一个LFP/AP模式可重新配置的模拟前端,将EEEG-iEEG电气模型用于闭环VNS

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经科学仪器仪器仪器仪表
• 模拟电路设计 模拟电路设计

背景情况:

• 闭环神经刺激 (VNS) 需要精确的神经信号获取.
• 区分地方现场潜力 (LFP) 和行动潜力 (AP) 对于有效的VNS至关重要.
• 现有的系统可能面临着在同时准确捕获LFP和AP信号方面的挑战.

研究的目的:

• 为VNS系统提供一个新的可重新配置模拟前端 (AFE).
• 为了使LFP和AP信号的同时和不同的记录.
• 为封闭循环VNS应用优化神经信号处理.

主要方法:

• 设计了一个可重新配置的AFE,集成了作为扩展EEG (EEEG) 记录的内EEG (iEEG) 的反向电模型.
• 开发了一种可调节的切割器稳定放大器 (CSA) 与高阶直流伺服循环 (DSL) 进行精确的LFP/AP信号分离.
• 包含可调节的低通波器 (LPF),用于AP信号增强和频率调节.

主要成果:

• 可重新配置的EEEG预放大器实现了高中频段收益 (39.6dB为LFP,59.5dB为AP).
• 在不同频段实现了低输入引用噪声 (LFP为2.2μVrms,AP为6.3μVrms).
• 证明了高的直流/带内输入阻抗 (高达1.27GΩ) 和低功耗 (6.3μW/通道).

结论:

• 开发的AFE有效地将LFP和AP信号分离为VNS.
• 电路的性能,包括增益,噪声和阻抗,适合用于神经记录.
• 低功耗和小模块面积使其成为植入式VNS设备的理想选择.