基于旋转的摩擦电神经刺激器用于刺激参数的实时调制

由DGSIT机器人与机电工程系SanghoonLee教授(校长YangKuk)领导的研究团队成功开发了一种基于旋转的摩擦电神经刺激器(RoTENS)，能够实时调制刺激参数，包括电流幅度，频率和脉冲宽度。

由于其基于电路的系统的特性，现有的神经刺激器在实时调整刺激参数时需要额外的步骤。特别是，在保持电荷的同时改变刺激参数需要通过电子设备进行复杂的计算和额外处理，导致实用性低。

DGIST的SanghoonLee教授的研究团队将通过摩擦产生电能的摩擦纳米发电机(TENG)修改为基于旋转的设计，通过一次旋转产生多个脉冲。此外，可以通过改变TENG中的电极模式来调制各种脉冲以进行神经刺激。

由于TENG的电荷产生机制，RoTENG可以控制频率和脉冲宽度，同时在旋转过程中保持恒定的电荷，从而在实时控制刺激参数的同时进行神经刺激。此外，调整层间距离可以控制脉冲的振幅，表明可以控制各种刺激参数(频率、脉冲宽度和振幅)。

进行了体内动物实验以验证RoTENS的临床有效性。在刺激大鼠右胫神经期间，观察了通过RoTENS调节刺激参数诱导的生理反应。

改变频率(10–50Hz)可使肌肉从抽搐平稳地转变为融合性破伤风。通过改变两层之间的距离(0-6毫米)的电流幅度来诱导肌肉的自然松弛。这些结果表明RoTENS足以诱导所需的生理反应，同时产生广泛的频率和振幅。

SanghoonLee教授(机器人和机电一体化工程，DGIST)说，新开发的神经刺激器的临床前试验证明，可以通过旋转能量实时控制神经刺激的刺激参数。

研究人员预计技术进步和进一步优化研究将为TENG作为神经刺激器的使用带来新的机会和可能性，例如对仿生肢体或外骨骼的即时和直观的感觉反馈、康复和生物电医学。

这项研究发表在《纳米能源》杂志上。