植入式神經介面硬體
功率預算與組織升溫
植入體最嚴苛的單一天花板是:它耗散的所有功率最終都化為腦中的熱,而腦溫升幅不得超過一個很小的分度——廣被引用的工作準則約在攝氏一至二度量級,許多人主張把升幅控制在一度以下。熱依 Pennes 生物熱方程擴散並移除,其中血液灌流與熱傳導帶走所沉積的功率,故在灌流不良處,同樣的功率會使溫度升得更高。
因此實務設計還須遵守表面功率密度準則——歷史上常引用的數值約為每平方公分植入體表面 40 mW——並且對於無線供電裝置,還須遵守對 RF 場本身的法規比吸收率限制。須耗散的總量是各通道放大器加 ADC 加數位功率的總和,再加上偵測與壓縮的晶上運算、遙測發射器,以及任何刺激。
此預算耦合了幾乎所有其他硬體選擇:前端的雜訊效率、是否在晶上壓縮、要傳送多少資料,最終皆須對照熱天花板來決定。在高通道數植入體中,限制能同時運作多少通道的是熱,而非矽面積或電晶體數。
很容易設計出在實驗桌上又小又低雜訊、卻無法植入的前端,因為一千份複本會把組織煮熟。決定通道數的通常是熱預算而非面積。
又称
另见