Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Scalony szerokopasmowy nadajnik dla systemu bezprzewodowej rejestracji potencjałów neuronowych

Turcza P., Młynarczyk J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 3

231--234

PL

W artykule przedstawiono projekt scalonego szerokopasmowego nadajnika dla systemu bezprzewodowej rejestracji potencjałów neuronowych. Prezentowany nadajnik został zaimplementowany w technologii CMOS 180 nm i pracuje w paśmie 4 GHz z modulacją OOK. Maksymalna oferowana szybkość transmisji sięga 80 Mb/s. Średni pobór mocy, przy szybkości transmisji 20 Mbit/s i zasięgu 4 m wynosi 1,8 mW. Struktura nadajnika zajmuje powierzchnie 0,4 x 0,75 mm2, na której oprócz elementów aktywnych mieszczą się cewki obwodu rezonansowego generatora LC i wzmacniacza RF. Napięcie zasilania układu wynosi od 1,5 V do 1,8 V, co pozwala na zasilanie nadajnika z jednej baterii pastylkowej. Układ sterujący nadajnika zaimplementowano w ultra niskomocowym układzie FPGA firmy Silicon Blue. Zawiera on kodera FEC, moduł przeplotu danych oraz kontroli mocy transmisji.

EN

The paper presents a low power integrated wideband telemetry system for neural recording. The presented system operates in 4 GHz band. It makes use of OOK modulation and offers very high data rate, up to 80 Mbits/s. The proposed system (Fig. 1) consists of an FPGA based controller and an an RF transmitter. The controller implements an FEC encoder, a bit interleaver, a scrambler and a pulse generator driving the RF transmitter. The FEC encoder is based on a bit-serial (233, 255) Reed-Solomon encoder. The scrambler is responsible for producing appropriate numbers of transitions in the transmitted signal to facilitate bit syn-chronization in the receiver. The RF transmitter was implemented in 180 nm CMOS process with an area of 0.4 x 0.75 mm2. It consumes 1.8 mW operating with the 20 Mbits/s data rate and the transmission range set to 4 m. All of the inductors were integrated on the transmit-ter silicon die, so the only external components are power supply bypass capacitors. For the experimental tests of the presented system a dedicated ultra wide-band antenna was designed on a 0.813 mm microwave substrate (Fig. 7). The radiating element (top layer) has dimensions of roughly 16 x 15 mm and the ground plane dimensions are 16 x 12 mm (bottom layer). The antenna features a very wide impedance band-width of 2.45 GHz (reflection coefficient below -10 dB) and operates in the frequency range 3.30 to 5.75 GHz. The antenna gain at the intended center frequency of the system, i.e. 4 GHz, is 2 dBi and VSWR is below 1.2. The accompa-nying receiver makes use of an AD8318 logarithmic detector.

2

System do wielokanałowej rejestracji in vitro potencjałów polowych i czynnościowych z wykorzystaniem płaskiej matrycy mikroelektrod

Żołądź M., Kmon P., Rauza J., Gryboś P., Kowalczyk T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 4

355-357

PL

Jednoczesna wielopunktowa rejestracja potencjałów czynnościowych i polowych jest kluczem do zrozumienia mechanizmów działania mózgu [1]. Postęp w technologiach mikroobróbki oraz produkcji układów scalonych o dużym stopniu integracji pozwoliły na budowę systemów umożliwiających rejestrację aktywności mózgu z kilkuset punktów. W pracy zaprezentowano system pomiarowy do rejestracji in vitro sygnałów neuronowych przy pomocy płaskiej matrycy elektrod ostrzowych o rozmiarze 16 na 16 elektrod.

EN

Simultaneous multi-point recording of activity of living neural networks is the key to understanding the mechanisms of the brain operation [1]. Advances in micromachining technology and production of integrated circuits with a high degree of integration made it possible to build systems capable of recording brain activity of electrode arrays containing up to several hundred points [2]. Neural signal recording methods can be divided into in vivo and in vitro. In vivo method consists in introducing the electrode into the brain through a hole in the skull The animal under anesthesia may be mounted in the holder (acute neural recording) or canmove freely (chronic neural recording). In the in vitro method previously extracted piece of brain tissue is arranged on a matrix of electrodes (Fig. 2) placed in a container of liquid with a suitable composition and temperature. The in vitro method allows direct injection of chemicals and is more accurate than the method for in vivo determination of the signal origin. The paper presents a system for in vitro recording of neural signals by using a planar array of 256 electrodes (16x16). The system consists of a life-support system (temperature, nutrient fluid) (Fig. 3) and a recording system. The recording system is based on a specially designed integrated circuit fabricated in CMOS 0.18 žm technology [4]. Initial tests confirmed that the system is capable of recording both field and action potentials.

