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利用电磁 (EM) 场进行的无线通信是人体周围可穿戴设备之间信息交换的支柱。然而，对于植入式设备，电磁场会在组织中被大量吸收，而其他传输模式（包括超声波、光学和磁电方法）会由于一种能量形式转换为另一种能量形式而导致大量的转导损耗，从而增加了整体的端到端能量损耗。为了解决脑植入物中无线供电和通信的挑战以及低端端通道损耗，我们提出了双相准静态脑通信 (BP-QBC)，通过使用电准静态 (EQS) 信号，避免了因没有场模态转换而导致的转导损耗，在通道长度约为 55 毫米的情况下实现 < 60dB 的最坏情况端到端通道损耗。 BP-QBC 利用基于偶极耦合的信号在脑组织内传输，在发射器 (TX) 中使用差分激励，在接收器 (RX) 中使用差分信号拾取，同时通过阻断流经脑组织的任何直流电流路径，在 1MHz 载波频率下提供比传统人体电流通信 (G-HBC) 低 ~41 倍的低功耗。由于通过人体组织的电信号传输是电准静态的，频率高达几十 MHz，因此 BP-QBC 可实现从植入物到外部可穿戴设备的可扩展 (bps-10Mbps) 占空比上行链路 (UL)。BP-QBC TX 的功耗在 1Mbps 时仅为 0.52 μW（占空比为 1%），这在从可穿戴设备中枢通过 EQS 脑通道到植入物的下行链路 (DL) 中收集的功率范围内，外部施加的电流小于 ICNIRP 安全限值的 1/5。此外，BP-QBC 消除了对颅下询问器/中继器的需求，因为它由于没有场传导而提供了更好的信号强度。这种低端到端通道损耗和高数据速率是由一种全新的大脑通信和供电方式实现的，在神经生物学研究、脑机接口、电疗和联网医疗领域具有深远的社会和科学影响。
用于完全不受束缚的大脑植入物的双相准静态大脑通信
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