無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，包括：信號(hào)放大器，用于對(duì)輸入的初始神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行放大；帶通濾波器，與信號(hào)放大器相連接，用于濾除初始神經(jīng)信號(hào)中除神經(jīng)信號(hào)之外的噪聲；A/D采集模塊；與帶通濾波器相連接，用于對(duì)帶通濾波器輸出的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換；無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊；與A/D采集模塊相連接，用于將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送出去；以及電源模塊，與的微弱信號(hào)放大器、帶通濾波器、模擬信號(hào)多路復(fù)用器、A/D采集模塊和無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊相連接，用于為其提供能量。本發(fā)明中，將神經(jīng)信號(hào)采集、放大、處理及無(wú)線(xiàn)發(fā)送集成在單個(gè)芯片上，同時(shí)采用無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊傳送神經(jīng)信號(hào)，避免了對(duì)動(dòng)物的活動(dòng)范圍進(jìn)行限制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子行業(yè)信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片。 【背景技術(shù)】
[0002]由于社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)疾病譜正在發(fā)生改變。早期嚴(yán)重威脅人類(lèi)的傳染性疾病、孕產(chǎn)期疾病的危害范圍和程度有了明顯下降，而包括神經(jīng)性疾病在內(nèi)的各種慢性病已經(jīng)成為現(xiàn)代人類(lèi)健康的主要威脅。動(dòng)物體內(nèi)神經(jīng)信息的相互傳遞和整合通常是通過(guò)若干動(dòng)作電位組成的放電序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)記錄技術(shù)就成為神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要研究手段之一。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)采用無(wú)線(xiàn)方式的神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，植入動(dòng)物大腦的微電極陣列獲取到神經(jīng)信號(hào)，通過(guò)線(xiàn)纜將信號(hào)傳輸給動(dòng)物附近的神經(jīng)信號(hào)放大器，神經(jīng)信號(hào)放大器再將信號(hào)經(jīng)過(guò)神經(jīng)信號(hào)采集處理器傳輸給PC機(jī)，神經(jīng)信號(hào)放大器和神經(jīng)信號(hào)采集處理器為一般型儀器，體積較大。這種情況下極大地限定了動(dòng)物的活動(dòng)范圍， 阻礙了在自然理想條件下動(dòng)物的原始行為，因而也就不能很好地反映神經(jīng)信號(hào)是如何對(duì)動(dòng)物各種行為進(jìn)行反應(yīng)和支配的。而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物會(huì)經(jīng)常咬傳輸線(xiàn)纜，甚至咬斷，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展 。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]為解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，以能夠更為方便地采集在自然理想條件下動(dòng)物的原始行為的神經(jīng)信號(hào)。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，包括:信號(hào)放大器， 用于對(duì)輸入的初始神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行放大；帶通濾波器，與信號(hào)放大器相連接，用于濾除初始神經(jīng)信號(hào)中除神經(jīng)信號(hào)之外的噪聲；A/D采集模塊；與帶通濾波器相連接，用于對(duì)帶通濾波器輸出的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換；無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊；與A/D采集模塊相連接，用于將進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送出去；以及電源模塊，與的微弱信號(hào)放大器、帶通濾波器、模擬信號(hào)多路復(fù)用器、A/D采集模塊和無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊相連接，用于為其提供能量。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片具有以下有益效果:
[0010](I)本發(fā)明中，采用無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊傳送神經(jīng)信號(hào)，避免了對(duì)動(dòng)物的活動(dòng)范圍進(jìn)行限制，能夠更好的反映神經(jīng)信號(hào)是如何對(duì)動(dòng)物各種行為進(jìn)行反應(yīng)和支配，同時(shí)避免了動(dòng)物咬斷線(xiàn)纜；
