دانلود مقاله ترجمه شده اکتساب انعطاف پذیر EEG و نشانگر تجاری سیستم استخراج (IEEE ۲۰۱۶) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

اکتساب انعطاف پذیر EEG و نشانگر تجاری سیستم استخراج بر اساس لایه نازک الکترونیک

A Flexible EEG Acquisition and Biomarker Extraction System Based on Thin-Film Electronics

الکتروانسفالوگرافی ، روشی مهم برای بسیاری از اهداف پزشکی است. اما با این حال، دامنه کم سیگنال (۱۰ تا ۱۰۰میکروولت) و تعداد زیاد کانال‌ها (تقریبا ۲۰ کانال) باعث ایجاد چالش‌های متعددی از جمله تنظیم الکترودها (قرارگیری الکترودها در مکان درست، آماده‌سازی پوست، بهسازی سیستم)، راحتی بیمار (تعداد کانال‌ها، سایش پوست)، و ثبت درست و سالم (آرتیفکت‌های حرکتی الکترود/سیم، کوپلینگ انحرافی سیم‌‌ها) می‌شود. تولید آرایه‌های الکترودی ارزان قیمت، تک کاربره، انعطاف پذیر و دارای ژل، مانند آنچه در شکل ۱۶-۴-۱مشاهده می‌شود، مزایای قابل توجهی به همراه دارد. امروزه، این الکترودها به صورت غیرفعال هستند که نیاز دارند تا از طریق یک کابل چند کاناله، به دستگاه‌های الکترونیکی قابل خواندن خارجی متصل شوند. ما سیستم مشخص شده در شکل ۱۶-۴-۱ را ارائه داده‌ایم، که فرم انعطاف پذیر مشابهی دارد، اما به صورت زیر بهبود یافته است:
(۱) افزودن تقویت‌کننده‌های تثبیت کننده کم نویز با استفاده از ترانزیستورهای فیلم نازک سیلیکون بی‌شکل که سازگار با بدنه انعطاف پذیر است (به عنوان مثال ترانزیستورهای ساخته شده در دمای کمتر از ۱۸۰ درجه سانتیگراد)
(۲) سیستم جمع آوری و فشرده سازی داده و ادغام بیش از ۲۰ کانال EEG در یک کانال واحد با استفاده از مدارهای اسکن TFT، که به طور قابل توجهی ارتباط میان سیستم و تراشه جای‌گذاری شده را کاهش می‌دهد.
(۳) ارائه الگوریتمی که در آن ویژگی‌های انرژی طیفی -که نشان‌گر زیستی رایج EEG هستند- را مستقیما از سیگنال های فشرده شده (توسط یک تراشه CMOS معمولی) به دست می‌آورد. تشخیص حمله براساس ویژگی‌های استخراج شده از طریق بازپخش آنالوگ سیگنال EEG بیمار از سیستم نشان داده شده است.

تثبیت کننده برشی، نویز ورودی را در باند مطلوب به اندازه ۲۳۰nV / √Hz کاهش می‌دهد ونسبت CMRR را به بیش از۴۰dB افزایش میدهد (این مقدار توسط عدم تطابق بین ترانزیستورهای TFT محدود شده و انتظار می‌رود که با اصلاح روند، بهبود یابد). ثبت موفقیت آمیز EEG، توسط امواج α ثبت شده از الکترود نقره/نقره کلرید استاندارد که در ناحیه پس‌سری مغز نصب شده‌ ( و توسط دوره های ثانیه‌ای چشم بسته و چشم باز تحریک می‌شود) انجام می شود. توان به دست آمده برای تقویت کننده‌ای با منبع ۵۵ ولت برابر با ۱۱ میلی وات است.

EEG is an important modality for many medical purposes. However, the lowamplitude of signals (10-to-100μV) and large number of channels (~20) raise numerous challenges, including electrode setup (correct placement, skin preparation, sanitation), patient comfort (number of channels, skin abrasion), and robust acquisition (electrode/wire motion artifacts, wire stray coupling). The recent emergence of low-cost, single-use, flexible, pre-gelled electrode arrays, as in Fig. 16.4.1, delivers significant advantages [1]. Today, these are passive, requiring connection to external readout electronics via a many-channel cable. We present the system in Fig. 16.4.1, having similar flexible form factor, but with the following enhancements: (1) embedded low-noise chopper-stabilized amplifiers using amorphous-silicon (a-Si) thin-film transistors (TFTs) compatible with flexible substrates (i.e. low-temperature-processed, <180°C); (2) compressive-sensing acquisition and multiplexing of >20 EEG channels onto a single interface using TFT scanning circuits, to substantially ease connection with an embedded IC; and (3) an algorithm whereby spectral-energy features, a generic EEG biomarker, are derived directly from the compressed signals (by a conventional CMOS IC). Seizure detection from the extracted features is demonstrated via analog replay of patient EEG through the system.

The EEG acquisition system on flex is fabricated with a-Si TFTs processed in house at temperatures <180°C (Fig. 16.4.7). Figure 16.4.6 presents a measurement summary. Chopper stabilization reduces input-referred noise in the band of interest to 230nV/√Hz, and increases the CMRR to above 40dB (limited by mismatch in TFTs, expected to improve with process refinement). Successful EEG acquisition is shown, by recording α waves from a standard Ag/AgCl electrode positioned at the occipital location (evoked by 10sec periods of closing/opening the eyes). The power drawn by the amplifier is 11mW from a 55V supply.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اکتساب انعطاف پذیر EEG و نشانگر تجاری سیستم استخراج بر اساس لایه نازک الکترونیک

A Flexible EEG Acquisition and Biomarker Extraction System Based on Thin-Film Electronics