Research Article

ממריץ רב-תכליתי, מבוסס מוטמע, תומך בלוטות', ניתן לתכנות, צורת גל דו-פאזית עם רכישת אותות עצביים בזמן אמת

DOI:

10.3791/68837

⸱

September 19th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology Manipur (NITM), 2Department of Electrical and Electronics Engineering, Christ College of Engineering, 3Dr Siji George Medicine Professional Corporation, 4Christ College (Autonomous), 5Northern Ontario School of Medicine, 6Department of Electronics and Communication Engineering, Indian Institute of Technology Roorkee (IITR), 7Department of Computer Science & Engineering, Christ College of Engineering, 8Department of Electronics and Communication Engineering, Christ College of Engineering, 9Department of Mechanical and Mechatronics, University of Auckland, 10Department of Electronics and Communication, National Institute of Technology Manipur (NITM)

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מתארים מכשיר חדש שתוכנן במיוחד למחקר פרה-קליני של גירוי מוחי עמוק (DBS) יחד עם יחידת הקלטת אותות עצביים. התקן זה מספק גמישות נרחבת בפרמטרים של צורת-גל, כולל צורה, תדר, רוחב פולסים ומשרעת, ורישום של קוצים עצביים ופוטנציאל שדה מקומי.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחקר מציג מכשיר קל משקל התומך ב-Bluetooth לגירוי מוחי עמוק (DBS) שתוכנן במיוחד למחקר פרה-קליני בבעלי חיים קטנים הנעים בחופשיות. כדי להתמודד עם המגבלות הנוכחיות בגמישות צורות הגל ובקרה אלחוטית, פיתחנו ממריץ קומפקטי ורב-תכליתי המסוגל לספק צורות גל דו-פאזיות ניתנות לתכנות ומאוזנות מטען תוך רכישת אותות עצביים בו-זמנית. המערכת משלבת רכיבי מדף עבור ייצוב זרם, הגברת אותות והמרה אנלוגית לדיגיטלית, כולם מנוהלים על ידי מיקרו-בקר בהספק נמוך. המכלול כולל שלבי מפתח כגון שילוב מעגלים על לוח PCB דו-צדדי של 30 x 30 מ"מ, תכנות צורות גל באמצעות nRF Connect ואימות באמצעות בדיקות מלח ועמידות בעומס. הערכות במבחנה הראו תפוקת זרם אמינה על פני עכבות עומס משתנות, פעולת מלח יעילה ללא ירידה בצורת הגל, והקלטת אותות עצביים בנאמנות גבוהה עם יחס אות לרעש העולה על 35 dB. תוצאות אלו מאשרות את התאמתו של המכשיר לניסויי נוירומודולציה בלולאה סגורה ומניחות את היסודות למחקרים תרגומיים עתידיים בטיפול DBS.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו מציגה ממריץ מוחי עמוק חדשני לחקר שינויים ברמה המולקולרית וההתנהגותית בחיות ניסוי. למרות שמכשירי מיקרו-סטימולטור שונים נדונו בספרות, הם משתנים באופן משמעותי בגודל, במשקל, ביכולות הגירוי, ביכולת לספק גירוי ממושך ובדרישה למקורות כוח חיצוניים. רוב מכשירי המכרסמים מסתמכים על כוח חיצוני, מה שמגביל את התועלת שלהם במחקרים הדורשים גירוי בו זמנית ותצפית התנהגותית1. בעוד שפתרונות מסוימים, כגון קשירה, גלים מגנטיים או מקורות אור, מנסים לטפל בבעיה זו, כל אחד מגיע עם סט מגבלות משלו: קשירה מגבילה את התנועה וההתנהגות, ממריצים מגנטיים מוגבלים לסביבות ספציפיות, ומערכות מבוססות אור תלויות במחזור התאורה2.

