A 100μm Scale Single Unit Neural Recording Probe Using IR-Based Powering and Communication
使用基于 IR 的供电和通信的 100μm 规模单单元神经记录探头
基本信息
- 批准号:9763599
- 负责人:
- 金额:$ 18.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcousticsAcuteAmplifiersAnesthesia proceduresAnimal ModelAreaBackBrainCellsCodeCommunicationCraniotomyDetectionDevicesDura MaterElectrodesElectronicsElementsExtravasationFailureGlassGoalsHarvestImplantInfectionInjectableKetamineLinkLocationMeasuresMechanicsMotionMotor CortexNeuronsNeurosciencesNoisePerformancePike fishProcessProductionRattusResearch ProposalsResolutionRiskSignal TransductionSiliconSiteSubarachnoid SpaceSystemTechniquesTestingTissuesUltrasonic TransducerUtahWireless Technologybasecarbon fiberclinical applicationcraniumdesignepidural spaceexperimental studyimprovedin vivo evaluationneurotransmissionnonhuman primatenovelnovel strategiespreservationrelating to nervous systemwireless communication
项目摘要
Project Summary / Abstract
In this research proposal, we present a new approach for recording and transmitting neural signals at the level of
single neurons using micron-scale distributed implants referred to as micro-probes (mProbes). Fully wireless and
100x100um in size, standalone mProbes are injected into the brain at nearly unlimited locations in the sub-arachnoid
space. To enable wireless power and communication, we utilize a two-step approach with a repeater in the epidural
space, which communicates wirelessly with an outside receiver through a conventional inductive link, and a novel near-
infra-red (NIR) based link from the repeater to the mProbes for wireless powering and two-way communication. The
system is highly scalable and allows tens-of-thousands of mProbes to be inserted in the brain on a tight 100um pitch.
The repeaters collect the mProbe neural recordings in a manner that preserves precise neural signal timing and spatial
resolution via code- and space-division multiple access (CSDMA). Each repeater can accommodate up to 1,500
mProbes and an array of hundreds of repeaters can be deployed to cover a large area and enable 10s to 100s of
thousands of recording sites.
Key advantages of the proposed approach are: 1) NIR transmitters and receivers (LEDs and PV diodes) can scale
to um size while maintaining efficiency, unlike RF antennas and ultrasound transducers. 2) By enabling fully wireless
power and communication links we achieve mechanical isolation of the implanted probe which reduces tissue damage
near the probe shank from long-term brain micro-motion. 3) Elimination of wires that traditionally connect the probe
to electronics reduces implant complexity and risk of complications such as infection and cerebrospinal leakage.
项目摘要 /摘要
在这项研究建议中,我们提出了一种新的方法,用于记录和传输神经信号
使用称为微探针(Mprobes)的微米级分布植入物的单神经元。完全无线和
100x100UM的大小,独立的MPROBE被注入大脑,在亚蛛网膜炎的几乎无限位置
空间。为了启用无线电源和通信,我们在硬膜外中使用中继器采用了两步方法
空间,通过传统的电感链路与外部接收器无线通信,而新颖的新颖
从中继器到无线电源和双向通信的MPROBES的基于Infra-Red(NIR)的链接。这
系统具有高度可扩展性,可以使成千上万的MPROBES在大脑中插入一个紧密的100UM音高。
中继器以保留精确的神经信号时间和空间的方式收集Mprobe神经记录
通过代码和空间划分多重访问(CSDMA)解决。每个中继器最多可容纳1,500
可以部署MPROBES和数百个中继器,以覆盖大面积,并使10s至100s
成千上万的录音网站。
提出的方法的主要优点是:1)NIR发射器和接收器(LED和PV二极管)可以扩展
在保持效率的同时,与RF天线和超声传感器不同。 2)启用完全无线的
电力和沟通链接我们实现了植入探针的机械隔离,从而减少了组织损伤
在长期大脑微动物的探针杆附近。 3)消除传统连接探针的电线
电子产品可降低植入物的复杂性和并发症的风险,例如感染和脑脊液泄漏。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A Light Tolerant Neural Recording IC for Near-Infrared-Powered Free Floating Motes.
- DOI:10.23919/vlsicircuits52068.2021.9492459
- 发表时间:2021-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Lim J;Lee J;Moon E;Barrow M;Atzeni G;Letner J;Costello J;Nason SR;Patel PR;Patil PG;Kim HS;Chestek CA;Phillips J;Blaauw D;Sylvester D;Jang T
- 通讯作者:Jang T
A Light-Tolerant Wireless Neural Recording IC for Motor Prediction With Near-Infrared-Based Power and Data Telemetry.
- DOI:10.1109/jssc.2022.3141688
- 发表时间:2022-04
- 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:Lim, Jongyup;Lee, Jungho;Moon, Eunseong;Barrow, Michael;Atzeni, Gabriele;Letner, Joseph G.;Costello, Joseph T.;Nason, Samuel R.;Patel, Paras R.;Sun, Yi;Patil, Parag G.;Kim, Hun-Seok;Chestek, Cynthia A.;Phillips, Jamie;Blaauw, David;Sylvester, Dennis;Jang, Taekwang
- 通讯作者:Jang, Taekwang
A 2.2 NEF Neural-Recording Amplifier Using Discrete-Time Parametric Amplification.
使用离散时间参数放大的 2.2 NEF 神经记录放大器。
- DOI:10.1109/vlsic.2018.8502432
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Jang,T;Lim,J;Choo,K;Nason,S;Lee,J;Oh,S;Jeong,S;Chestek,C;Sylvester,D;Blaauw,D
- 通讯作者:Blaauw,D
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David Blaauw其他文献
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