腦機接口植入式微納器件（英文版） [Implantable Neural Devicefor Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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李洪革 著

圖書標籤:

• 腦機接口
• 植入式器件
• 微納技術
• 神經工程
• 生物醫學工程
• 神經科學
• 微電子
• 信號處理
• 生物傳感器
• 醫療器械

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512415225

版次：1

商品編碼：11909356

包裝：平裝

外文名稱：Implantable Neural Devicefor Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

內容簡介

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

前言/序言

《腦機接口植入式微納器件：解構與前沿探索》 本書旨在深入剖析腦機接口（BCI）領域中至關重要的組成部分——植入式微納器件。我們將從基礎原理齣發，層層遞進，揭示這些微小而強大的設備如何成為連接人腦與外部世界的橋梁，以及它們在未來的醫學、康復、科研乃至人機交互等方麵所展現齣的顛覆性潛力。本書不對任何具體齣版物的核心內容進行闡述，而是聚焦於該領域通用的科學原理、關鍵技術挑戰、發展脈絡以及廣闊的應用前景，力求為讀者構建一個全麵而深刻的認知框架。 第一章：腦機接口的原理基石與器件演進 腦機接口（BCI）的核心在於理解並解讀大腦産生的生物電信號，並將其轉化為可執行的指令。這一過程的實現離不開對神經生理學、信號處理、材料科學以及微電子工程等多學科知識的綜閤運用。本章將首先迴顧大腦如何産生電信號，包括神經元的放電機製、突觸傳遞以及大規模神經活動的群體編碼等基本生物學原理。在此基礎上，我們將探討不同類型的腦信號（如局部場電位LFP、動作電位、腦電圖EEG等）及其各自的特點和信息價值。 緊接著，本章將梳理植入式BCI器件的發展曆程。從早期相對笨重、侵入性較大的電極係統，到如今追求高精度、低創傷的微納級器件，這一演進過程本身就充滿瞭技術創新的驅動。我們將介紹早期植入電極的材料選擇、設計理念及其局限性，為理解當前微納器件的優勢和必要性奠定基礎。重點將放在微納技術如何剋服早期設計的瓶頸，實現更精細、更穩定的神經信號采集，以及如何最小化對腦組織的損傷。 第二章：植入式微納器件的關鍵技術挑戰與解決方案 植入式微納器件的設計與製造麵臨著一係列嚴峻的技術挑戰。本章將逐一剖析這些挑戰，並介紹當前科研和工程領域為應對這些挑戰所提齣的創新性解決方案。 生物相容性與長期穩定性： 任何植入體在進入體內後，都需要與周圍的生物組織和諧共存，避免引發免疫排斥、炎癥反應或縴維化包膜形成，這些都會嚴重影響器件的長期功能。本章將深入探討生物材料的選擇，例如惰性金屬（如鉑、銥）、導電聚閤物、生物陶瓷等，以及錶麵改性技術（如生物活性塗層、納米顆粒修飾）如何增強器件的生物相容性。同時，研究人員正在開發能夠模擬天然組織環境的柔性材料和仿生結構，以促進神經元的生長和整閤。 高密度、高通道數的信號采集： 為瞭更全麵、更精細地捕捉大腦活動，BCI器件需要具備高密度、高通道數的信號采集能力。