רוב מערכות הגירוי העצבי המסורתיות למכרסמים כוללות קשירת החיה לגירוי חיצוני, מה שלא רק מגביל את חופש התנועה שלהם אלא גם מסבך את הבדיקות ההתנהגותיות3. בנוסף, הכבלים עלולים להתבלות עם הזמן, ולהוות סכנת תקלה. בעוד שחלה התקדמות בפיתוח מערכות ניידות לגירוי מוחי עמוק (DBS) עבור מכרסמים, למכשירים רבים כיום אין תיעוד מפורט של המעגלים שלהם. לעתים קרובות, מכשירים אלה כבדים ומגושמים מדי ביחס לגודל המכרסם, והסוללות הקטנות שלהם מתרוקנות במהירות על ידי גירוי מתמשך בתדר גבוה4. חלק מהחוקרים ניסו להשתמש בסוללות גדולות יותר שלובשות החיות, אך זה שוב מגביל את תנועותיהם הטבעיות. יתר על כן, מכשירים רבים אינם מאפשרים התאמות מתח, דבר חיוני לשמירה על גירוי עקבי מכיוון שהעכבה משתנה עקב אינטראקציות בין האלקטרודה לרקמה לאורך זמן5. קיים צורך הולך וגובר בהתקנים ממוזערים, אלחוטיים ובהספק נמוך המתאימים ליישום אנושי בסופו של דבר, מה שמציב אתגר חדש לפיתוח ממשקי מוח-מכונה (BMI) בחוג-סגור של הדור הבא. פרימטים או מכרסמים שאינם אנושיים משמשים בדרך כלל במחקר BMI בגלל הדמיון שלהם למוח אנושי או הזמינות של מגוון רחב של מודלים ניסיוניים6. עם זאת, הפיתוח של מיקרו-ממריצים אלחוטיים קלים עבור מכרסמים כמו עכברים הוא מאתגר יותר בשל גודלם הקטן יותר.

כצעד ראשוני לקראת המשך הפיתוח, התמקדנו ביצירת מכשיר למכרסמים עם מכשיר רב תכליתי עם גירויים והקלטה. חוקרים נוקטים בדרך כלל באחת משתי גישות: פיתוח מעגלים משולבים מותאמים אישית (ICs) או שימוש באלקטרוניקה מסחרית מהמדף (COTS)7. בעוד שהמעגלים-המשולבים מציעים יתרונות כגון רעש מופחת, עיצוב קומפקטי ויעילות אנרגטית, הם דורשים זמני פיתוח ארוכים יותר והם יקרים, מה שהופך אותם למתאימים יותר לשתלים ארוכי טווח ולא למחקרים קצרי טווח בבעלי חיים. לעומת זאת, מערכות מבוססות COTS גמישות יותר וניתנות לשינוי בקלות בשלבי המחקר המוקדמים. עם זאת, מערכות COTS קיימות עם פונקציות הקלטה וגירוי אינן אידיאליות לניסויים ארוכי טווח עם בעלי חיים קטנים הנעים בחופשיות8. לרוב הם מציעים רק יכולות חד-ערוציות, הם קוויים ואינם מתאימים למחקרי התנהגות ממושכים. מערכות מסוימות תומכות בהעברת נתונים אלחוטית אך מוגבלות בעיבוד בזמן אמת, מה שהופך אותן לבלתי מתאימות למחקרי לולאה סגורה כמו פלסטיות תלויה בתזמון ספייק.

