基于电路-概率理论的对神经电刺激不稳定性的定性分析

神经电刺激通过影响中枢或外周神经系统,进而治疗某疾病。在实际应用中,神经电刺激响应强度的不稳定性较为棘手,一般认为是由于电刺激扰动了神经轴突的膜电位,造成了神经电刺激强度的不稳定性。然而,由于神经电刺激缺乏宏观可计算模型,其膜电位扰动在电刺激中具体产生何种影响,长期以来未得到有效结论。该研究基于电路-概率理论,对神经电刺激不稳定性进行定性分析,有效地分析了膜电位的扰动对电刺激的影响。实验结果表明,在体实验数据和定性仿真的电流幅值-不稳定性曲线具有高度一致性,说明电路-概率理论可能对电刺激产生的膜电位扰动有较为准确的解释。该研究对神经电刺激的实际应用具有指导性意义。     

基于可编程摩擦电原理的晃动式脉冲发生器

摩擦纳米发电机具有结构简单、适用性广的优点,近年来是热门的研究内容。但在实际应用中,摩擦纳米发电机仍面临诸多技术难题：传统摩擦纳米发电机的能量来自摩擦产生的电荷,但摩擦过程中产生的热量会转换成内能,这极大程度降低了能量转换效率,且容易损耗摩擦层材料,进而影响摩擦发电机的耐久性;由于物理接触的摩擦力存在,其机械结构需要较大的外界驱动力,当外界只有较为轻微的机械晃动(如人走路)时,难以有效驱动相应的机械结构,无法实现高频操作;由于摩擦力和器件输出能力均与器件的摩擦面积成正比,因此多层堆叠的器件会随着有效面积的增大而难以驱动。该文基于可编程摩擦纳米发电机的原理,提出了一种晃动式脉冲发生器,通过摇晃小尺寸的器件可实现百伏级的脉冲电压输出。即使器件的摩擦层材料相同,如聚四氟乙烯薄膜,仍能实现较高的电压输出,且摩擦层不需要接触式摩擦,可将器件的摩擦能量损耗最小化,降低驱动器件所需的能量阈值,提高能量转化效率。