本章將介紹微納加工技術，如光刻、蝕刻、薄膜沉積等，如何實現微米乃至納米級彆的電極陣列。我們將探討三維電極陣列、神經塵埃（neural dust）等新型結構的設計原理，以及它們如何大幅提升信號采集的空間分辨率和效率。 信號傳輸與功耗管理： 植入式器件需要將采集到的海量神經信號傳輸到體外進行解碼，同時自身也需要能源供應。無綫傳輸技術（如射頻、超聲波）是解決有綫連接帶來的不便和感染風險的關鍵。本章將分析不同無綫傳輸方案的優缺點，包括數據速率、功耗、穿透深度等。此外，微能量采集技術（如壓電、熱電、光伏）和高效的低功耗集成電路設計，也是實現器件長期自主運行的重要方嚮。 微創植入技術： 降低植入手術的創傷性是推廣BCI技術的重要前提。本章將介紹微納器件與先進手術技術的結閤，例如機器人輔助手術、微創導管技術，以及能夠實現“即插即用”的自導航或自展開式植入設計。同時，我們將探討如何通過優化器件的形態、尺寸和力學性能，使其更容易被組織接受，減少術後並發癥。 第三章：先進材料與製造工藝的革新 微納器件的性能和可靠性在很大程度上取決於其所采用的材料和製造工藝。本章將聚焦於材料科學和微納加工領域的最新進展，這些進展正以前所未有的方式推動著BCI器件的發展。 柔性與彈性電子材料： 傳統剛性電極易對腦組織造成機械損傷，限製瞭信號的穩定性和長期性能。本章將深入探討聚閤物基底、金屬納米綫、石墨烯、碳納米管等柔性材料在植入式器件中的應用。我們將分析這些材料如何實現與大腦組織更佳的力學匹配，提高器件的靈活性和舒適度，從而實現更長久的穩定工作。 微納加工技術的精進： 光刻、電子束刻蝕、聚焦離子束刻蝕、三維打印等先進微納加工技術，使得製造齣結構精巧、功能集成的微納器件成為可能。本章將介紹這些技術如何實現超高密度的電極陣列、微流控通道（用於藥物輸送或樣本采集）、集成傳感器等復雜功能。我們將討論納米製造技術在提高器件精度、降低製造成本方麵的作用。 生物傳感與刺激集成： 除瞭神經信號采集，未來的植入式器件還將集成更多的生物傳感和神經調控功能。本章將探討如何將微型化的生物傳感器（用於檢測神經遞質、pH值等）與電極集成，實現對大腦生理狀態的更全麵監測。同時，我們將介紹微納級神經刺激技術，如電刺激、光刺激（光遺傳學）的原理及其在治療神經係統疾病中的應用潛力。 第四章：腦機接口植入式微納器件的應用前景與未來展望 植入式微納器件的齣現，為解決諸多人類健康和認知挑戰打開瞭新的大門。本章將描繪這些器件在不同領域的廣闊應用前景，並展望未來的發展趨勢。 醫療與康復： 神經假體與運動功能恢復： 對於癱瘓患者，植入式BCI器件能夠實時解讀運動意圖，並驅動外部的機械臂、外骨骼或功能性電刺激係統，幫助患者重新獲得運動能力。本章將探討高密度、雙嚮（感知反饋）BCI在精細運動控製中的作用。 神經退行性疾病的治療與監測： 對於帕金森病、阿爾茨海默病等神經退行性疾病，植入式器件有望實現對病變區域的精確監測，並提供神經調控治療，如深部腦刺激（DBS）的智能化升級，甚至潛在的神經再生促進。 感知功能重建： 通過解讀視覺皮層或聽覺皮層的信號，BCI器件可以驅動人工視網膜或人工耳蝸，幫助失明或失聰患者恢復部分感知能力。 癲癇的精準監測與乾預： 植入式器件能夠實時監測腦電活動，精確預測癲癇發作，並及時進行乾預，提高患者的生活質量。 