כדי להתגבר על אתגרים אלה, שילבנו את שתי האסטרטגיות בעיצוב המכשיר שלנו. פיתחנו IC מותאם אישית המסוגל להקליט באופן רציף פעילות עצבית ביעילות גבוהה, רעש מינימלי וטביעת רגל קומפקטית, תוך הפחתת הפרעות ודיבור צולב. הממריץ נבנה באמצעות רכיבי COTS על מעגלים בהתאמה אישית המחוברים למיקרו-בקר המטפל בעיבוד אותות, שידור אלחוטי וגירוי הניתן לתכנות. גישה זו הביאה למערכת הקלטה קומפקטית בעלת הספק נמוך, רעש נמוך, בשילוב עם מיקרו-סטימולטור הניתן לתכנות המסוגל לפעול במצב לולאה סגורה. הגמישות של המיקרו-בקר בהתאמת תצורת הלולאה והעברת נתונים באופן אלחוטי הופכת אותו לכלי רב-תכליתי למחקר DBS פרה-קליני. התוצאות של בדיקות חוץ גופיות מוצגות כאן, ומדגימות את הפוטנציאל של המערכת לקדם את ההבנה והיישום של DBS במחקרים פרה-קליניים ומעבר להם.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ארכיטקטורת מערכת
באיור 1, מיקרו-בקר בהספק נמוך פועל כליבת המערכת, ושולט ביצירת צורות גל, עיבוד אותות ופרוטוקול התקשורת. המשרעות של צורות הגל נשלטות על ידי מקור הזרם הניתן לתכנות המשמש. המערכת משתמשת במעגל H-Bridge משולב להחלפת כיוון הזרם, ובכך יוצרת את צורות הגל הדו-פאזיות הנדרשות לגירוי הפעילות העצבית. נגד דיגיטלי בעזרת מיקרו-בקר, בשילוב עם נגד מצד (Shunt), מאפשר שינויים בצורת-גל ניתנים-לתכנות באמצעות פרוטוקול ממשק I2C. כדי להבטיח שהזרם העובר דרך האלקטרודות יישאר קבוע ותואם לקבוצה מוגדרת מראש של פרמטרים, לולאת משוב מסופקת דרך מיקרו-בקר. כדי להבטיח הספקת-כוח אמינה ויציבות תפעולית, ממומש מייצב מתח עם נשירה נמוכה, המספק מקור מתח V 3.3 למיקרו-בקר יחד עם רכיבים נוספים. תקשורת המערכת עם התקנים חיצוניים, כגון מחשב, מתאפשרת על ידי ממיר USB לטורי, המאפשר קישוריות USB הנחוצה לרכישת נתונים או תצורת מערכת. אותות עצביים אלה המתקבלים מהאלקטרודות מועברים שלב של הגברה וסינון כדי למקסם את איכותם לפני עיבודם דרך המיקרו-בקר. ניתן להעביר את האותות המוגברים והמסוננים לניתוח מאוחר יותר או לאחסן לעיבוד נוסף, בעוד המערכת ממשיכה לעורר את הרקמה העצבית עם צורות הגל הדו-פאזיות שנוצרו. תצוגת דיאגרמת בלוקים מלאה של המערכת מוצגת באיור 1.

חומרה וסכמות
מערכת החומרה מורכבת ממספר תת-מערכות הפועלות יחד כדי לייצר צורות גל דו-פאזיות וללכוד אותות עצביים בזמן אמת. הוא מתוכנן עבור הפעלה אלחוטית מרחוק ומשלב רכיבים בהספק נמוך, תקשורת אמינה וקליטת אותות חסונה. להלן סקירה מפורטת של ארכיטקטורת החומרה. העיצוב הסכמטי מוצג באיור 2; ראה גם את טבלת החומרים.

יחידת ניהול צריכת חשמל
ניתן להפעיל את המכשיר באמצעות סוללת ליתיום-פולימר נטענת או באמצעות USB. הסוללה מספקת חשמל לכל הרכיבים: המיקרו-בקר, DAC, מגברים ומודול BLE. כדי להבטיח פעולה יעילה ויציבה, נעשה שימוש בווסת מתח כדי לספק הספקת-כוח עקבית של 3.3 V לרכיבים קריטיים. תכונת הנשירה הנמוכה של מייצב זה מסייעת להאריך את חיי הסוללה. בנוסף, משולבת מערכת ניהול סוללות (BMS) לניטור וניהול טעינת הסוללה ולמניעת פריקת יתר9. ה-BMS מתקשר עם המיקרו-בקר כדי לספק עדכוני סוללה בזמן אמת, המועברים לממשק המרוחק באמצעות מודול BLE. ה-BMS מנטר באופן רציף את רמות הסוללה ומפעיל מצב הספק נמוך כאשר הטעינה יורדת מתחת לסף מוגדר, ומשבית רכיבים לא חיוניים כמו מודול DAC ו-BLE כדי לחסוך באנרגיה.

