多通道电刺激系统功率损耗与功率最小化策略效能分析

神经植入设备需要具有日益增加通道数的刺激系统。然而，典型的多通道刺激电路中存在着电源电压与每个电极成功刺激组织所需电压不匹配导致的固有功率损耗。这对高通道数设备构成了瓶颈，尤其在无线供电设备中尤为严重。因此，刺激系统功率效率的进步至关重要。为支持这些进步，本文提出了一种方法，用于识别和量化多通道刺激系统中不同电源缩放策略相关的功率损耗。该方法利用刺激幅度和电极阻抗分布来计算多通道系统中的功率损耗。分析了来自先前研究的数据，涵盖各种刺激应用，以评估固定、全局和分段电源缩放方法的性能，关注其对功率耗散和效率的影响。在所有应用中，输出条件的可变性导致多通道刺激系统功率效率较低。分段电压缩放实现了显著的效率提升，尤其在高通道数应用和组织阻抗变化显著的情况下，可提高 67% 到 146%。相比之下，全局缩放更适用于通道数较少的系统。研究结果凸显了针对特定应用定制功率管理策略的重要性，以在优化效率的同时最小化系统复杂性。该提出的方法为评估效率-复杂度权衡提供了框架，推动了可扩展神经刺激系统的设计。