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带有数据速率缩减部分的神经植入物制造技术

技术编号:41976276 阅读:42 留言:0更新日期:2024-07-10 16:55
一种用于大脑区域的神经植入物,具有:用于检测来自大脑区域的信号的至少一个检测部分;具有至少一个电极的电极部分,该电极部分可耦合到检测部分,并且可在大脑区域中排列,并且被设计用于电接触大脑区域;至少一个数字化部分,该至少一个数字化部分用于从至少一个检测部分检测到的信号产生至少一个数字数据流,其中,至少一个数据流分别包括数据点的序列以及数据缩减部分,该数据缩减部分被设计成根据预定方案从至少一个数据流中丢弃数据点的序列中的数据点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种带有数据速率缩减部分的神经植入物


技术介绍

1、神经植入物用于人机界面。这些是基于植入式微电子设备,允许在多个信道上并行地低噪声地读取神经元信号,以及灵活地刺激大脑活动。

2、医学应用是神经退行性疾病的诊断和治疗,如帕金森病、阿尔茨海默病和癫痫。此外,在神经生理学基础研究和由思想直接控制的新型假肢领域的应用是可以想象的。

3、由于应用的多样性,对底层硬件的要求也从根本上不同。例如,在可植入系统的情况下,允许的功率消耗受到严重限制,因为周围组织可能会因太大的热量发展而受到伤害。感兴趣的神经信号基本上分为两类。在约0.2到200赫兹之间的较低频率范围内,可以测量局部场电位,这些电位由记录电极周围区域的数百甚至数千个神经元的叠加电位组成。第二类包括动作电位(英语“spikes”),其发生在约200到8000赫兹的频率范围内,显示单个神经元的激活过程。根据应用的不同,需要不同的信号带和不同数量的信道作为数据源。然而,同时,为所有应用提供一个通用的硬件平台是可取的,这样,这一领域的研究就不会因为精确定制的微电子设备的有限可用性而受到阻碍。


技术实现思路

1、因此,本专利技术的目的是提供一种用于神经植入物的数据速率模块,其至少部分地缓解了上述技术问题。

2、该目的由根据权利要求1的数据速率模块来实现。有利的改进方案在从属权利要求中作了界定。

3、因此,提供了一种用于大脑区域的神经植入物,具有:

4、用于检测来自大脑区域的信号的至少一个检测部分,

5、电极部分,具有至少一个电极,其可耦合到检测部分,并且可在大脑区域中排列,并且被设计用于电接触大脑区域,

6、至少一个数字化部分,用于从至少一个检测部分检测到的信号产生至少一个数字数据流,

7、其中,至少一个数据流分别包括数据点的序列,

8、以及

9、数据缩减部分,其被设计成根据预定方案从至少一个数据流中丢弃数据点的序列中的数据点。

10、因此,可以根据预定方案缩减至少一个数据流的数据速率。

11、可通过两种方案具体控制输出神经信号的数据速率的调整,使得感兴趣的信道的选择和每个信道的两个传输数据点之间待丢弃的数据点的数量可灵活调节。因此,一个通用的硬件平台可以适应(=优化)到非常不同的应用领域。

12、因此,作为本专利技术主题的创新包括允许用非常简单的手段修改芯片的数据速率的数字部分。这对读取实例(例如微控制器)的负载和系统的功率消耗都有直接影响。两者都可以缩减。在植入式微电子设备中,缩减功率尤为重要。

13、此外,通过同时使用相同的硬件平台,可以对特定的应用场景进行优化。

14、在这种情况下,方案可以包括丢弃数据流的所有数据点。

15、替代地或附加地,方案可以包括从至少一个数据流中有规律地丢弃预定数量的数据点。

16、一般而言,方案可以包括从数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点,其中,m和n是自然数。

17、可以设置第一寄存器,其对于至少一个数据流中的每一个包含代表数据流的所有数据点是否被丢弃的值。

18、可以设置第二寄存器,其包含代表从至少一个数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点的值。

19、在这种情况下,第一寄存器和/或第二寄存器是可编程的。

20、在根据一种变型的神经植入物中,至少一个检测部分、至少一个数字化部分和数据缩减部分设置在通用的半导体衬底上,并且特别被设计成asic组件。

21、根据本专利技术的缩减输出数据速率部分在一个变型中特别提供了两种方案:

22、·信道选择:例如,通过设置32位寄存器,可以为每个信道单独确定测量数据是否被丢弃(“0”)或是否被输出(“1”)。

23、·丢弃数据点:通过设置例如5位寄存器,定义了一个数字,该数字决定在两个实际发送的数据点之间每个信道丢弃多少个可用数据点。例如:“1”

24、(二进制“00001”)表示在两个输出数据点之间丢弃一个数据点,因此只有每隔一个数据点离开芯片,数据速率相应减半。

25、这两种方案都可以结合在一起,而不会因为大量的设置选项而使系统无法测试,从而无法验证。这是一个重要的特性,因为人体植入式电子设备必须满足非常严格的批准限制。

26、特别是,对于只需要局部场电位的系统,丢弃不需要的数据点可以显著提高效率,因此不需要测量尖峰电位所需的较高数据速率。由于通常预期与输入相关的噪声不会有显著改善,因此有意避免使用平均值来利用被丢弃的数据点。这是因为,特别是在低频范围内,尤其受到许多数据点丢弃的影响,闪烁噪声(1/f噪声)是占主导地位的噪声过程。这在时间上有明显的相关性,因此不能通过时间平均值来改善。

27、根据一种变型,该部分设置在具有32个双向信道的神经调制asic(applicationspecific integrated circuit)上。这是非常灵活的设计,因此可以在许多不同的应用场景中使用。

28、此外,检测部分可以被设计成执行根据预定方案可调节的信号滤波,特别是高通滤波。因此,在数据速率缩减部分缩减数据速率之后,信号滤波可适应数据流的数据速率(单位时间的数据点)。

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【技术保护点】

1.一种用于大脑区域的神经植入物,具有:

2.根据前述权利要求所述的神经植入物,其中,所述方案包括丢弃数据流的所有数据点。

3.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述方案包括从所述至少一个数据流中有规律地丢弃预定数量的数据点。

4.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述方案包括从数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点,其中,m和n是自然数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,设置第一寄存器(950),所述第一寄存器对于所述至少一个数据流中的每一个包含代表所述数据流的所有数据点是否被丢弃的值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,设置第二寄存器(955),所述第二寄存器包含代表从至少一个数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点的值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述第一寄存器和/或所述第二寄存器是可编程的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述至少一个检测部分、所述至少一个数字化部分(800)和所述数据缩减部分(900)设置在通用的半导体衬底上,并且特别被设计成ASIC组件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,还包括

10.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,还包括:

11.根据前述权利要求所述的神经植入物,其中,所述开关矩阵部分(240)包括开关装置(243),电极可通过所述开关装置分别与接地点(GND)连接。

12.根据前述权利要求所述的神经植入物,其中,所述开关矩阵部分(240)包括开关装置(243),预定电极可通过所述开关装置切换为所述至少一个检测部分(230)的参考电极(REF)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物(1),其中,所述神经植入物分为多个信道(10),所述每个信道(10)具有刺激部分(220)、检测部分(230)和所述电极部分(600)的电极。

14.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,还包括设置在所述电极部分(600)和所述至少一个检测部分(230)之间的开关矩阵部分(240),其中,所述开关矩阵部分(240)包括开关装置(241、242),用于将每个信道(10)的电极分别耦合或解耦到所述信道(10)的所述检测部分(230)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述检测部分(230)被设计成执行根据所述预定方案可调节的信号滤波,特别是高通滤波。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于大脑区域的神经植入物,具有:

2.根据前述权利要求所述的神经植入物,其中,所述方案包括丢弃数据流的所有数据点。

3.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述方案包括从所述至少一个数据流中有规律地丢弃预定数量的数据点。

4.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述方案包括从数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点,其中,m和n是自然数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,设置第一寄存器(950),所述第一寄存器对于所述至少一个数据流中的每一个包含代表所述数据流的所有数据点是否被丢弃的值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,设置第二寄存器(955),所述第二寄存器包含代表从至少一个数据流的m个数据点的每个序列中丢弃n个数据点的值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述第一寄存器和/或所述第二寄存器是可编程的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的神经植入物,其中,所述至少一个检测部分、所述至少一个数字化部分(800)和所述数据缩减部分(900)设置在通用的半导体衬底上,并且特别被设计成asic组件。

9.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:斯蒂芬·赖希莫里斯·奥尔特曼斯约阿希姆·贝克尔马丁·舒特勒斯蒂芬·里格
申请(专利权)人:柯泰克股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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