קליטת אותות והתניה
כדי לעבד את האותות העצביים החלשים בעלי המשרעת הנמוכה שנלכדו על ידי האלקטרודות, המערכת כוללת שלבי הגברה וסינון. העיצוב של יחידת ההקלטה מוצג באיור 3. מגבר תפעולי משמש להגברת אותות ברעש נמוך וסינון יעיל, מה שמבטיח איכות אות גבוהה.

הגברה מוקדמת של רעש נמוך
השלב המקדים משתמש במגבר תפעולי כמגבר מקדים בעל רעש נמוך עם מקדם רווח של 100. אותות עצביים, הנעים בדרך כלל בין מיקרו-וולט למילי-וולט, מוגברים לרמות המתאימות לעיבוד נוסף. ה-opamp נבחר בגלל צפיפות רעש הכניסה הנמוכה שלו של 4.5 nV/√Hz ב-1 kHz ודיוק גבוה, מה שהופך אותו למתאים ללכידת אותות עצביים בעלי משרעת נמוכה ללא עיוות. היכולת שלו לייצר אות נקי עם יחס אות לרעש גבוה (SNR) היא קריטית, מכיוון שאפילו רעש קל יכול לטשטש נתונים חשובים5.

לאחר הגברה וסינון עם מגבר שרת עם רעש נמוך
אות מוגבר זה הופך כעת מוגבר עוד יותר על ידי רווח של 2.5 כדי להגיע לרמה אידיאלית עבור ADC. נעשה שימוש גם במסנן מעבר פס; זה מאפשר לפס תדרים מוגדר לעבור תוך ביטול ההפרעות והרעש. רוחב-הפס של מגבר השרת ומתח ההיסט האפס שלו מאפשרים סינון מתאים מבלי לגרום לעיוות ועיכוב פאזה. באופן כללי, מסנן הפס בנוי בצורה כזו המאפשרת העברת תדרים מ-1 הרץ ל-11 קילו-הרץ, חובקת את רוב האותות העצביים, ובמקביל מעכבת סחיפה בתדר נמוך ורעש בתדר גבוה, כולל הפרעות מרשת החשמל.

המרה אנלוגית-לדיגיטלית (ADC)
לאחר הסינון, האות המותנה עובר דיגיטציה על ידי ממיר ADC הפועל בקצב דגימה של 20 קילו-הרץ. ה-ADC ממיר את האותות האנלוגיים המוגברים לערכים דיגיטליים בדידים לניתוח. ה-opamp מבטיח שאיכות האות נשמרת, ללא רעש ועיוותים. קצב הדגימה הגבוה של 20 קילו-הרץ לוכד שינויים מהירים בפעילות העצבית בדייקנות, תוך הימנעות מכינוי.

יצירת צורות גל ובקרת זרם
המערכת מייצרת צורות גל דו-פאזיות באמצעות מעגל H-Bridge, המאפשר לזרם לזרום בשני הכיוונים דרך האלקטרודות ויוצר פאזות חיוביות ושליליות לסירוגין הנחוצות לגירוי עצבי.

בקרת מיקרו-בקר
המיקרו-בקר שולט בגשר-H על בסיס אותות PWM. הוא שולט הן בתדר והן במשרעת של האות הדו-פאזי באמצעות התאמה במחזור העבודה של PWM. דגם הממיר הדיגיטלי לאנלוגי הנוכחי מתנהג כמקור זרם הניתן לתכנות, המאפשר לשלוט במדויק על משרעת צורת הגל. ממיר DAC זה מייצר אות אנלוגי המתאים את הזרם הזורם דרך גשר H, ובכך מבטיח עמידה בפרמטרי הזרם שצוינו.

לולאת משוב
נגד חישת זרם הממוקם בטור עם האלקטרודות מאפשר למערכת לנטר כמה זרם היא פועלת באמצעות ממיר ADC. המיקרו-בקר יכול לבצע התאמות בזמן-אמת ליציאת ה-DAC ולצורת-הגל שלו על ידי שימוש במשוב מהמערכת בשילוב עם בקר PID כדי לשמור על רמות הזרם שצוינו.