3

System pomiarowy do wielokanałowej rejestracji sygnałów neuronowych metodą in vivo

Rauza J., Żołądź M., Kmon P., Gryboś P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2012

|

nr 3

51-53

PL

W pracy opisano system przeznaczony do rejestracji sygnałów neuronowych mózgu zwierzęcia znajdującego się pod narkozą. System pozwala na jednoczesny pomiar sygnałów z 64 kanałów za pośrednictwem ostrzowej matrycy elektrod. Składa się on z dedykowanego układu scalonego do wzmacniania i filtracji sygnałów, układów zasilających oraz układu kontrolnego. Do akwizycji danych wykorzystywany jest komputer typu PXI (ang. Peripheral Component Interconnect eXtensions for Instrumentation). Wstępne testy przeprowadzone przy pomocy sygnałów imitujących potencjały czynnościowe podanych za pośrednictwem elektrod i płynu fizjologicznego potwierdzają poprawne działanie systemu.

EN

This paper describes a system for recording neural signals from the brain of the animal under anesthesia. The system allows for simultaneous measurement of signals from 64 points by means of penetrating microelectrode matrix. It consists of dedicate integrated circuit for signal amplification and filtering, power supply module and control module. Dedicated data acquisition is peiformed using PXI (Peripheral Component Interconnect eXtensions for Instrumentation) computer and a custom application. Preliminary tests conducted with action potentials simulating signals provided through the electrodes and saline show that the system operates properly.

4

Wielokanałowy system do rejestracji sygnałów neurobiologicznych metodami in vitro i in vivo

Kmon P., Żołądź M., Gryboś P., Szczygieł R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 9

67-71

PL

W pracy zaprezentowano projekt oraz pomiary niskoszumnego wielokanałowego układu scalonego przeznaczonego do pomiarów zewnątrzkomórkowych sygnałów neuronowych przeprowadzanych z wykorzystaniem matryc mikroelektrod. Prezentowany układ scalony posiada 64 kanały pomiarowe i został wykonany w technologii submikronowej CMOS 180nm. Aby zminimalizować ilość przewodów doprowadzonych do układu scalonego zastosowano multiplekser analogowy redukujący ilość wyjściowych linii danych z 64 do 1. Układ scalony został zoptymalizowany pod kątem jednorodności kluczowych parametrów analogowych w systemie wielokanałowym oraz pod kątem minimalizacji szumów. Użytkownik ma możliwość zmiany częstotliwości granicznych toru pomiarowego: dolnej w zakresie 1 – 60 Hz, górnej w zakresie 3,5 kHz - 15 kHz. Dla nominalnych ustawień zaprojektowany układ charakteryzuje się wzmocnieniem na poziomie 44 dB, poborem mocy 220. W na kanał i szumami wejściowymi na poziomie 6 .V - 11 .V rms (w zależności od ustawionego pasma częstotliwościowego). Dokonane pomiary wykazują wysoką jednorodność kluczowych parametrów układu wielokanałowego: rozrzut wzmocnienia napięciowego wynosi 4,4% a rozrzuty dolnej i górnej częstotliwości granicznej są na tym samym poziomie.

EN

This paper presents the design and measurements of a low noise multi-channel front-end electronics for recording of extra-cellular neuronal signals using microelectrode arrays. The integrated circuit contains 64 readout channels and was fabricated in CMOS 180nm technology. A single readout channel is built of an AC-coupling circuit at the input, a low noise preamplifier, a band-pass filter and a second amplifier. In order to reduce the number of output lines, 64 analog signals from readout channels are multiplexed to a single output by an analog multiplexer. The chip is optimized for low noise and good matching performance with the possibility of cut-off frequencies tuning. The low cut-off frequency can be tuned in the 1 Hz - 60 Hz range and the high cut-off frequency can be tuned in the 3,5 kHz - 15 kHz range. For the nominal gain setting of 44 dB and power dissipation per single channel of 220 �ÝW the equivalent input referred noise is in the range from 6 �ÝV - 11 �ÝV rms depending on the band-pass filter settings. The chip has good uniformity concerning the spread of its electrical parameters from channel to channel. The spread of gain calculated as standard deviation to mean value is about 4,4% and the spreads of the low and high cut-off frequencies are on the same level. The chip occupies 5„e2,3 mm2 of silicon area.