Addressing the wireless power problem: A low-power hybrid radio for neuroscience experiments

解决无线电源问题:用于神经科学实验的低功耗混合无线电

基本信息

  • 批准号:
    10697023
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Closed-loop stimulation is key to the study and treatment of neurological disorders. However, largely due to current wireless power demands, stimulation systems are restricted to wired connections, which impact natural behavior, induce motion artifacts, and limit complexity of study design. While a few wireless recording- only systems have been developed, the power demands of these devices prohibit the addition of wireless electrical stimulation while staying within size and weight limitations for smaller animal models. These limitations are roadblocks to the next phase of neuroscience research and clinical development. In this Phase I, 1.5 year, STTR project, Spike Neuro is partnering with Duke University to develop a novel low power hybrid backscatter radio frequency system to enable the commercialization of a series of wireless recording and electrical stimulation headstages for small and large animal electrophysiology research. This innovative wireless technology shifts the high-power demand features out of the headworn components to the base station, significantly reducing battery size and weight enabling the addition of the electrical stimulation components and allowing for more flexibility in recording only experiments. This development work will result in two headstage options for small animals with 5 and 16 channels of recording and 2 channels of electrical stimulation and two slightly larger systems for 32 and 64 channels of recording with 8 channels of electrical stimulation. Aim 1 focuses on the development of the 5 and 16 channel systems and the electrical stimulation integration. Aim 2 will build upon the efforts in Aim 1 to expand the system to up to 64 channels with 8 channels of electrical stimulation. Both aims will also include hardware and software integration with the Spike Neuro data acquisition system. Aim 3 will conclude with benchtop and in vivo validation of our system to demonstrate successfully achieving key features needed for a commercial wireless recording and stimulation headstage. This proposal brings together a strong team of experts in wireless technology, electrophysiology, and commercialization to develop a wireless system that meets the growing needs of the neuroscience community. The Phase I work will result in a multiple headstage options ready for commercialization while informing continued Phase II development. In our future work, we will continue to scale our system to increase channel count and reduce the latency of the closed-loop electrical stimulation.
项目摘要 闭环刺激是研究和治疗神经系统疾病的关键。但是,很大程度上是由于 当前的无线电源需求,刺激系统仅限于有线连接,这会影响 自然行为,诱导运动伪影并限制研究设计的复杂性。而一些无线录制 - 仅开发了系统,这些设备的功率需求禁止添加无线 较小动物模型的尺寸和重量限制,电刺激。这些 局限性是神经科学研究和临床发展下一阶段的障碍。 在这一阶段,1。5年,STTR项目,Spike Neuro与杜克大学合作开发了一个新颖的低 电源混合反向散射射频系统,以实现一系列无线的商业化 小动物电生理学研究的记录和电刺激的头衔。这 创新的无线技术将高功率需求的功能从毛茸茸的组件中转移到 基站,大大降低了电池尺寸和重量,从而增加电刺激 组件并允许仅记录实验具有更大的灵活性。 这项开发工作将为有5个和16个记录渠道的小动物提供两个趋势选择 以及2个通道的电刺激通道和两个稍大的系统,用于32和64个记录通道 8个电刺激通道。 AIM 1专注于5和16渠道系统的开发以及 电刺激整合。 AIM 2将以AIM 1的努力为基础,以将系统扩展到最多64 带有8个通道电刺激的通道。两个目标还将包括硬件和软件集成 使用Spike Neuro数据采集系统。 AIM 3将以台式和体内验证我们的结局 系统以展示成功实现商业无线录音所需的关键功能的系统 刺激末期。 该提案汇集了一组强大的无线技术,电生理学和 商业化以开发一个满足神经科学社区不断增长的需求的无线系统。 第一阶段的工作将导致多个媒体选项准备商业化,同时告知商业化 续第二阶段的发展。在未来的工作中,我们将继续扩展系统以增加渠道 计数并减少闭环电刺激的潜伏期。

项目成果

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