תקשורת אלחוטית
מודול BLE משמש במערכת כדי לאפשר תקשורת של נתונים המועברים באופן אלחוטי באמצעות תקשורת BLE. מודול זה משתמש בפרוטוקול UART עבור תקשורת דו-כיוונית בזמן-אמת כמו גם בין המכשיר לממשק משתמש מרוחק. בתכן זה, מודול ה-BLE מחובר ישירות למיקרו-בקר כדי להשיג אינטגרציה עם שיהוי נמוך בהעברת נתונים אלחוטית, כולל אותות עצביים, הגדרות זרם ומצב מערכת, תוך קבלת פקודות משתמש עבור התאמת פרמטרים של צורת-גל כמו משך, משרעת ותדירות. עם זאת, למודול צריכת חשמל נמוכה, ולכן הוא מתאים למדי למכשירים עצביים ניידים. למודול טווח תקשורת של ~30 מ', שהוא אידיאלי לסביבות קליניות או מעבדתיות.

ממשק שליטה וניטור מרחוק
המערכת נשלטת באופן אלחוטי באמצעות אפליקציה, nRF Connect, הזמינה בפלטפורמות אנדרואיד ו-IOS. הטרמינל מתקשר עם מודול BLE באמצעות פרוטוקול UART, ומאפשר למשתמשים לנטר פעילות עצבית ולהגדיר פרמטרים של צורת-גל בזמן אמת. התכונות כוללות תצורת צורת גל שיכולה להתאים את סוג צורת הגל, משרעת הזרם, התדר ומשך הפאזה; ויחידת תכנות אלחוטית המנטרת את תצורת המערכת ועדכוני קושחה ניתנת להעברה אלחוטית למיקרו-בקר, מה שמאפשר התאמה אישית קלה ללא גישה פיזית לחומרה.

תוכנה
תוכנת הבקרה חיונית לוויסות הפונקציונליות והפרמטרים התפעוליים של המכשיר. הוא משתמש בפרוטוקול BLE UART לתקשורת אלחוטית בין ממשקי בקרה חיצוניים למכשיר. הגדרה זו מאפשרת תכנות בזמן אמת של צורות גל דו-פאזיות מבוקרות זרם ופרמטרים מרכזיים אחרים כמו תדר ורוחב דופק. חיבור ליישומים ניידים תואם Bluetooth מספק ממשק ידידותי למשתמש לשליחת פקודות והתאמת פרמטרים. המערכת יכולה לבצע פרוטוקולי גירוי מתוכנתים מראש או לקבל פקודות המוגדרות על ידי המשתמש בזמן אמת, כל זאת תוך הקפדה על צריכת חשמל נמוכה.

תכנון סופי וייצור PCB
עיצבנו מכשיר זה באמצעות תוכנת עיצוב PCB מסחרית. זה יכול לשמש כתיק גב לבעלי חיים. PCB הוא דו צדדי בעובי 0.4 מ"מ ובמידות של 30 x 30 x 1 מ"מ. הוא שוקל רק 9 גרם; התוצר הסופי מוצג באיור 4.

מצבי פעולה
למכשיר שני מצבי פעולה, כל מצב מותאם ליישומים עצביים ספציפיים: מצב גירוי ומצב הקלטה. מצבים אלה נשלטים באופן אלחוטי באמצעות פרוטוקול BLE UART, המאפשר תקשורת עם מכשיר נייד.

דחיית חפצים: מכיוון שהמכשיר פועל בשני מצבים - מצב גירוי ומצב הקלטה - חשוב לוודא שדחיית החפצים משולבת כך שהנתונים המוקלטים משקפים פעילות מוחית אמיתית ולא רעש חשמלי מגירוי. במהלך ההקלטה, מודול הגירוי כבוי באופן זמני לחלון זמן קצר, בדרך כלל אלפיות השנייה, כדי למנוע הפרעות גירוי. זה מונע מהמקליט לקלוט את חפצי הגירוי במתח גבוה.

