【XH】 脑机接口植入式微纳器件-(英文版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李洪革 著

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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512415225

商品编码：29489894813

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：脑机接口植入式微纳器件-(英文版)

定价：48.00元

作者：李洪革

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787512415225

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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Implantable Neural Devicefor BraiComputer Inte脑机接口植入式微纳器件（英文版）

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《脑机接口植入式微纳器件》：开启未来智能交互的新篇章 这是一本深入探讨脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）领域核心技术——植入式微纳器件的专著。本书以严谨的科学态度和前沿的视角，系统性地阐述了构成先进脑机接口系统的关键微纳器件的设计、制造、材料科学、生物相容性以及功能集成等各个环节。它不仅仅是对现有技术的梳理，更是对未来BCI发展方向的深度洞察与技术展望，为科研人员、工程师以及对神经科学和微电子学交叉领域感兴趣的读者提供了一份宝贵的参考。 核心内容概述： 第一部分：脑机接口植入式微纳器件的基础与挑战 在引言部分，本书首先勾勒了脑机接口技术的宏大愿景，强调了其在医疗康复、人机交互、增强智能等领域蕴含的巨大潜力。同时，也清晰地指出了实现这一愿景所面临的严峻挑战，其中核心的挑战之一便是如何设计和制造能够安全、高效、长期地植入人脑，并与神经元进行精确通信的微纳器件。 本书在此基础上，深入剖析了当前植入式BCI器件所面临的关键技术瓶颈，包括： 信号采集的精度与稳定性： 如何在不损伤神经组织的前提下，捕获高分辨率、低噪声的神经电生理信号，并确保信号的长期稳定性。 器件的小型化与集成度： 随着BCI应用场景的拓展，对器件的体积、重量提出了更高的要求，如何实现微纳级别的大规模集成，部署更多功能单元。 生物相容性与长期稳定性： 植入体与生物组织的相互作用是影响器件寿命和性能的关键因素。如何选择或设计具有优异生物相容性的材料，避免免疫排斥、炎症反应和瘢痕组织的形成，确保器件在体内长期稳定工作。 能量供给与数据传输： 植入式器件需要稳定可靠的能量来源，同时需要高效低功耗的数据传输机制，以减少对身体的负担并实现无线通信。 安全性与伦理考量： 任何植入式医疗器械都必须将安全性置于首位，本书也为读者提供了关于材料安全、手术风险评估以及未来伦理规范的初步探讨。 第二部分：关键植入式微纳器件的设计与制造 本书的核心章节系统地介绍了构成脑机接口系统的各类关键植入式微纳器件。 电极阵列（Electrode Arrays）： 材料选择与性能： 详细探讨了不同电极材料（如铂、铱、金、碳基材料、导电聚合物等）的电化学特性、机械性能以及与神经组织的相互作用。重点分析了材料的阻抗、导电性、稳定性对信号采集质量的影响。 微纳加工技术： 深入介绍了微纳加工技术在电极阵列制造中的应用，包括光刻、蚀刻、薄膜沉积、纳米材料制备等，如何实现高密度、三维结构的电极阵列。 几何结构设计： 探讨了不同电极形状（如微针、探针、平面电极、多孔结构）和排列方式（线性、网格、三维堆叠）对信号拾取范围、空间分辨率和组织兼容性的影响。 新型电极设计： 关注了柔性电极、可穿戴电极、导电水凝胶电极等新兴技术，它们在提高舒适度、降低创伤和适应神经组织动态形变方面展现出的巨大优势。 微传感器（Microsensors）： 神经递质传感器： 介绍了用于实时监测神经递质（如多巴胺、谷氨酸）浓度的微型化学传感器。探讨了基于电化学、光学、纳米材料等原理的传感机制，以及它们在理解神经环路功能和疾病机制中的应用。 生物标记物传感器： 讨论了用于检测脑脊液或组织内生物标记物（如炎症因子、代谢物）的微型传感器，为疾病诊断和治疗监测提供可能。 