一种用于神经刺激和记录系统的伪波抑制器

技术领域

本发明具体涉及一种用于神经刺激和记录系统的伪波抑制器，属于集成电路技术领域。

背景技术

近几十年来，刺激器已经广泛应用于生物医学领域，如心脏起搏器、人工耳蜗/视网膜、功能性电刺激和细胞激活与培养等。而神经记录则是作为刺激器触发信号以及评估刺激效果的重要依据。在这种双向系统中，刺激引起的伪波成为研究人员面临的最棘手的问题，因为伪波与神经信号相比，具有压倒性的大，它在刺激期间和刺激后很长一段时间使记录通道饱和。目前来看使用较为热门的抑制伪波方法有信号后处理、重置记录通道、局部刺激等方法，这些方法或多或少的会耗费多余的时间空间，也会在记录通道上有很长时间的空白，不适用于实时、低成本、多通道的记录系统。本发明提出一种无信号处理的差分刺激器来实时抑制因为刺激电压的波动而产生的伪波。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于降低大的刺激电压波动对远程记录电极的影响。

一种用于神经刺激和记录系统的伪波抑制刺激器，其特征在于：包括电极WE

进一步，刺激拉电流(100)的产生装置供给电流给电极WE

进一步，刺激拉电流(100)和灌电流(101)均具备可调节的性质，在每次进行神经刺激时，固定刺激拉电流(100)的大小，然后调整灌电流(101)的大小，完成两个工作电极的电压抵消效果

进一步，灌电流(101)的补偿效果体现在——保证电极WE

本发明的目的是通过如下的措施来达到的：

图1为伪波抑制刺激器的结构图。在刺激拉电流100的电极106与灌电流101的电极107中间放置一个电极109。将电极106与电极109用一个电阻104连接；将电极107与电极109用一个电阻105连接。由此组成一个抑制伪波刺激器的结构。

目前减少伪波影响的主要解决方案包括信号后处理、重置记录通道和局部刺激。这些解决方案要么耗费时间，要么在记录通道上有数百微秒到几毫秒的空白时间，不适用于实时、经济、多通道的双向记录和刺激系统。相较于这些传统的方法，本发明具有实时抑制伪波的功能，并且稳定快速，节约成本。

附图说明

图1为伪波抑制刺激器单元电路图。

其中：100为刺激拉电流；101为灌电流；102为参考电压；103为神经记录器；104为电阻1；105为电阻2；106为工作电极1；107为工作电极2；108为人体组织；109为参考电极。

具体实施方式

根据前述发明内容，通过应用台湾积体电路制造股份有限公司(TSMC)提供的0.18μm工艺，在cadence中进行了电路结构的搭建，通过仿真手段验证了上述结构的设计具有较高的可行性。

为了消除刺激电极电压波动引起的刺激伪波，在一个刺激通道中使用3个电极：106,107,109。在106和107之间放置一个参考电极109，形成一个对称的三极电极。在电阻104和电阻105的阻抗相同的理想负载条件下，电极106和电极107上的刺激电压波形由于这种对称的电极结构而变得互补。利用电压叠加的基本原理，就在记录点消除了由刺激电流引起的伪波。

在实际应用中，电阻104和电阻105由于不匹配而略有不同。为了解决这个问题，这里设置了可调整的灌电流101来补偿阻抗的搭配不当，以保持电极106和电极107上的电压互补。在仿真中将刺激拉电流100和灌电流101同时添加激励，并观察参考电压102和记录点电压，以此判断出此结构可以使输出电压变得稳定。

由此，对比结果可以发现通过以上结构搭建的伪波抑制器可以使因为刺激强度过大而产生的伪波得以消除，降低了在记录点的误差。