מצב גירוי: מצב זה מייצר צורות גל דו-פאזיות מבוקרות זרם לגירוי עצבי. תוכנת הבקרה מתאימה באופן דינמי פרמטרים כמו משרעת דופק, רוחב דופק, תדר ומרווחים בין פולסים. טופולוגיית H-Bridge מסוגלת לספק בקרה עדינה ביותר על כיוון הזרם וצורת צורת-הגל של האות. מניעת נזק לרקמות במהלך גירוי ארוך טווח על ידי מזעור מטען שיורי. מקור הזרם מאפשר התאמה עדינה ביותר בזרם היציאה לרזולוציית μA.

מצב הקלטה: מצב זה כולל לכידת אותות עצביים באמצעות אלקטרודות. האותות, בדרך כלל בתחום המיקרו-וולט (μV), מוגברים באמצעות מגברי רעש נמוך ומסוננים דרך מסנן מעבר פס כדי להסיר את הרעש הלא רצוי. האותות המסוננים עוברים דיגיטציה לאחר מכן על ידי ממיר ADC עם קצב דגימה של 20 קילו-הרץ ומועברים באופן אלחוטי לניתוח. ניטור עכבה מבטיח הערכה רציפה של איכות מגע האלקטרודה, החיונית ללכידת אותות מדויקת. המכשיר תומך בפעולת לולאה סגורה, המאפשרת התאמה בזמן אמת של פרמטרי גירוי על סמך פעילות עצבית מוקלטת, מה שהופך אותו למתאים לממשקי מוח-מחשב (BCI), תותבות עצביות ויישומי נוירומודולציה אחרים בלולאה סגורה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המכשיר עבר בדיקות אימות והערכה שונות, והמוצר נבדק על היתכנותו בחמישה שלבים: הערכת צורת גל פלט, בדיקת פלט זרם, בדיקת מי מלח, בדיקת נפילת מתח ובדיקת הקלטה.

הערכת צורת גל פלט
הבדיקה העיקרית של המכשיר הייתה לבדוק את הצורה והמצב של צורת הגל באמצעות נגד 1 kΩ המחובר על פני המכשיר. הוא סיפק בהצלחה צורת גל דו-פאזית עם עיכוב בין-פאזי באוסילוסקופ אחסון דיגיטלי. מכיוון שניתן להתאים את כל הפרמטרים, המכשיר יכול לספק מונופאזי או דו-פאזי עם או בלי עיכוב בין-פאזי. דגימת הפלט מוצגת

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מכשיר מיניאטורי רב תכליתי זה מסמן צעד משמעותי קדימה בתכנון מערכות משולבות הן לגירוי עצבי והן לרכישת אותות. בניגוד לפלטפורמות קיימות כמו אלה שתוארו על ידי Angotzi et al.5 ו-Melo-Thomas et al.8, המדגישות הקלטה או גירוי רב-ערוצי, המערכת שלנו משלבת באופן ייחודי גירוי דו-פאזי הניתן לתכנות ומבוקר זרם עם הקלטת אותות עצביים בזמן אמת בגורם צורה קומפקטי ואלחוטי. גישה משולבת זו מאפשרת נוירומודולציה בלולאה סגורה, ומאפשרת לפעילות עצבית מוקלטת להנחות ישי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ללא

תרומת המחבר:
פול ו.: המשגה, זכריה: מתודולוגיה, פרנסיס: תוכנה, ג'ורג': אימות, ו. פרקטיל: ניתוח פורמלי, חוזה: חקירה, אתיתיה: חקירה, באבו: כתיבת טיוטה מקורית, ג'ונסון: פיקוח, סוראג'קומאר סינג: אימות, אדיקארי: תיקון הטיוטה המקורית