[0011](2)本發(fā)明中，將神經(jīng)信號(hào)采集、放大、處理及無(wú)線(xiàn)發(fā)送集成在單個(gè)芯片上，使動(dòng)物能夠自由活動(dòng)，減少在動(dòng)物神經(jīng)信號(hào)采集過(guò)程中外部環(huán)境和人為因素的干擾，使實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)物對(duì)外界環(huán)境刺激的反應(yīng)更加接近自然，進(jìn)而獲得較好的神經(jīng)信號(hào)；[0012](3)本發(fā)明中，通過(guò)模擬信號(hào)多路復(fù)用器和A/D轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了多路信號(hào)的同時(shí)采集和傳輸，大大降低了 A/D采集資源，減小了芯片尺寸，并從根本上降低了芯片的功耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)采用無(wú)線(xiàn)方式的神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片中模擬信號(hào)多路復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片中SAR-ADC的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片中無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。且在附圖中，以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解， 參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0020]為便于理解，首先對(duì)本發(fā)明所涉及的元件進(jìn)行編`號(hào):[0021]1-無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片；2-植入式神經(jīng)微電極陣列；[0022]3-接收器；`[0023]100-高精度微弱信號(hào)放大器；200-帶通濾波器；[0024]300-模擬信號(hào)多路復(fù)用器；400-A/D采集模塊；[0025]500-無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊；600-電源模塊；[0026]310-控制器；320-多路開(kāi)關(guān)；[0027]410-開(kāi)關(guān)電容采樣/保持電路;420-全差分動(dòng)態(tài)比較器；[0028]430-數(shù)模轉(zhuǎn)換器；440-逐次逼近邏輯控制電路。[0029]本發(fā)明公開(kāi)一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，該芯片通過(guò)固定裝置戴在動(dòng)物頭上，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式檢測(cè)記錄神經(jīng)信號(hào)，使動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠自由活動(dòng)。[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該無(wú)線(xiàn)
神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片包括順序連接的:信號(hào)放大器100、帶通濾波器200、模擬信號(hào)多路復(fù)用器300、A/D采集模塊400、無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊500和電源模塊600，其中，電源模塊600與其他各個(gè)模塊相連，為其提供電源能量。信號(hào)放大器100、帶通濾波器200、模擬信號(hào)多路復(fù)用器 300、A/D采集模塊400、無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊500和電源模塊600均集成于一塊芯片上。其中，信號(hào)放大器，用于對(duì)輸入的初始神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行放大；帶通濾波器，與信號(hào)放大器相連接，用于濾除初始神經(jīng)信號(hào)中除神經(jīng)信號(hào)之外的噪聲；A/D采集模塊；與帶通濾波器相連接，用于對(duì)帶通濾波器輸出的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換；無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊；與A/D采集模塊相連接， 用于將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送出去；以及電源模塊，與的微弱信號(hào)放大器、帶通濾波器、模擬信號(hào)多路復(fù)用器、A/D采集模塊和無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊相連接，用于為其提供能量。
[0031]當(dāng)采用本發(fā)明實(shí)施例無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片開(kāi)展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，植入式神經(jīng)微電極陣列2植入到動(dòng)物的大腦內(nèi)，無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片I通過(guò)電路連接方式同植入式微電極陣列2連接，戴在動(dòng)物頭上進(jìn)行檢測(cè)。由接收器3對(duì)無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并解調(diào)。