科學研究與探索： 神經科學基礎研究： 高密度、高分辨率的植入式器件為神經科學傢提供瞭前所未有的工具，以更精細的尺度研究大腦的學習、記憶、決策等高級認知功能的神經機製。 精神疾病的理解與治療： 通過深入研究精神疾病患者大腦活動的異常模式，有望開發更精準的診斷方法和靶嚮治療策略。 人機交互的未來： 無縫的思維控製： 隨著技術的成熟，BCI有望實現更直觀、更高效的人機交互，例如用意念控製計算機、智能傢居，甚至虛擬現實環境。 認知增強： 盡管涉及倫理問題，但未來BCI在認知增強方麵的潛力也不容忽視，例如提升學習效率、記憶能力等。 第五章：倫理、安全與監管挑戰 伴隨著技術的飛速發展，植入式BCI器件也引發瞭一係列重要的倫理、安全和監管問題。本章將對此進行深入探討，以期在技術發展的同時，為負責任的創新提供指引。 數據隱私與安全： 大腦信號是高度私密的信息，如何確保這些數據在采集、傳輸、存儲和處理過程中的安全性，防止未經授權的訪問和濫用，是至關重要的議題。 自主性與意願： 隨著BCI技術的發展，需要謹慎考慮其對個體自主性和自由意願的影響，尤其是在涉及決策輔助或行為乾預的場景下。 公平性與可及性： 如何確保BCI技術的益處能夠公平地惠及所有人，避免齣現數字鴻溝或技術加劇社會不平等，是需要提前規劃的問題。 安全性評估與長期監測： 植入式器件的長期安全性需要通過嚴格的臨床前和臨床試驗進行評估，並且需要建立完善的長期監測和隨訪機製，及時發現和處理潛在的風險。 監管框架的建立： 針對新興的BCI技術，需要建立適應性的監管框架，以平衡創新激勵與風險防範，確保技術的健康發展。 結論： 植入式微納器件作為腦機接口的核心技術載體，正以前所未有的速度和深度改變著我們對大腦的理解以及與外部世界的互動方式。本書通過對基礎原理、關鍵技術、材料革新、應用前景以及倫理挑戰的全麵梳理，旨在為所有關注這一顛覆性技術領域的讀者提供一個堅實而廣闊的知識平颱。未來，隨著跨學科的不斷融閤和技術的持續突破，植入式微納器件必將繼續在修復、增強、探索人類潛能的道路上，書寫更加輝煌的篇章。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對人機交互的終極形態充滿好奇的科技愛好者，我經常關注腦機接口的最新動態。《Implantable Neural Device for Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition》這個書名，聽起來就像是一本深入解析如何構建能夠與我們大腦直接溝通的微型化裝置的專業指南。我腦海中浮現的是那些微小的、可能比頭發絲還細的“探針”，它們被植入大腦皮層，如同無數雙靈巧的“耳朵”，捕捉著神經元發齣的細微電信號。書中很可能詳細介紹瞭這些器件的設計理念，比如如何選擇閤適的材料來保證生物相容性，如何設計微電極的陣列以覆蓋更廣泛的區域，以及如何確保信號采集的精度和信噪比。 我期待書中能夠解答許多我關於BCI技術應用的疑問。例如，這些植入式器件在實際應用中會遇到哪些技術難題？如何實現信號的無綫傳輸和能量供應？如何保護大腦免受感染和損傷？書中是否會涉及對神經信號的解碼技術，比如如何將復雜的神經活動轉化為可執行的指令，從而控製外部設備，例如機械臂、電腦光標，甚至是一些高科技的假肢？我尤其感興趣的是，這本書是否會探討這種植入式技術在改善神經係統疾病患者生活質量方麵的潛力，例如幫助阿爾茨海默癥患者恢復記憶，或者為帕金森病患者提供更有效的運動控製解決方案。

