Vollständig versenkbare neuronale Sonde mit 144 Kanälen und einem Inkrementellen Δ-Σ-A/D-Umsetzer unter jeder Elektrode

Inhalt:
In diesem Beitrag wird eine aktive neuronale CMOS-Sonde vorgestellt, die vollständig in Gehirngewebe versenkt werden kann. Dies wurde durch die Integration eines 11-bit inkrementellen Δ-Σ A/D-Umsetzer mit einer Fläche von 70 x 70 Mikrometer2 unter jeder Elektrode erreicht. Das modulare System ist so aufgebaut, dass eine flexible Anzahl an Aufnahmekanäle miteinander kaskadiert werden kann. Jeder A/D-Umsetzer liefert ein direktes digitales neuronales Signal, das über eine verkettete digitale Schnittstelle seriell zur Basis und schließlich zum Pad-Ausgang übertragen wird. Durch die lokale Digitalisierung werden umfangreiche Schaltungen in der Basis obsolet, so dass der Schaft und die Basis mit demselben Querschnitt (70 x 50 µm) dimensioniert werden konnte. Die Sonde hat 144 Elektroden (IrOx, r = 15 µm) mit einem Rastermaß von 70 µm, welche gleichzeitig ausgelesen werden können. Die A/D-Umsetzer können einzeln durch Konfiguration deaktiviert oder zwischen verschiedenen Messbereichen von ±11.25mV, ±22.5mV und ±45mV umgeschaltet werden. Das effektive Rauschen beträgt in den verschiedenen Modi im LFP-Band (1 Hz-300 Hz) 6.02 myV, 5.85 myV bzw. 5.64 myV, und im AP-Band (300 Hz-10 kHz) 10.46 myV, 13.04 myV bzw. 20.19 myV, bei einem Leistungsverbrauch von 39.14myW, 43.32myW bzw. 46.19myW.