项目负责人刘骁,复旦大学信息科学与工程学院教授、博导,国家海外高层次人才青年项目获得者。主持了中国、英国、日本、美国共10余项侵入式神经调控芯片和可穿戴式的智能医疗电子系统的研发。2018年被英国工程与物理科学研究院授予UK Research and Innovation Fellow。
2021年获得日本大川研究助成奖、国家自然科学基金外国优秀青年学者研究基金。研究方向包括脑机接口系统、神经调控、医疗芯片设计和可穿戴式电子设备。
课题组具有微电子、神经科学、生物等多学科交叉背景,长期从事面向医疗应用的芯片、微系统和可穿戴式电子的设计和研发,与国内外高校和工业界均保持紧密合作。
项目领域:脑机接口芯片、人工智能、侵入式脑电信号记录和神经调控、传感器及可穿戴式电子设备。
项目名称:脑力改变世界,国产芯片,掌握未来科技!
项目背景:美国超级富豪伊隆.马斯克(Elon Musk)年初发文,他共同创办的神经科学公司Neuralink首度完成人体实验,将大脑芯片成功植入一名患者体内。并且表示,该名患者的术后复原状况良好。Neuralink的技术开创了脑机接口领域的新局面,为治疗神经疾病、增强人类智能、促进人机融合等方面提供了前所未有的可能性。
项目内容:在科技部2030“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金和上海市市级重大专项的支持下,课题组研发了256通道神经信号采集芯片,已经完成芯片前期动物实验,并且与多家医院合作准备开展临床前研究。
256通道神经信号采集芯片裸片
除了前述侵入式脑神经信号芯片,课题组在电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)技术上也有突出的研究。课题组自研的肺功能监护系统是一种穿戴式实时肺功能监测装置。该装置是利用EIT芯片在皮肤表面注入微小的电流,测量肺部不同区域的电阻变化,通过人工智能的算法提供有关气体在肺部的分布和通气情况的信息。该装置可用在早产儿或是重症监护病人等不宜移动或是无法接受辐射检测,但是需要实时监控肺部通气情况的受试者。
另外,课题组也将EIT技术应用于手势识别和膀胱充盈度检测上。通过检测肌肉和神经组织的电阻率变化,EIT芯片可以实现对手势的高精度识别。接着EIT芯片可以与其他传感器数据进行融合,如惯性传感器、压力传感器等,以获取更加全面的手势信息。通过融合多模态信息,可以提高手势识别的准确性和鲁棒性,进而驱动或/和控制假肢动作。为假肢用户提供更加精准、自然和个性化的控制方式,从而提升了假肢的控制性能和用户体验。
项目总结:随着侵入式脑机接口芯片及EIT技术的发展,国产化取代进口具有重要的战略意义,不仅可以推动技术创新和产业发展,还可以提高国家在该领域的安全性和竞争力。