一个神经刺激器用于深度大脑刺激,具有广泛的负载电流和阻抗适应能力

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 生物医学工程 生物医学工程
• 微电子学微电子学

背景情况:

• 电流控制刺激器对于各种应用至关重要,但往往难以适应不断变化的负载阻抗.
• 像脉冲频率调制 (PFM) 和脉冲跳过调制 (PSM) 这样的现有方法在输出动态范围上有局限性.

研究的目的:

• 提出一种双相和双极电流控制的刺激器,具有增强的负载适应性.
• 解决高压发电机电路中的过压和可靠性问题.
• 为了提高刺激器的功率转换效率 (PCE).

主要方法:

• 开发了一个新的脉冲振幅调制 (PAM) 循环控制架构来驱动充电 (CP),改善输出动态范围.
• 基于PAM的双域电压缩放 (PAM-DDVS) 技术被引入以最大限度地降低能源消耗.
• 该刺激器使用TSMC 0.18μm 1.8V/3.3V工艺制造,集成高压发生器,输出驱动器和8位电流数字对模拟转换器 (DAC).

主要成果:

• 拟议的刺激器表现出高负载适应性,在0.5kΩ - 5kΩ阻抗范围内保持从0.1mA到20mA的刺激电流.
• 与PFM和PSM相比,新的PAM控制架构显著提高了输出动态范围.
• PAM-DDVS技术有效地最大限度地降低了能源消耗,同时实现了高适应范围.

结论:

• 开发的电流控制刺激器提供了卓越的负载适应性和功率效率.
• 集成芯片解决了对于高压应用的关键可靠性问题.
• 提出的技术代表了刺激器设计的重大进步,以提高性能和效率.