ANALIZA SZUMOWA KANAŁU ODCZYTOWEGO PRZEZNACZONEGO DO WIELOKANAŁOWYCH UKŁADÓW SCALONYCH DEDYKOWANYCH DO EKSPERYMENTÓW NEUROBIOLOGICZNYCH

Piotr Kmon

kmon@agh.edu.pl
Akademia 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 napięciowe

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

Pobierz


Opublikowane
2013-02-14

Cited By / Share

Kmon, P. ., & Otfinowski, P. . (2013). ANALIZA SZUMOWA KANAŁU ODCZYTOWEGO PRZEZNACZONEGO DO WIELOKANAŁOWYCH UKŁADÓW SCALONYCH DEDYKOWANYCH DO EKSPERYMENTÓW NEUROBIOLOGICZNYCH. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 3(1), 21–23. https://doi.org/10.35784/iapgos.1433

Autorzy

Piotr Kmon 
kmon@agh.edu.pl
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Polska

Autorzy

Piotr Otfinowski 

Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Polska

Statystyki

Abstract views: 165
PDF downloads: 156