This paper presents a system to record neural signals in a closed-loop stimulation environment and send measurement data wirelessly. To measure neural signals in stimulation environments, we need to design a measurement system with a high dynamic range due to stimulation artifacts. This work can achieve a dynamic range of more than 90 dB by using delta-sigma structures and auto-ranging structures in an integrated circuit (IC) chip. Also, in this research, we use LED and code division multiple access methods to wirelessly transmit multiple experimental animal data using low power consumption and small area. The designed IC chip size is 1mm2, consisting of 16 channels with 49μW power consumption. In the wireless data communication study, we designed a system that did not fail to transmit data until 10 centimeters when 1 Mbits/s data was sent by using two LEDs.
본 논문은 폐루프 자극 환경에서 신경신호 측정 및 무선으로 측정 데이터를 보내는 시스템을 구현하였다. 자극 환경에서 신경 신호를 측정하기위해서는 자극 아티팩트와 신경신호를 함께 측정해야 하기에 인해 높은 동적범위를 가지는 측정단을 설계해야 한다. 본 연구는 이를 델타-시그마 구조와 오토-레인징 구조를 이용해 90 데시벨 이상 동적 범위를 가지는 측정단을 집적회로를 이용해 구현하였다. 다수의 실험동물 데이터를 무선으로 전송함과 동시에 기존 방식에 비해 낮은 전력 소모 와 적은 면적을 사용하기 위해서 발광다이오드와 코드분할 다중 접속방식을 이용해 데이터 통신을 진행하였다. 제작된 집적회로 칩은 16채널로 구성되어 있고 칩크기는 1밀리미터제곱, 총 49마이크로와트의 전력을 소모한다. 무선 데이터 통신에서는 2개의 발광다이오드로 동시에 무선 통신을 하였을 때, 10 센티미터까지 오류없이 초당 1메가 비트를 보낼 수 있는 통신 시스템을 구현하였다.
