Bộ tiền xử lý tương tự sử dụng kỹ thuật điều khiển ổn định chopper cho hệ thống ghi tín hiệu điện não bệnh động kinh
Tóm tắt: 227
| 
PDF: 166 
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
Từ khóa:
Tiền xử lý tương tự
thiết bị cấy ghép não
thiết bị cấy ghép y sinh
ghi lại tín hiệu điện não
công nghệ CMOS
Tóm tắt
Bài báo trình bày một cấu trúc chopper mới sử dụng cho bộ khuếch đại tương tự trở kháng đầu vào cực cao, nhiễu thấp và mạch tiền xử lý tương tự 8 kênh băng thông rộng (AFE) cho các hệ thống ghi thần kinh công suất thấp. Cấu trúc chopper mới được đề xuất sử dụng trong tầng CCIA để giảm việc nạp điện tích và truyền clock, giúp làm giảm nhiễu gợn tần số cao ở tín hiệu đầu ra bộ AFE. AFE đề xuất được thiết kế và mô phỏng bằng quy trình CMOS chuẩn 180nm và hoạt động ở dải tần rộng từ 2,1Hz đến 2500Hz với nhiễu tham chiếu đầu vào thấp 1,6 µVrms và CMRR trên 80dB ở 2,1Hz. Kết quả tổng mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 4,3µW trên mỗi kênh. Với cấu trúc AFE được đề xuất, trở kháng đầu vào là 35GΩ tại 21Hz và trở kháng tối thiểu trên băng thông hoạt động là 75MΩ tại 2,5kHz. Cấu trúc chopper sử dụng trong AFE đã giảm thiểu hơn 10dB tổng nhiễu tạo ra từ các clock điều khiển.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Fisher, et al., “Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy”, Epilepsia, vol. 51, pp. 899-908, 2010, DOI: 10.1111/j.1528-1167.2010.02536.x.
[2] Pais-Vieira, A. P. Yadav, D. Moreira, D. Guggenmos, and A. Santos, “A Closed loop brain-machine interface for epilepsy control using dorsal column electrical stimulation”, Scientific Reports, vol. 6, pp. 1-9, 2016, DOI:10.1038/srep32814.
[3] Pfeiffer and T. Pfeil, “Deep learning with spiking neurons: opportunities and challenges”, Frontiers in Neuroscience, vol. 12, pp. 1-18, 2018, DOI:10.3389/fnins.2018.00774.
[4] K. Lo, et al., “Bio-impedance characterization technique with implantable neural stimulator using biphasic current stimulus”, 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014, pp. 474-477, doi:10.1109/EMBC.2014.6943631.
[5] Usui, et al., “Very high frequency oscillations (over 1000 Hz) in human epilepsy”, Clinical Neurophysiology, vol. 121, no. 11, pp. 1825–1831, 2010.
[6] Bragin, J. Engel, and R. Staba, “High-frequency oscillations in epileptic brain”, Current Opinion in Neurology, vol. 23, no. 2, pp. 151–156, 2010, doi:10.1097/WCO.0b013e3283373ac8.
[7] Edakawa, et al., “Detection of epileptic seizures using phase-amplitude coupling in intracranial electroencephalography”, Scientific Reports, vol. 6, pp.1-4, 2016, DOI:10.1038/srep25422.
[8] McGill, et al., “On the nature and elimination of stimulus artifact in nerve signals evoked and recorded using surface electrodes”, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 29, no. 2, pp. 129–137, 1982.
[9] Prodanov and J. Delbeke, “Mechanical andBiological Interactions of Implants with the Brain and Their Impact on Implant Design” Frontiers in Neuroscience, vol. 10, pp. 1-11, 2016, DOI:10.3389/fnins.2016.00011.
[10] Kozai, A. Jaquins-Gerstl, A.L. Vazquez, A. C. Michael, and X. T. Cui, “Brain tissue responses to neural implants impact signal sensitivity and intervention strategies”. ACS Chemical Neuroscience, vol. 6, no. 1, pp. 48–67, 2015, DOI:10.1021/cn500256e.
[11] AtlasNeuro, “AtlasNeuro, Passive probes - pt electrode”. com, 2020, [online] available https://www.atlasneuro.com/content/catalog/probes-inventory-jul20.pdf, [Accessed Feb. 7, 2020].
[12] Chandrakumar and D. Markovic, “A high dynamic-range neural recording chopper amplifier for simultaneous neural recording and stimulation”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 52, no. 3, pp. 645–656, 2017, DOI:10.1109/JSSC.2016.2645611.
[13] R. Harrison and C. Charles, “A low-power low-noise CMOS amplifier for neural recording applications”. IEEE Journal of solid-state circuits, vol. 38, no. 6, pp. 958–965, 2003, DOI:10.1109/JSSC.2003.811979.
[14] Han, et al., “Bulk switching instrumentation amplifier for a high-impedance source in neural signal recording”. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 62, no. 2, pp.194–198, 2014, DOI:10.1109/TCSII.2014.2368615.
[15] Fan, F. Sebastiano, H. Huijsing, and K. Makinwa. “A 1.8 µW 60 nV/√Hz capacitively-coupled chopper instrumentation amplifier in 65 nm CMOS for wireless sensor nodes”. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 46, no. 7, pp.1534–1544, July 2011, DOI:10.1109/JSSC.2011.2143610.
[16] Y. Tseng, Y. Ho, S. Kao, and C. Su, “A 0.09 µW low power front-end biopotential amplifier for biosignal recording”, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 6, no. 5, pp. 508–516, 2012.
Xem thêm
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Jul 31, 2024
Download
Cách trích dẫn
Vũ Vân Thanh, Nguyễn Thị Ngọc Anh, Huỳnh Hải Âu, Nguyễn Văn Thọ, Lê Hồng Nam, và Nguyễn Đức Hiển. “Bộ tiền xử Lý tương tự sử dụng kỹ thuật điều khiển ổn định Chopper Cho hệ thống Ghi tín hiệu điện não bệnh động Kinh”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 22, số p.h 7, Tháng Bảy 2024, tr 1-5, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/9227.
