Разработка прототипа имплантируемого интерфейса мозг-компьютер с системой беспроводной передачи энергии и данных
- 1,2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, Россия)
Аннотация
Постановка проблемы. Развитие технологии имплантируемых интерфейсов мозг-компьютер (иИМК) перешло от сугубо исследовательской области к клиническим применениям. Несмотря на большое количество проектов по рассматриваемой тематике, такие ключевые проблемы, как обеспечение долговременной стабильности работы и биосовместимости, остаются нерешенными. Высокие риски отторжения имплантата и нарушения гомеостаза головного мозга по-прежнему являются существенными препятствиями для сертификации подобных устройств.
Цель. Разработать прототип маломощного восьмиканального иИМК с замкнутым контуром, оснащенный системами беспроводной передачи данных и энергии.
Результаты. Проведено научное обоснование возможности использования системы непрерывной беспроводной передачи энергии (нБПЭ) с индуктивной связью для работы иИМК. Разработана структурная схема иИМК. Описаны и проанализированы основные узлы устройства. Приведена оценка эффективности и безопасности работы системы нБПЭ на основе данных эксперимента с моделью биологических тканей.
Практическая значимость. Предложенная в работе концепция иИМК с системой нБПЭ может быть использована для разработки иИМК с системами беспроводной передачи данных и энергии нового поколения, обеспечивающего безопасность пользователя путем минимизации рисков, связанных с выходом из строя встроенных в устройство накопителей электроэнергии и проведением повторных оперативных вмешательств для замены или обслуживания имплантов.
- Поступила
- 15.01.2026
- Одобрена
- 05.02.2026
- Принята
- 31.03.2026
Для цитирования
Стариков И. А., Юлдашев З.М. Разработка прототипа имплантируемого интерфейса мозг-компьютер с системой беспроводной передачи энергии и данных // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. T. 29. № 3. С. 103−109. DOI: https:// doi.org/10.18127/ j156 04136-202603-18
Список источников
- Vilela M., Hochberg L.R. Applications of brain–computer interfaces to the control of robotic and prosthetic arms. Handbook of Clinical Neurology. 2020. V. 168. P. 87–99. DOI: 10.1016/B978-0-444-63934-9.00008-1.
- Wireko W.A.A., Ahluwalia A., Darko K. Bridging minds and machines: The recent advances of brain–computer interfaces in neurological and neurosurgical applications. World Neurosurgery, 2024. V. 189. P. 138–153. DOI: 10.1016/j.wneu.2024.05.104.
- Khan S.R., Pavuluri S.K., Cummins G., Desmulliez M.P.Y. Wireless power transfer techniques for implantable medical devices: A review. Sensors. 2020. V. 20. № 12. Art. no. 3487. DOI: 10.3390/s20123487.
- Gao X., Wang Y., Chen X., Liu B., Gao S. Brain–computer interface—A brain-in-the-loop communication system. Proceedings of the IEEE. May 2025. V. 113. № 5. P. 478–511. DOI: 10.1109/JPROC.2025.3600389.
- Peng W., Chen Z. Enhanced planar wireless power transfer systems with ferrite material. in Proc. IEEE Wireless Power Transfer Conf. (WPTC). Montreal. QC. Canada. 2018. P. 1–4.
- Zhang Z., Pang H. Design and optimization for coupled coils. In Wireless Power Transfer: Principles and Applications. IEEE. 2023. P. 55–94. DOI: 10.1002/9781119654117.ch3.
- Haerinia M. Shadid R. Wireless power transfer approaches for medical implants: A review. Signals. 2020. V. 1. № 2. P. 209–229. DOI: 10.3390/signals1020012.