书籍详情
高效安全神经刺激器的设计：多学科方法
作者：（荷）董兴成
出版社：西安交通大学出版社
出版时间：2018-05-01
ISBN：9787569303650
定价：¥85.00
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内容简介
本书讨论了用于治疗如帕金森、抑郁症和耳鸣等各种脑部疾病的神经刺激器系统的设计。现有的许多书籍将神经刺激集中在一个特定的设计方面，如刺激器的电气设计，而本书采用多学科的方法：结合神经科学、电生理学和电气工程领域深入了解建立的完整神经刺激链（从刺激IC到神经细胞）。这种多学科的方法在上下文提供创新设计实例的同时，使读者在刺激器设计方面获得新的见解。 l 提供*的、对神经刺激领域的多学科借鉴，桥接了生物电、神经科学、神经工程和微电子领域中的重要知识鸿沟；l 使用自上而下的方法来理解神经激活过程：从电极建模到细胞活化；l 讨论神经损伤的机制，并考虑电化学平衡的几种策略；l 描述了新颖的、与现有刺激器设计相比根本不同的高频刺激方法的原理。
作者简介
董兴成（Marijn van Dongen）1984年出生于荷兰派纳克，他于2010年和2015年分别获得了荷兰代尔夫特理工大学电气工程硕士和博士学位。他的研究兴趣包括神经刺激输出电路的设计以及电刺激过程中电生理和电化学过程的建模。目前他就职于位于荷兰奈梅亨的恩智浦半导体公司，曾担任IEEE BioCAS2013会议财务主席。 沃特·塞尔丁（Wouter Serdijn）1966年出生于荷兰祖特梅尔（甜湖城），他于1989年和1994年分别获得荷兰代尔夫特理工大学硕士（优等生）和博士学位，现为代尔夫特理工大学生物电子学全职教授，负责生物电子学方向。他的研究兴趣包括低电压、超低功耗和超宽带集成电路与生物信号调理和检测，神经假体，经皮无线通信、电源管理、能源采集系统及其应用，如助听器、心脏起搏器、植入式人工耳蜗、神经刺激器，便携式、可穿戴式、植入式和可注射式的医用装置和电子学疗法。他共同编著了9部著作、8部著作章节和300多个科学出版物和演讲，并教授电路理论、模拟信号处理、微功耗模拟集成电路设计以及生物电子学。他曾获得2001年、2004年和2015年电气工程教师奖，担任IEEE会士、IEEE 杰出讲师以及IEEE导师。
目录
译者序
前言
关于作者
第1章 绪论（1）
1.1神经刺激（1）
1.2案例研究：SCS装置（3）
1.3本书目标（5）
1.3.1神经募集策略（5）
1.3.2安全方面（6）
1.4本书概要（6）
1.5符号（8）
参考文献（9）
部分 走向安全高效的神经刺激
第2章 神经细胞激活的建模（13）
2.1神经细胞的生理学原理（13）
2.1.1神经元（13）
2.1.2细胞膜的模型（15）
2.1.3离子通道门控（16）
2.2神经组织的刺激（19）
2.2.1电极水平：电极组织模型（19）
2.2.2组织水平：电场分布（23）
2.2.3神经元水平：轴突激活（26）
2.3结论（28）
参考文献（29）
第3章 刺激周期中的电极组织界面（30）
3.1损伤机制（30）
3.1.1机械损伤（30）
3.1.2电损伤（31）
3.2使用耦合电容器的后果（32）
3.2.1方法（33）
3.2.2测量结果（40）
3.2.3讨论（43）
3.2.4结论（45）
3.3刺激中电荷转移过程的可逆性（46）
3.3.1理论（46）
3.3.2方法（48）
3.3.3测量结果（51）
3.3.4讨论（53）
3.4结论（55）
参考文献（56）
第4章 高频开关模式神经刺激的效率（58）
4.1概述（58）
4.2理论（60）
4.2.1组织材料特性（60）
4.2.2组织膜特性（62）
4.3方法（70）
4.3.1记录协议（70）
4.3.2刺激器设计（72）
4.4结果（73）
4.5讨论（74）
4.6结论（76）
参考文献（77）
第二部分 神经刺激器的电气设计
第5章 神经刺激器系统设计（81）
5.1神经刺激器的系统属性（81）
5.1.1系统的位置（81）
5.1.2电极配置（82）
5.1.3刺激波形（83）
5.1.4电荷消除方案（86）
5.2系统实现方面（89）
5.2.1神经刺激器的功率效率（89）
5.2.2双向刺激（91）
5.3总结（92）
参考文献（93）
第6章 任意波形电荷平衡刺激器的设计（95）
6.1系统设计（95）
6.2 IC电路设计（98）
6.2.1驱动器（99）