温度与pH传感器： 简要介绍了用于监测微环境温度和pH值的传感器，这些参数对神经活动和组织健康也至关重要。 微执行器（Microactuators）与神经刺激器（Neurostimulators）： 电刺激与化学刺激： 详细阐述了用于神经调制的电刺激（如单极、双极、多通道刺激）和化学刺激（如药物缓释）的微型化设计。 光遗传学与声遗传学器件： 介绍了集成微型LED或声波换能器的器件，用于通过光或声波精确调控特定神经元的活动，是探索神经回路功能的有力工具。 微流控系统： 探讨了集成在植入体内的微流控通道，用于精确递送药物或刺激剂，实现靶向性神经调控。 微电子学与信号处理单元（Microelectronics and Signal Processing Units）： 低功耗ASIC设计： 介绍了用于神经信号放大、滤波、模数转换的定制化集成电路（ASIC）的设计原则，重点强调了其低功耗、高集成度以及抗干扰能力。 片上系统（SoC）集成： 讨论了如何将信号采集、处理、无线通信等功能集成到一个微型芯片上，实现高度集成的BCI系统。 无线通信模块： 探讨了用于数据传输的低功耗无线技术（如蓝牙、射频），以及相关的天线设计与封装技术。 能量采集与管理： 介绍了体内能量收集技术（如生物燃料电池、压电效应）和无线能量传输技术，以及相应的能量管理策略，以解决植入式器件的供能难题。 第三部分：材料科学与生物相容性 材料是构建植入式微纳器件的基石，本书对此投入了大量篇幅。 生物惰性材料： 深入分析了如聚酰亚胺（Polyimide）、硅基材料（Silicon-based materials）、氧化铝（Alumina）、氮化硅（Silicon Nitride）等在生物体内的稳定性、电学绝缘性以及机械强度。 导电与半导体材料： 重点讨论了金属（Pt, Ir, Au）、碳纳米材料（CNT, Graphene）、导电聚合物（PEDOT:PSS）等在电极制造中的应用，以及它们的电化学活性、表面形貌与细胞相互作用。 生物活性与可降解材料： 介绍了用于促进组织整合、减少炎症反应的新型生物活性材料，以及可生物降解材料在瞬时性BCI应用中的潜力。 表面修饰与功能化： 探讨了通过表面涂层、生物分子修饰等技术，改善材料的生物相容性，减少瘢痕组织形成，促进神经元生长与连接。 长期体内性能评估： 强调了对植入材料进行长期体内性能评估的重要性，包括免疫反应、细胞毒性、材料降解、电学性能衰减等方面的监测与分析。 第四部分：制造工艺与封装技术 本书详细介绍了先进的微纳加工工艺，以实现高精度、大规模的器件制造。 微电子制造工艺： 涵盖了光刻、刻蚀、薄膜沉积、原子层沉积（ALD）、电子束光刻等，用于精确制造微电极、微传感器和集成电路。 三维微纳加工技术： 介绍了立体光刻、微注塑等技术，用于构建复杂的、三维的微纳器件结构，以适应大脑的复杂地形。 纳米制造技术： 探讨了纳米压印、自组装等技术，用于制备纳米尺度的功能元件，如纳米线、纳米颗粒，提升器件的性能和灵敏度。 封装与密封技术： 强调了可靠的封装对于保护内部电路免受体液腐蚀、保证器件长期稳定工作的至关重要性。介绍了不同等级的封装材料和技术，以及在生物环境下的可靠性要求。 第五部分：应用前景与未来展望 本书的最后一章，将目光投向了脑机接口植入式微纳器件的广阔应用前景。 医疗康复领域： 运动功能恢复： 通过解读运动意图信号，控制假肢、外骨骼，帮助瘫痪患者重新获得运动能力。 感觉功能重建： 模拟感觉信号，为失明、失聪患者提供触觉、听觉等感知能力。 神经疾病治疗： 如帕金森病、癫痫、抑郁症等，通过精确的神经调控来缓解症状。 认知功能增强： 在创伤性脑损伤或认知障碍患者的康复过程中，提供辅助。 人机交互与增强智能： 下一代人机交互界面： 实现更直观、更高效的脑控操作，应用于虚拟现实、增强现实、游戏等领域。 智能助手与信息获取： 直接从大脑获取信息，实现更快速的信息检索与处理。 人机融合与意识延伸： 探讨未来人与机器之间更深层次的融合，实现智能的飞跃。 科学研究工具： 神经科学基础研究： 为研究大脑结构、功能、信息编码机制提供前所未有的工具。 疾病机制探索： 实时监测大脑活动，深入理解神经退行性疾病、精神疾病的发病机制。 在总结部分，本书再次强调了脑机接口植入式微纳器件的复杂性和挑战性，同时也表达了对未来的乐观展望。它指明了该领域未来的发展趋势，例如更小的尺寸、更高的通道数、更强的生物相容性、更智能的片上处理能力、更可靠的无线通信和能量供给，以及更加精细化的神经调控技术。