評分☆☆☆☆☆

對那些熱衷於探索人體奧秘，並對未來科技發展抱有無限遐想的讀者而言，《Implantable Neural Device for Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition》這個書名本身就帶著一股科學的神秘感和前沿的吸引力。我腦海中浮現的，是一幅描繪著微觀世界裏，無數精巧的“傳感器”被小心翼翼地植入大腦，然後將大腦深處的思想、感覺，甚至是潛意識的信號，轉化為電子脈衝，進而與外部世界進行實時互動的宏大圖景。這本書大概率會以一種引人入勝的方式，揭示這個過程背後的科學原理和工程挑戰。 我設想書中會用大量圖示和案例，來解釋這些微納器件是如何做到如此精準地“傾聽”神經元語言的，以及如何巧妙地繞過大腦的天然屏障。也許會介紹一些正在進行中的突破性研究，比如那些能夠幫助癱瘓病人重新獲得行動能力，或者能夠讓失語者重新發齣聲音的植入式係統。我特彆好奇書中是否會涉及這些器件的“智能”層麵，即它們不僅僅是被動地采集信號，而是能夠通過學習和適應，與大腦建立更深層次的共生關係，甚至在一定程度上“理解”和“預測”大腦的活動。這本書似乎提供瞭一個窺視未來人類與技術融閤新紀元的窗口。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對技術革新充滿熱情的研究者，我曾幾何時聽聞一本關於“腦機接口植入式微納器件”的書籍，其英文名稱為《Implantable Neural Device for Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition》。即便尚未深入閱讀，僅憑書名便能感知其內容之硬核與前瞻。在當前人工智能蓬勃發展，而生物技術同樣日新月異的時代，腦機接口無疑是連接兩者的關鍵橋梁，而植入式微納器件則是實現這一橋梁的基石。我推測這本書會詳盡地闡述構建這些微型化、高集成度神經接口所需的物理、化學、材料學以及電子工程等跨學科知識。 我預想書中會涉及納米材料在神經接口設計中的應用，例如利用石墨烯、碳納米管等材料提升信號采集的靈敏度和帶寬，抑或是開發新型生物相容性聚閤物以減少免疫反應和組織損傷。更進一步，書中或許會探討微納製造工藝的最新進展，如3D打印、微流控技術等，如何幫助科學傢們製造齣更加復雜、多功能且定製化的神經器件。對於那些緻力於將實驗室研究成果轉化為實際臨床應用的工程師和醫生來說，本書的價值將不可估量，因為它很可能提供瞭從設計理念到原型製造，乃至初步的動物實驗驗證的全鏈條技術指導。

評分☆☆☆☆☆

這本《腦機接口植入式微納器件（英文版）》似乎是一本專注於腦機接口（BCI）領域前沿技術，特彆是植入式微納器件的書籍。作為一名對腦科學和生物電子學交叉領域充滿好奇的讀者，我首先被書名中“植入式微納器件”這個概念所吸引。我一直在關注BCI的最新發展，並對如何通過微創甚至無創的方式實現人腦與外部設備的信號交互感到著迷。這本書很可能深入探討瞭製造這些微小、精密的器件所麵臨的挑戰，例如材料選擇、生物相容性、微加工技術，以及如何確保它們在長期植入後能夠穩定、高效地工作。 我想象書中會詳細介紹各種類型的植入式微納器件，比如微電極陣列、神經探針、甚至是更先進的柔性或可生物降解的器件。這些器件是如何被設計來捕捉神經信號的？它們的結構和功能又是如何與神經元相互作用的？書中是否會包含具體的案例研究，展示這些器件如何在動物模型或人體試驗中得到應用？例如，它們是如何被用於解碼運動意圖，從而驅動假肢，或者如何被用於監測和治療癲癇等神經係統疾病。我尤其期待瞭解如何解決器件的長期穩定性和安全性問題，這對於臨床應用至關重要。

評分☆☆☆☆☆

當我在書架上看到《Implantable Neural Device for Brain Computer Interactive Microsystem Acquisition》時，我的第一反應是，這絕對是一本能夠引領科技前沿的著作。腦機接口，特彆是那些需要植入體內的微納器件，代錶瞭人機交互的終極挑戰和最令人興奮的突破方嚮。我推測本書會以一種嚴謹但又不失趣味的方式，嚮讀者展示這一領域的核心技術和最新進展。它可能不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於未來如何重塑人機關係的哲學思考。 我想象書中會深入剖析構成植入式微納器件的各個關鍵技術環節。從材料科學的角度，它可能詳細介紹如何開發具有優異導電性、柔韌性、穩定性和生物相容性的納米材料，以確保器件能夠長期安全地植入人體。從工程製造的角度，它或許會深入探討微納加工技術，如光刻、刻蝕、薄膜沉積等，如何將復雜的電路設計轉化為可執行的微觀器件。此外，書中很可能還會涵蓋信號處理和解碼算法，解釋如何從復雜的神經信號中提取有用的信息，以及如何實現人腦與外部設備之間的雙嚮通信。這本書仿佛是一把鑰匙，能夠打開理解我們大腦內部運作機製以及如何與之建立直接聯係的大門。