6.2.2积分器设计（101）
6.2.3放大器（104）
6.2.4全系统仿真（105）
6.3分立元件实现（107）
6.3.1电路设计（108）
6.3.2测量结果（110）
6.4应用：多模式刺激减少耳鸣（111）
6.4.1材料（112）
参考文献（114）
第7章 开关模式的高频刺激器设计（116）
7.1高频动态刺激（118）
7.1.1基于电流源刺激器的功率效率（118）
7.1.2高频动态刺激（121）
7.2系统设计（123）
7.2.1高频动态刺激器的要求（123）
7.2.2通用系统架构（123）
7.2.3数字控制设计（125）
7.3电路设计（128）
7.3.1动态刺激器（128）
7.3.2时钟和占空比发生器（133）
7.4实验结果（135）
7.4.1电源效率（136）
7.4.2双相刺激脉冲（138）
7.4.3多通道运行（138）
7.4.4PBS溶液测量（140）
7.4.5讨论（140）
7.5结论（142）
参考文献（143）
第8章 结论（145）
索引（148）
彩色插图
前言
关于作者
第1章 绪论（1）
1.1神经刺激（1）
1.2案例研究：SCS装置（3）
1.3本书目标（5）
1.3.1神经募集策略（5）
1.3.2安全方面（6）
1.4本书概要（6）
1.5符号（8）
参考文献（9）
部分 走向安全高效的神经刺激
第2章 神经细胞激活的建模（13）
2.1神经细胞的生理学原理（13）
2.1.1神经元（13）
2.1.2细胞膜的模型（15）
2.1.3离子通道门控（16）
2.2神经组织的刺激（19）
2.2.1电极水平：电极组织模型（19）
2.2.2组织水平：电场分布（23）
2.2.3神经元水平：轴突激活（26）
2.3结论（28）
参考文献（29）
第3章 刺激周期中的电极组织界面（30）
3.1损伤机制（30）
3.1.1机械损伤（30）
3.1.2电损伤（31）
3.2使用耦合电容器的后果（32）
3.2.1方法（33）
3.2.2测量结果（40）
3.2.3讨论（43）
3.2.4结论（45）
3.3刺激中电荷转移过程的可逆性（46）
3.3.1理论（46）
3.3.2方法（48）
3.3.3测量结果（51）
3.3.4讨论（53）
3.4结论（55）
参考文献（56）
第4章 高频开关模式神经刺激的效率（58）
4.1概述（58）
4.2理论（60）
4.2.1组织材料特性（60）
4.2.2组织膜特性（62）
4.3方法（70）
4.3.1记录协议（70）
4.3.2刺激器设计（72）
4.4结果（73）
4.5讨论（74）
4.6结论（76）
参考文献（77）
第二部分 神经刺激器的电气设计
第5章 神经刺激器系统设计（81）
5.1神经刺激器的系统属性（81）
5.1.1系统的位置（81）
5.1.2电极配置（82）
5.1.3刺激波形（83）
5.1.4电荷消除方案（86）
5.2系统实现方面（89）
5.2.1神经刺激器的功率效率（89）
5.2.2双向刺激（91）
5.3总结（92）
参考文献（93）
第6章 任意波形电荷平衡刺激器的设计（95）
6.1系统设计（95）
6.2 IC电路设计（98）
6.2.1驱动器（99）
6.2.2积分器设计（101）
6.2.3放大器（104）
6.2.4全系统仿真（105）
6.3分立元件实现（107）
6.3.1电路设计（108）
6.3.2测量结果（110）
6.4应用：多模式刺激减少耳鸣（111）
6.4.1材料（112）
参考文献（114）
第7章 开关模式的高频刺激器设计（116）
7.1高频动态刺激（118）
7.1.1基于电流源刺激器的功率效率（118）
7.1.2高频动态刺激（121）
7.2系统设计（123）
7.2.1高频动态刺激器的要求（123）
7.2.2通用系统架构（123）
7.2.3数字控制设计（125）
7.3电路设计（128）
7.3.1动态刺激器（128）
7.3.2时钟和占空比发生器（133）
7.4实验结果（135）
7.4.1电源效率（136）
7.4.2双相刺激脉冲（138）
7.4.3多通道运行（138）
7.4.4PBS溶液测量（140）
7.4.5讨论（140）
7.5结论（142）
参考文献（143）
第8章 结论（145）
索引（148）
彩色插图
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