本书鼓励读者积极参与到这一激动人心的领域中，共同推动脑机接口技术的进步，为人类的健康、福祉和智能发展开辟新的可能。 总而言之，《XH》脑机接口植入式微纳器件-(英文版) 是一部集理论、技术、材料、工艺和应用为一体的综合性学术著作，它为读者提供了一个全面而深入的视角，去理解并探索脑科学与微电子技术融合所带来的革命性变革。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在寻找一本能够深入浅出讲解复杂前沿技术的书籍，这本绝对是我的“宝藏”。它的结构设计非常巧妙，前半部分奠定了坚实的理论基础，就像是为你搭建了一个稳固的观察台，让你能看清整个领域的全貌。后半部分则聚焦于实际应用案例和最新的研究突破，这些内容简直让人热血沸腾。我尤其欣赏作者对于材料科学和生物工程交叉领域的阐述，那些关于微纳尺度的器件设计和生物兼容性的讨论，写得非常详实，充满了工程学的智慧。更难得的是，书中的图表和示意图制作精良，每一个细节都像是精心打磨过的艺术品，极大地辅助了我的理解。读完之后，我感觉自己的知识体系得到了极大的拓展，那些原本模糊的概念都变得清晰起来。这本书绝对是那些希望在某一领域进行深度学习的同行们不可多得的参考读物，它不仅传授知识，更激发了探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我刚开始翻开这本书时，心里是有些忐忑的，因为“脑机接口”这个主题听起来就非常高深莫测。然而，这本书的阅读体验出乎我的意料地流畅。作者似乎有一种魔力，能将最晦涩的知识点转化为易于消化的文字。我特别喜欢他使用的叙事视角——仿佛是一位经验丰富的向导，带着我们穿梭于复杂的科学迷宫之中。书中对不同类型接口的优缺点对比分析得非常到位，没有偏袒任何一种技术路线，而是客观地展示了各自的挑战和潜力。我个人对其中关于长期植入稳定性的探讨深感兴趣，作者给出的多角度分析让我对这个长期瓶颈有了更清醒的认识。这本书的价值不仅在于知识的传递，更在于它提供了一种审视科学问题的成熟视角，非常适合那些希望建立全面认知框架的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一次思维的洗礼！我以前对这个领域只停留在科普文章的浅层认识，但这本书彻底改变了我的看法。它没有用华丽的辞藻来粉饰，而是用扎实、严谨的科学态度，一步步构建起一个完整的技术框架。我特别关注到作者在处理“人机融合”这个核心命题时的细腻之处，如何平衡系统的性能与用户的舒适度，这些都是非常实际且棘手的问题，但作者都给出了富有洞察力的见解。书中的案例分析部分，选取了几个极具代表性的研究项目，详细解析了它们从概念到实验的每一步艰难历程，让人对科研工作者的付出有了更深的敬意。这本书的语言风格朴实有力，没有冗余的废话，每一个句子都承载着重要的信息量。对于希望系统学习和深入理解这一尖端技术领域的读者，这本书绝对是不二之选。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太让我眼前一亮了！我本来以为这会是一本枯燥的技术手册，但读下来完全不是那么回事。作者的叙事功力简直一流，把一个前沿的科技领域写得引人入胜。我特别喜欢他对于技术发展历史的梳理，从早期的设想到如今的初步实现，每一步的转折点都描述得清晰有力。特别是关于神经信号采集和解码的那几章，虽然涉及复杂的算法，但作者总能用非常形象的比喻来解释，让我这个非专业人士也能大致领会其中的精妙。而且，书里并没有止步于纯粹的理论，还穿插了许多关于伦理和未来社会影响的讨论，这让整本书的格局一下子就打开了，不再是单纯的技术科普，更像是一次对人类未来命运的深度思考。我合上书后，感觉自己对未来有了更丰富、更立体的想象，也对当前的研究有了更深刻的理解。作者的笔触细腻又不失力度，强烈推荐给所有对科技前沿感兴趣的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本著作的深度和广度都远超我的预期。它不仅仅是在介绍“如何做”，更是在探讨“为什么这么做”以及“未来会如何发展”。我最欣赏它对技术实现路径的严谨剖析，尤其是对信号处理和反馈机制的讲解，逻辑链条清晰得让人拍案叫绝。书中对于不同应用场景的设想，比如运动机能恢复、感觉信息重建，都描述得既科学又充满人文关怀。作者在平衡技术细节和宏观视野方面做得非常出色，既能让你沉浸在微观的器件设计中，又能随时抽离出来思考它对人类社会产生的深远影响。读完之后，我感觉自己仿佛经历了一次高质量的学术研讨会，收获满满，思绪万千。对于那些追求知识深度和前沿视野的读者来说，这本书无疑是值得反复研读的经典之作。