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
CP2102 USBמעבדות סיליקוןמספק פתרון ממשק הכנס-הפעל מלא הכולל מנהלי התקנים ללא תמלוגים
DMHC30025LSD מעגל גשר-Hדיודותגשר-H MOSFET משלים זה מהדור החדש כולל התנגדות מצב-מופעל נמוכה הניתנת להשגה עם דוחף שער נמוך.
מיקרו-בקר MDBT42/STM32G491CCU6STMicroelectronicsמיקרו-בקרים ARM - מיקרו-בקר מיינסטרים Arm Cortex-M4+ מיקרו MHz 170 עם זיכרון Flash של kbytes 256
מודול BLE נורדי MDBT42Qתאגיד רייטקאפשר תקשורת של נתונים המועברים באופן אלחוטי באמצעות תקשורת BLE
מגבר תפעולי OPA322טקסס אינסטרומנטסיחיד, 5.5 V, 20 MHz, אפס-צלב-רעש נמוך (6nV/√ הרץ) מגבר תפעולי RRIO
תוכנת טינה טיטקסס אינסטרומנטסמדמה תגובת תדר
TLV1117 15 V, 800 mA, מייצב מתח ליניארי מתכוונן וקבועטקסס אינסטרומנטסזהו מתח ליניארי המספק עד 800mA של זרם יציאה עם תחום מתחי כניסה נתמך מ-2.7 V עד 15 V.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pinnell, R. C., Pereira de Vasconcelos, A., Cassel, J. C., Hofmann, U. G. A miniaturized, programmable deepbrain stimulator for grouphousing and water maze use. Front Neurosci. 12, 598(2018).
  2. Alpaugh, M., et al. A novel wireless brain stimulation device for longterm use in freely moving mice. Sci Rep. 9 (1), 6444(2019).
  3. Carlezon, W. A., Chartoff, E. H. Intracranial selfstimulation (ICSS) in rodents to study the neurobiology of motivation. Nat Protoc. 2 (11), 2987-2995 (2007).
  4. Zhang, D., Dong, Y., Li, M., Wang, H. A radiotelemetry system for navigation and recording neuronal activity in freeroaming rats. J Bionic Eng. 9 (4), 402-410 (2012).
  5. Angotzi, G. N., Boi, F., Zordan, S., Bonfanti, A., Vato, A. A programmable closedloop recording and stimulating wireless system for behaving small laboratory animals. Sci Rep. 4, 5963(2014).
  6. Kouzani, A. Z., Abulseoud, O. A., Tye, S. J., Hosain, M. D. K., Berk, M. A low power micro deep brain stimulation device for murine preclinical research. IEEE J Transl Eng Health Med. 2, 1500109(2013).
  7. Andree, A., et al. Deep brain stimulation electrode modeling in rats. Exp Neurol. 350, 113978(2022).
  8. MeloThomas, L., et al. A wireless, bidirectional interface for in vivo recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats. J Vis Exp. (129), e56299(2017).
  9. Pinnell, R. C., Dempster, J., Pratt, J. Miniature wireless recording and stimulation system for rodent behavioural testing. J Neural Eng. 12 (6), 066015(2015).
  10. Adams, S. D., Bennet, K. E., Tye, S. J., Berk, M., Kouzani, A. Z. Development of a miniature device for emerging deep brain stimulation paradigms. Front Neurosci. 12, 232(2018).
  11. Ewing, S. G., Lipski, W. J., Grace, A. A., Winter, C. An inexpensive, chargebalanced rodent deep brain stimulation device: a stepbystep guide to its procurement and construction. J Neurosci Methods. 219 (2), 324-330 (2013).
  12. Ewing, S. G., Porr, B., Riddell, J., Winter, C., Grace, A. A. SaBer DBS: a fully programmable, rechargeable, bilateral, chargebalanced preclinical microstimulator for longterm neural stimulation. J Neurosci Methods. 213 (2), 228-235 (2013).
  13. Kouzani, A. Z., et al. Validation of a portable lowpower deep brain stimulation device through anxiolytic effects in a laboratory rat model. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 25 (9), 1365-1374 (2017).
  14. Hentall, I. D. A longlasting wireless stimulator for small mammals. Front Neuroeng. 6, 8(2013).
  15. Kolbl, F., et al. An embedded deep brain stimulator for biphasic chronic experiments in freely moving rodents. IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 10 (1), 72-84 (2016).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Deep Brain StimulationBiphasic Waveform StimulatorNeural Signal AcquisitionBluetooth Enabled StimulatorProgrammable StimulatorClosed Loop NeuromodulationSignal AmplificationAnalog To Digital ConversionPreclinical Research DeviceWireless Neural Recording

Related Articles