[0032]本實(shí)施例中，將神經(jīng)信號(hào)采集、放大、處理及無(wú)線(xiàn)發(fā)送集成在單個(gè)芯片上，使動(dòng)物能夠自由活動(dòng)，同時(shí)采用無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊傳送神經(jīng)信號(hào)，避免了對(duì)動(dòng)物的活動(dòng)范圍進(jìn)行限制， 能夠更好的反映神經(jīng)信號(hào)是如何對(duì)動(dòng)物各種行為進(jìn)行反應(yīng)和支配，同時(shí)避免了動(dòng)物咬斷線(xiàn)纜。以下分別對(duì)本實(shí)施例的各個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]信號(hào)放大器100包括前置放大電路和二級(jí)放大電路，兩級(jí)放大順序連接。該信號(hào)放大器的輸入噪聲小于V ;頻率為IkHz時(shí)的噪聲密度小于:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，包括:信號(hào)放大器，用于對(duì)輸入的初始神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行放大；帶通濾波器，與所述信號(hào)放大器相連接，用于濾除所述初始神經(jīng)信號(hào)中除神經(jīng)信號(hào)之外的噪聲；A/D采集模塊；與所述帶通濾波器相連接，用于對(duì)帶通濾波器輸出的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換；無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊；與所述A/D采集模塊相連接，用于將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的神經(jīng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送出去；以及電源模塊，與所述的微弱信號(hào)放大器、帶通濾波器、模擬信號(hào)多路復(fù)用器、A/D采集模塊和無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊相連接，用于為其提供能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，當(dāng)由神經(jīng)微電極陣列輸入的初始神經(jīng)信號(hào)為K路時(shí)，還包括:模擬信號(hào)多路復(fù)用器，設(shè)置于帶通濾波器和A/D采集模塊之間；所述信號(hào)放大器包含K路的信號(hào)放大通道，該K路的信號(hào)放大通道分別用于對(duì)于K路初始神經(jīng)信號(hào)中的一路初始神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行放大；所述帶通濾波器包含K路的帶通濾波通道，該K路的帶通濾波通道分別用于對(duì)于K路初始神經(jīng)信號(hào)中的一路初始神經(jīng)信號(hào)，濾除該初始神經(jīng)信號(hào)中除神經(jīng)信號(hào)之外的噪聲；所述模擬信號(hào)多路復(fù)用器，用于將濾波后的K路神經(jīng)信號(hào)分時(shí)地傳送至所述A/D采集模塊；所述A/D采集模塊，用于分時(shí)地對(duì)模擬信號(hào)多路復(fù)用器輸出的K路神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行取樣和A/D轉(zhuǎn)換；所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊，用于將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的K路神經(jīng)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，其中，所述A/D采集模塊包含N路的信號(hào)采集通道；所述模擬信號(hào)多路復(fù)用器包括:K路開(kāi)關(guān)，該K路開(kāi)關(guān)分為N組；對(duì)于該N組開(kāi)關(guān)中的第i組開(kāi)關(guān)，其包含M路開(kāi)關(guān)；對(duì)于該M路開(kāi)關(guān)中的任意一路開(kāi)關(guān)，其一端連接至所述帶通濾波器的一條帶通濾波通道，其另一端連接至所述A/D采集模塊中的N路信號(hào)采集通道中的第i條信號(hào)采集通道，其中，i =1,2,……，N;控制器，用于控制在同一時(shí)刻，控制所述N組開(kāi)關(guān)中每組開(kāi)關(guān)中的一路開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)；在一個(gè)周期內(nèi)，控制該每組開(kāi)關(guān)中每一路開(kāi)關(guān)閉合一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，其中，所述N組開(kāi)關(guān)中的每組開(kāi)關(guān)中均包含M路開(kāi)關(guān)；所述控制器的控制頻率至少為所述A/D采集模塊采集頻率的M倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，其中，所述A/D采集模塊采集頻率的頻率為10kHz，所述控制器控制K路開(kāi)關(guān)通斷的頻率為80kHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，所述N= 8，K= 16、32或64。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，所述A/D采集模塊為全差分逐次逼近型-模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，所述信號(hào)放大器滿(mǎn)足以下參數(shù):頻率為IkHz時(shí)的噪聲密度小于 9uV/Jhz,信號(hào)增益不小于60dB，共模抑制比不小于90dB。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，所述帶通濾波器的通頻帶為IHz至5kHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一`項(xiàng)所述的無(wú)線(xiàn)神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)芯片，通過(guò)固定裝置佩戴于動(dòng)物的頭部；所述信號(hào)放大器同植入式微電極陣列相連。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103505198SQ201210221951
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】王蜜霞, 蔡新霞, 徐聲偉, 林楠森 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所