微電子神經(jīng)橋關(guān)鍵電路研究.pdf

1、神經(jīng)損傷與再生一直以來都是神經(jīng)科學研究中的一項重要課題。目前的研究表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的恢復與再生極為困難。迄今為止，現(xiàn)有生物學和醫(yī)學方法恢復中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的效果很不理想。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，利用微電子集成電路芯片橋接受損的中樞神經(jīng)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能恢復提供了一個新途徑。由于神經(jīng)信號具有電學傳遞特性，在受損的中樞神經(jīng)中植入具有特定功能的微電子集成電路芯片，就可以達到恢復中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的目的。
　　 采用分立元件設(shè)計

2、的微電子神經(jīng)橋電路已成功應用于動物實驗，在這個基礎(chǔ)上確定了微電子神經(jīng)橋關(guān)鍵電路芯片的設(shè)計指標。采用CSMC0.5μmCMOS工藝設(shè)計了微電子神經(jīng)橋關(guān)鍵電路芯片。該電路用于橋接脊椎動物的脊髓神經(jīng)和其它神經(jīng)束。該電路包括神經(jīng)電信號探測電路、信號放大電路、直流漂移補償電路和功能電激勵電路(FES)。設(shè)計了兩種高性能運算放大器:低功耗低噪聲運算放大器和恒跨導滿擺幅輸入輸出運算放大器。根據(jù)神經(jīng)電信號的特點，該電路的頻率響應帶寬設(shè)計為400Hz～4

3、kHz。該電路版圖面積為1023μm×842μm。該電路工作在±2.5V電源電壓下的功耗為4.57mW。
　　 芯片的電學測試結(jié)果與仿真結(jié)果一致。測試結(jié)果表明該芯片具有低頻微弱神經(jīng)電信號放大功能，有望用于動物實驗。
　　 用該芯片制作的再生模塊與卡膚電極、鉤狀電極一起，用于神經(jīng)電信號再生的活體動物實驗。再生模塊探測信源蟾蜍的動作電位，并將該動作電位進行適當放大，最終輸出到受控蟾蜍的坐骨神經(jīng)上。實驗結(jié)果表明再生模塊在受控蟾