ابزاردقیق پزشکی
زهراسادات فاطمی؛ محمدمهدی احمدی
دوره 12، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 221-234
چکیده
امروزه استفاده از ریزسامانههای قابل کاشت، برای شناسایی دقیقتر عملکرد مغز و تعامل نورونها با یکدیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانهها، با بهرهگیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازهی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانههای ...
بیشتر
امروزه استفاده از ریزسامانههای قابل کاشت، برای شناسایی دقیقتر عملکرد مغز و تعامل نورونها با یکدیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانهها، با بهرهگیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازهی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانههای قابل کاشت تحریک الکتریکی، با چالشهای بسیاری روبهرو است که از آن جمله میتوان به نحوهی بازیابی توان با بازده بالا و بازیابی دادههای ارسالی با دقت بالا، اشاره کرد. در این مقاله، یک ساختار جدید برای بلوک بازیابی توان در یک ریزسامانهی تحریک الکتریکی مغز، ارائه شده است. در ریزسامانهی تحریک الکتریکی مورد نظر در این مقاله، لازم است تا دو سطح ولتاژ متفاوت تولید شود. ولتاژ اول، سطح پایینتری (8/1 وات) داشته و به عنوان منبع تغذیهی مدارهای داخلی (مانند مدارهای دیجیتال)، مورد استفاده قرار میگیرد. برای تولید این ولتاژ، از یک یکسوساز فعال استفاده شده است که با دریافت ولتاژ ورودی ۳ ولت، بازده توان 89% و افت ولتاژ ۱۵۰ میلیولت را دارد. ولتاژ دوم، که سطح بالاتری داشته و متغیر میباشد، توان لازم برای منابع جریان تحریککننده را تامین میکند. برای تولید این ولتاژ، از یک یکسوساز فعال کنترل شونده با فاز، استفاده میشود که ولتاژ خروجی آن، متناسب با میزان جریان تحریک، در بازهی ۸/۱ تا 5/2 ولت تغییر کرده و از این طریق، اتلاف توان در منابع جریان تحریک را کاهش و بازده سیستم تحریک را در مواردی تا حدود ۵۰% افزایش میدهد. همچنین در این مقاله، یک مدار دمدولاتور دامنه، جهت بازیابی دادههای ارسالی از خارج بدن و یک مدار برای بازیابی پالس ساعت مورد نیاز برای عملکرد ریزسامانهی تحریکی، طراحی شده و نتایج شبیهسازی آنها ارائه شده است. مدار دمدولاتور داده، قادر است تا دادهها را از ولتاژ ورودی با دامنهی ۳ تا ۵ ولت و با ضریب مدولاسیون متغیر بین ۵ تا ۲۵ درصد، استخراج کند.
ابزاردقیق پزشکی
فرناز فهیمی هنزایی؛ محمدمهدی احمدی
دوره 12، شماره 2 ، شهریور 1397، ، صفحه 147-159
چکیده
در این مقاله، طراحی و شبیهسازی یک کنترل کنندهی دیجیتال برای استفاده در یک سیستم تحریک الکتریکی قابل کاشت در مغز ارائه شده است. کنترل کنندهی دیجیتال ارائه شده در این مقاله، دارای قابلیت تولید پالسهای تحریک مربعی با امکان برنامهریزی مقادیر عرض پالس، دامنهی پالس، تک فازی یا دو فازی بودن و تقدم فاز کاتدی بر آندی یا برعکس ...
بیشتر
در این مقاله، طراحی و شبیهسازی یک کنترل کنندهی دیجیتال برای استفاده در یک سیستم تحریک الکتریکی قابل کاشت در مغز ارائه شده است. کنترل کنندهی دیجیتال ارائه شده در این مقاله، دارای قابلیت تولید پالسهای تحریک مربعی با امکان برنامهریزی مقادیر عرض پالس، دامنهی پالس، تک فازی یا دو فازی بودن و تقدم فاز کاتدی بر آندی یا برعکس (در صورت دو فازی بودن آن) میباشد. همچنین، در این سیستم امکان کنترل 16 سایت تحریک و تحریک 4 تا از آنها به طور همزمان فراهم شده است. عرض پالسهای تحریک، بین 4 میکروثانیه تا 4 میلیثانیه و فاصلهی میان دو فاز، بین 4 تا 512 میکروثانیه قابل برنامهریزی است. همچنین، دامنهی پالسها میتواند مقادیری بین 4 میکروآمپر تا 1 میلیآمپر را اختیار کند. کنترل هر 4 سایت از 16 سایت موجود، توسط یک واحد تحریک کنندهی محلی (LDC) صورت میگیرد که دادههای خود را از واحد کنترل کنندهی سراسری (GDC) دریافت مینماید. صحت عملکرد کدهای VHDL مدار طراحی شده، ابتدا روی یک برد FPGA بررسی و سپس تراشهی ASIC آن با تکنولوژی CMOS 18/0 میکرومتر جانمایی گشته است. ابعاد هر یک از بخشهای تحریک کنندهی محلی در تراشهی طراحی شده برابر با 160/19 میکرومترمربع و ابعاد بخش تحریک کنندهی سراسری برابر با 246/4 میکرومترمربع میباشد. همچنین توان مصرفی بخشهای کنترل کنندههای محلی و سراسری به ترتیب برابر 12 و 2/8 میکرووات میباشد. به منظور سهولت در ارسال پارامترهای سیگنالهای تحریک توسط کاربر، یک واسط گرافیکی در محیط نرمافزار MATLAB طراحی شده است، که با ارسال متناوب دستور تولید پالس توسط آن، میتوان فرکانس پالسها و یا تعداد و فاصلهی آنها را در یک قطار پالس تحریکی برنامهریزی کرد.