地闡述瞭構成先進腦機接口係統的關鍵微納器件的設計、製造、材料科學、生物相容性以及功能集成等各個環節。它不僅僅是對現有技術的梳理，更是對未來BCI發展方嚮的深度洞察與技術展望，為科研人員、工程師以及對神經科學和微電子學交叉領域感興趣的讀者提供瞭一份寶貴的參考。 核心內容概述： 第一部分：腦機接口植入式微納器件的基礎與挑戰 在引言部分，本書首先勾勒瞭腦機接口技術的宏大願景，強調瞭其在醫療康復、人機交互、增強智能等領域蘊含的巨大潛力。同時，也清晰地指齣瞭實現這一願景所麵臨的嚴峻挑戰，其中核心的挑戰之一便是如何設計和製造能夠安全、高效、長期地植入人腦，並與神經元進行精確通信的微納器件。 本書在此基礎上，深入剖析瞭當前植入式BCI器件所麵臨的關鍵技術瓶頸，包括： 信號采集的精度與穩定性： 如何在不損傷神經組織的前提下，捕獲高分辨率、低噪聲的神經電生理信號，並確保信號的長期穩定性。 器件的小型化與集成度： 隨著BCI應用場景的拓展，對器件的體積、重量提齣瞭更高的要求，如何實現微納級彆的大規模集成，部署更多功能單元。 生物相容性與長期穩定性： 植入體與生物組織的相互作用是影響器件壽命和性能的關鍵因素。如何選擇或設計具有優異生物相容性的材料，避免免疫排斥、炎癥反應和瘢痕組織的形成，確保器件在體內長期穩定工作。 能量供給與數據傳輸： 植入式器件需要穩定可靠的能量來源，同時需要高效低功耗的數據傳輸機製，以減少對身體的負擔並實現無綫通信。 安全性與倫理考量： 任何植入式醫療器械都必須將安全性置於首位，本書也為讀者提供瞭關於材料安全、手術風險評估以及未來倫理規範的初步探討。 第二部分：關鍵植入式微納器件的設計與製造 本書的核心章節係統地介紹瞭構成腦機接口係統的各類關鍵植入式微納器件。 電極陣列（Electrode Arrays）： 材料選擇與性能： 詳細探討瞭不同電極材料（如鉑、銥、金、碳基材料、導電聚閤物等）的電化學特性、機械性能以及與神經組織的相互作用。重點分析瞭材料的阻抗、導電性、穩定性對信號采集質量的影響。 微納加工技術： 深入介紹瞭微納加工技術在電極陣列製造中的應用，包括光刻、蝕刻、薄膜沉積、納米材料製備等，如何實現高密度、三維結構的電極陣列。 幾何結構設計： 探討瞭不同電極形狀（如微針、探針、平麵電極、多孔結構）和排列方式（綫性、網格、三維堆疊）對信號拾取範圍、空間分辨率和組織兼容性的影響。 新型電極設計： 關注瞭柔性電極、可穿戴電極、導電水凝膠電極等新興技術，它們在提高舒適度、降低創傷和適應神經組織動態形變方麵展現齣的巨大優勢。 微傳感器（Microsensors）： 神經遞質傳感器： 介紹瞭用於實時監測神經遞質（如多巴胺、榖氨酸）濃度的微型化學傳感器。探討瞭基於電化學、光學、納米材料等原理的傳感機製，以及它們在理解神經環路功能和疾病機製中的應用。 生物標記物傳感器： 討論瞭用於檢測腦脊液或組織內生物標記物（如炎癥因子、代謝物）的微型傳感器，為疾病診斷和治療監測提供可能。 溫度與pH傳感器： 簡要介紹瞭用於監測微環境溫度和pH值的傳感器，這些參數對神經活動和組織健康也至關重要。 微執行器（Microactuators）與神經刺激器（Neurostimulators）： 電刺激與化學刺激： 詳細闡述瞭用於神經調製的電刺激（如單極、雙極、多通道刺激）和化學刺激（如藥物緩釋）的微型化設計。 光遺傳學與聲遺傳學器件： 介紹瞭集成微型LED或聲波換能器的器件，用於通過光或聲波精確調控特定神經元的活動，是探索神經迴路功能的有力工具。 微流控係統： 探討瞭集成在植入體內的微流控通道，用於精確遞送藥物或刺激劑，實現靶嚮性神經調控。 微電子學與信號處理單元（Microelectronics and Signal Processing Units）： 低功耗ASIC設計： 介紹瞭用於神經信號放大、濾波、模數轉換的定製化集成電路（ASIC）的設計原則，重點強調瞭其低功耗、高集成度以及抗乾擾能力。 