Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

System do wielokanałowej rejestracji elektrycznej aktywności tkanki nerwowej In Vivo z użyciem matryc mikroelektrod

100%

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

|

2014

|

tom R. 90, nr 5

176--179

PL

W artykule opisano system do wielokanałowej rejestracji elektrycznej aktywności tkanki nerwowej In Vivo z użyciem matryc mikroelektrod. System został oparty na dedykowanym scalonym układzie kondycjonującym. Przedstawiono specyfikę sygnałów neuronowych, metodę ich rejestracji z wykorzystaniem matryc mikroelektrod, wymagania stawiane systemowi rejestrującemu oraz budowę samego systemu. Szczególną uwagę poświęcono metodom redukcji zakłóceń generowanych przez cyfrową część systemu. Artykuł zawiera również wyniki neurobiologicznych eksperymentów in-vivo zarejestrowane z użyciem opisywanego systemu.

EN

The article describes a system for multi-channel recording of electrical activity of nerve tissue In Vivo by using microelectrode arrays. Specificity of neural signals, the method of registration by using microelectrode arrays, requirements for acquisition system and the system itself are presented. Particular attention is given to methods of reduction of noise generated by the digital part of the system. The article also presents results of in-vivo recording realized by the presented system.

2

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

100%

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

|

tom 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.

3

Low noise and low power multichannel integrated circuit for recording neural spikes and LFP signals

100%

Kmon P. , Zoladz M. , Grybos P. , Szczygiel R.

|

2011

|

tom Vol. 52, nr 12

18-20

EN

We present the design and measurement results of the multichannel ASIC dedicated for neurobiology experiments. Chip is fabricated in CMOS 180 nm technology and comprises 64 channels. A single readout channel is able to record both neural spikes and LFP (Local Field Potential) signals. Each channel is equipped with digital registers responsible for controlling its voltage gain, low and high cut-off frequencies, and voltage offsets of the recording channel. Thanks to these registers user is able either to set parameters of each channel independently with respect to the specific requirements of neurobiology experiments or to correct the mismatch effects in a multichannel system. The low cut-off frequency of the recording channel may be changed in the 60 mHz - 100 Hz range, the high cut-off frequency can be set to 4.7 kHz or 12 kHz while the voltage gain may be set to 139 V/V or to 1100 V/V. Single recording channel consumes only 25 µW of the power from š 0.9 V voltage supply, its input referred noise is on the 3.7 µV level and it occupies 0.13 mm² of the silicon area.

PL

Praca prezentuje wielokanałowy układ scalony przeznaczony do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Został on wykonany w technologii CMOS 180 nm i składa się z 64 kanałów odczytowych. Kanały odczytowe są w stanie rejestrować zarówno wolnozmienne jak i szybkozmienne sygnały neurobiologiczne (z ang. zwane odpowiednio LFP i neural spikes). Każdy z kanałów wyposażony jest w rejestry cyfrowe odpowiedzialne za kontrolę wzmocnienia napięciowego, dolnej i górnej częstotliwości granicznej oraz rozrzutów wyjściowych napięć stałych. Dolna częstotliwość graniczna może być zmieniana w zakresie 60 mHz do 100 Hz, górna częstotliwość graniczna może być przełączana do wartości 4,7 kHz bądź 12 kHz zaś wzmocnienie napięciowe może być ustawione na 139 V/V bądź 1100 V/V. Pojedyczny kanał odczytowy pobiera zaledwie 25 µW mocy z zasilania š 0,9 V, jego wejściowe szumy napięciowe wynoszą 3,7 µV i zajmuje on 0,13 mm² powierzchni.

4

Efficient neural amplifiers using MOS and MIM capacitors in 180 nm CMOS process

100%

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

|

tom Vol. 53, nr 12

20-23

EN

This paper presents design methods that allow to drastically limit an area of a recording channel in multichannel integrated circuits dedicated to neurobiology experiments. The techniques that are presented in this paper can be applied in a 3D multichannel integrated systems where area limitations are very strict. Furthermore, they allow one to mitigate main problems existing in modern submicron processes i.e. leakage currents, a difficulty of obtaining very large MOS based resistances or uniformity of main parameters of recording channels. For further improvement of the recording channels we designed and processed in 180nm CMOS technology two recording channels that differ from each other in type of capacitors used. Their measurement results show that thanks to the applied methods we are able to tune the lower cut-off frequency in a very large range, i.e. 10 mHz - 300 Hz. The upper cut-off frequency can be changed for two different modes, i.e. neural spike recording mode where it is equal to 9 kHz or slow biomedical signals recording mode where it can be changed in the 10 Hz - 280 Hz range. The voltage gain of the recording channels can be switched either to 260 V/V or to 1000 V/V. The input referred noise of the recording channel is equal to 5 pV while its power consumption is equal to only 11 pW. The single recording channel occupies only 0.06 mm2 of the chip area and together with its large functionality allows one to adapt it into modern 3D pixel multichannel neurobiology applications.

PL

W artukule zaprezentowano metody projektowe, które pozwalająznacząco zmniejszyć powierzchnię zajmowaną przez elektronikę odczytu stosowaną w wielokanałowych systemach przeznaczonych do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Autorzy pracy prezentują porównanie dwóch kanałów odczytowych wykonanych w technologii submikronowej CMOS 180 nm, w których zastosowano pojemności oparte na strukturach MOS bądź kondensatorach MIM (metal-izolator-metal). W szczególności rozpatrywane są kwestie związane z prądami upływu tych struktur co ma bardzo duże znaczenie w kontekście najnowszych technologii CMOS. Artykuł prezentuje wyniki pomiarów przykładowego toru odczytowego - dolna częstotliwość graniczna może być regulowana w zakresie 10 mHz - 300 Hz, górna częstotliwość graniczna może być ustawiania na 9 kHz bądź w zakresie 10...280 Hz, zaś wzmocnienie napięciowe może być przełączane pomiędzy wartościami 260 V/V lub 1000 V/V. Pojedyczny kanał pomiarowy zajmuje 0,06 mm2 powierzchni, pobiera 11 L/W mocy, a jego wejściowe szumy napięciowe wynoszą 5 /l/V.

5

64 channel neural recording amplifier with tunable bandwidth in 180 nm CMOS technology

75%

Gryboś P. , Kmon P. , Żołądź M. , Szczygieł R. , Kachel M. , Lewandowski M. , Błasiak T.

|

tom Vol. 18, nr 4

631-643

EN

This paper presents the design and measurements of low-noise multichannel front-end electronics for recording extra-cellular neuronal signals using microelectrode arrays. The integrated circuit contains 64 readout channels and is fabricated in CMOS 180 nm 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, the 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 and has the possibility of passband tuning. The low cut-off frequency can be tuned in the 1 Hz - 60 Hz range while the high cut-off frequency can be tuned in the 3.5 kHz - 15 kHz range. For the nominal gain setting at 44 dB and power dissipation per single channel of 220 žW, the equivalent input noise is in the range from 6 žV - 11 žV 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 the gain calculated as standard deviation to mean value is about 4.4% and the spread of the low cut-off frequency set at 1.6 Hz is only 0.07 Hz. The chip occupies 5×2.3 mm⊃2 of silicon area. To our knowledge, our solution is the first reported multichannel recording system which allows to set in each recording channel the low cut-off frequency within a single Hz with a small spread of this parameter from channel to channel. The first recordings of action potentials from the thalamus of the rat under urethane anesthesia are presented.