서민재 교수 연구실
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인용수 1
·2020
A 10 nV/rt Hz noise level 32-channel neural impedance sensing ASIC for local activation imaging on nerve section
Jong Pal Kim, Wonseok Lee, Junyeub Suh, Hyungwoo Lee, Kyuil Lee, Ho Young Ahn, Min-Jae Seo, Seung‐Tak Ryu, Kirill Aristovich, David Holder, Sang Joon Kim
초록

신경 단면 국소 활성화 이미징(local activation imaging) 적용을 위한 32채널 신경 임피던스 센싱 ASIC이 10 nV/rt Hz 노이즈 레벨로 제시된다. 신경 신호의 모니터링과 제어가 신체적·정신적 건강을 향상시킬 수 있다는 점이 점차 알려지고 있다. 미주신경(vagus nerve) 및 좌골신경(sciatic nerve)과 같은 주요 신경은 여러 개의 소속속(fascicle) 다발로 구성된다. 따라서 부작용 없이 특정 적용을 정확히 제어하기 위해서는 어떤 소속속이 활성화되었는지 정확히 알아야 한다. 국소적으로 활성화된 소속속을 찾는 유일한 방법은 전기 임피던스 단층촬영(electrical impedance tomography, EIT)을 사용하는 것이다. 도입될 ASIC은 신경 EIT 응용을 위해 설계되었다. CMOS 180-nm 공정 기술을 사용하여 신경 임피던스 센싱 ASIC을 구현하였다. 측정된 노이즈 스펙트럼에서 입력 기준(integrated input referred) 노이즈는 0.46 μVrms(노이즈 플로어 10.3 nVrms/rt Hz)로 계산되었다. 입력 80 mV에서 선형 회귀(linear regression)에 대한 제곱 상관계수는 0.99998이었다. 32채널의 증폭 이득 균일도는 +0.23%에서 -0.29% 범위였다. 저항 팬텀(resistor phantom)을 이용해 신경의 가장 단순한 모델로서 단일 판독 채널이 75.6 dB 이상의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 검출할 수 있음을 검증하였다. 레저버 팬텀(reservoir phantom)에서는 8.3 frames per second의 속도로 실시간 EIT 이미지를 재구성하였다. 개발된 ASIC은 쥐 좌골신경에 대한 생체 내(in vivo) 실험에 적용되었으며, 활성화된 신경 단면 이미지를 얻기 위한 신호 처리 작업이 현재 진행 중이다. 또한 개발된 ASIC은 쥐 좌골신경에 대한 생체 내 실험에도 적용되었고, 국소적으로 활성화된 신경 단면 이미지를 얻기 위한 신호 처리 작업이 현재 진행 중이다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
Application-specific integrated circuitNoise (video)Imaging phantomSciatic nervePhysicsComputer scienceMaterials scienceComputer hardwareMedicineOptics
타입
Article
IF / 인용수
- / 1
게재 연도
2020

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