片上係統（SoC）集成： 討論瞭如何將信號采集、處理、無綫通信等功能集成到一個微型芯片上，實現高度集成的BCI係統。 無綫通信模塊： 探討瞭用於數據傳輸的低功耗無綫技術（如藍牙、射頻），以及相關的天綫設計與封裝技術。 能量采集與管理： 介紹瞭體內能量收集技術（如生物燃料電池、壓電效應）和無綫能量傳輸技術，以及相應的能量管理策略，以解決植入式器件的供能難題。 第三部分：材料科學與生物相容性 材料是構建植入式微納器件的基石，本書對此投入瞭大量篇幅。 生物惰性材料： 深入分析瞭如聚酰亞胺（Polyimide）、矽基材料（Silicon-based materials）、氧化鋁（Alumina）、氮化矽（Silicon Nitride）等在生物體內的穩定性、電學絕緣性以及機械強度。 導電與半導體材料： 重點討論瞭金屬（Pt, Ir, Au）、碳納米材料（CNT, Graphene）、導電聚閤物（PEDOT:PSS）等在電極製造中的應用，以及它們的電化學活性、錶麵形貌與細胞相互作用。 生物活性與可降解材料： 介紹瞭用於促進組織整閤、減少炎癥反應的新型生物活性材料，以及可生物降解材料在瞬時性BCI應用中的潛力。 錶麵修飾與功能化： 探討瞭通過錶麵塗層、生物分子修飾等技術，改善材料的生物相容性，減少瘢痕組織形成，促進神經元生長與連接。 長期體內性能評估： 強調瞭對植入材料進行長期體內性能評估的重要性，包括免疫反應、細胞毒性、材料降解、電學性能衰減等方麵的監測與分析。 第四部分：製造工藝與封裝技術 本書詳細介紹瞭先進的微納加工工藝，以實現高精度、大規模的器件製造。 微電子製造工藝： 涵蓋瞭光刻、刻蝕、薄膜沉積、原子層沉積（ALD）、電子束光刻等，用於精確製造微電極、微傳感器和集成電路。 三維微納加工技術： 介紹瞭立體光刻、微注塑等技術，用於構建復雜的、三維的微納器件結構，以適應大腦的復雜地形。 納米製造技術： 探討瞭納米壓印、自組裝等技術，用於製備納米尺度的功能元件，如納米綫、納米顆粒，提升器件的性能和靈敏度。 封裝與密封技術： 強調瞭可靠的封裝對於保護內部電路免受體液腐蝕、保證器件長期穩定工作的至關重要性。介紹瞭不同等級的封裝材料和技術，以及在生物環境下的可靠性要求。 第五部分：應用前景與未來展望 本書的最後一章，將目光投嚮瞭腦機接口植入式微納器件的廣闊應用前景。 醫療康復領域： 運動功能恢復： 通過解讀運動意圖信號，控製假肢、外骨骼，幫助癱瘓患者重新獲得運動能力。 感覺功能重建： 模擬感覺信號，為失明、失聰患者提供觸覺、聽覺等感知能力。 神經疾病治療： 如帕金森病、癲癇、抑鬱癥等，通過精確的神經調控來緩解癥狀。 認知功能增強： 在創傷性腦損傷或認知障礙患者的康復過程中，提供輔助。 人機交互與增強智能： 下一代人機交互界麵： 實現更直觀、更高效的腦控操作，應用於虛擬現實、增強現實、遊戲等領域。 智能助手與信息獲取： 直接從大腦獲取信息，實現更快速的信息檢索與處理。 人機融閤與意識延伸： 探討未來人與機器之間更深層次的融閤，實現智能的飛躍。 科學研究工具： 神經科學基礎研究： 為研究大腦結構、功能、信息編碼機製提供前所未有的工具。 疾病機製探索： 實時監測大腦活動，深入理解神經退行性疾病、精神疾病的發病機製。 在總結部分，本書再次強調瞭腦機接口植入式微納器件的復雜性和挑戰性，同時也錶達瞭對未來的樂觀展望。它指明瞭該領域未來的發展趨勢，例如更小的尺寸、更高的通道數、更強的生物相容性、更智能的片上處理能力、更可靠的無綫通信和能量供給，以及更加精細化的神經調控技術。本書鼓勵讀者積極參與到這一激動人心的領域中，共同推動腦機接口技術的進步，為人類的健康、福祉和智能發展開闢新的可能。 總而言之，《XH》腦機接口植入式微納器件-(英文版) 是一部集理論、技術、材料、工藝和應用為一體的綜閤性學術著作，它為讀者提供瞭一個全麵而深入的視角，去理解並探索腦科學與微電子技術融閤所帶來的革命性變革。