ANALIZA SZUMOWA KANAŁU ODCZYTOWEGO PRZEZNACZONEGO DO WIELOKANAŁOWYCH UKŁADÓW SCALONYCH DEDYKOWANYCH DO EKSPERYMENTÓW NEUROBIOLOGICZNYCH
Piotr Kmon
kmon@agh.edu.plAkademia Górniczo-Hutnicza, Kraków (Polska)
Piotr Otfinowski
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków (Polska)
Abstrakt
W artykule opisano budowę typowego kanału odczytowego wykorzystywanego do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Wskazano główne źródła szumów jakie występują w tego typu układach i zwrócono szczególną uwagę na metody ich minimalizowania. Prowadzona w artykule dyskusja bierze pod uwagę kluczowe parametry wpływające na odniesione do wejścia kanału odczytowego szumy, a mianowicie moc pobieraną przez kanał pomiarowy oraz zajmowaną powierzchnię krzemu. Uwzględnia przy tym typowy kanał odczytowy składający się z przedwzmacniacza napięciowego, układu próbkująco-pamiętającego i przetwornika analogowo-cyfrowego. Pobierana moc oraz zajętość powierzchni są niezmiernie istotne w odniesieniu do budowy wielokanałowego implantowanego układu scalonego przeznaczonego do rejestracji szerokiej gamy sygnałów neurobiologicznych. Artykuł zakończony jest opisem zrealizowanego układu scalonego, którego rozbudowana funkcjonalność pozwala na wykorzystanie go do rejestracji szerokiej gamy sygnałów neurobiologicznych.
Słowa kluczowe:
wielokanałowe układy scalone, ASIC, eksperymenty neurobiologiczne, szumy napięcioweBibliografia
Grybos P., Kmon P., Zoladz M., Szczygiel R., Kachel M., Lewandowski M., Blasiak T.: 64 Channel Neural Recording Amplifier with Tunable Bandwidth in 180 nm CMOS Technology. Metrol. Meas. Syst., Vol. XVIII (2011), No. 4, pp. 631-644.
Google Scholar
Hochberg R., Bacher D., Jarosiewicz B., Masse N. Y., Simeral J. D., Vogel J., Haddadin S., Liu J., Cash S. S., Van der Smagt P., Donoghue J. P.: Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. NATURE, Vol. 485, May 2012, pp. 372-278.
DOI: https://doi.org/10.1038/nature11076
Google Scholar
Johns D. A., Martin K.: Analog integrated circuits design. New York, Willey, 1997.
Google Scholar
Kmon P., Żołądź M., Gryboś P., Szczygieł R.: Multichannel system for in vivo and in vitro neural signal recording. Electrical Review, ISSN 0033-2097. — 2010 R. 86 nr 9, pp. 67–71.
Google Scholar
Lebedev M. A., Nicolelis M. A.: Brain-machine interfaces: Past, present and future. Trends in Neurosciences, vol. 29, no. 9, Sep. 2006, pp. 536–546.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.tins.2006.07.004
Google Scholar
Levenson J. M., Gibson H. E., Gerber D., Levin M.: Perforated Multielectrode Array in Drug Discovery. 7th International Meeting on Substrate-Integrated Microelectrode Arrays, 2010, pp. 134-137.
Google Scholar
Litke A. M., Bezayiff N., Chichilnisky E. J., Cunningham W., Dabrowski W., Grillo A. A., Grivich M., Grybos P., Hottowy P., Kachiguine S., Kalmar R. S., Mathieson K., Petrusca D., Rahman M., Sher A.: What does the eye tell the brain?: Development of a system for the large-scale recording of retinal output activity. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.51, No.4, Aug. 2004, pp. 1434–40.
DOI: https://doi.org/10.1109/TNS.2004.832706
Google Scholar
Nurmikko A. V., Donoghue J. P., Hochberg L. R., Patterson W. R., Song Y.- K., Bull C. W., Borton D. A., Laiwalla F., Park S., Ming Y., Aceros, J.: Listening to Brain Microcircuits for Interfacing With External World—
Google Scholar
Progress in Wireless Implantable Microelectronic Neuroengineering Devices. Proceedings of the IEEE, 2010, Vol. 98, No. 3, pp. 375–388.
DOI: https://doi.org/10.1109/JPROC.2009.2038949
Google Scholar
Obeid I.: A wireless multichannel neural recording platform for real-time brain machine interfaces. PhD Dissertation, Duke University, USA, 2004.
Google Scholar
Wise K. D., Sodagar A. M., Yao Y., Gulari M. N., Perlin G. E., Najafi K., Microelectrodes, Microelectronics, and Implantable Neural Microsystems. 2008, Proceedings of the IEEE, Vol. 96, No. 7, pp. 1184–1202.
Google Scholar
Zoladz M., Kmon P., Grybos P., Szczygiel R., Kleczek R., Otfinowski P.: A Bidirectional 64-channel Neurochip for Recording and Stimulation Neural Network Activity. IEEE EMBS Neural Engineering Conference, 2011, Cancun, Mexico, pp. 380–383.
DOI: https://doi.org/10.1109/NER.2011.5910566
Google Scholar
Autorzy
Piotr OtfinowskiAkademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Polska
Statystyki
Abstract views: 165PDF downloads: 156
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Piotr Otfinowski, Piotr Kmon, Rafał Kłeczek, PROJEKT 7-BITOWEGO NISKOMOCOWEGO PRZETWORNIKA A/C W TECHNOLOGII SUBMIKRONOWEJ O MAŁEJ POWIERZCHNI DO ZASTOSOWAŃ WIELOKANAŁOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 3 Nr 2 (2013)