طراحي و شبيه‌سازي بخش‌هاي بازيابي داده و توان القايي براي يك سيستم تحريك الكتريكي مورد استفاده در يك ايمپلنت مغزي

امروزه استفاده از ريزسامانه‌هاي قابل كاشت، براي شناسايي دقيق‌تر عمل‌كرد مغز و تعامل نورون‌ها با يك‌ديگر، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين ريزسامانه‌ها، با بهره‌گيري از الكترودهايي با ابعادي در حدود اندازه‌ي يك نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعاليت يا تحريك يك نورون را با قدرت تفكيك بسيار بالايي انجام دهند. طراحي ريزسامانه‌هاي قابل كاشت تحريك الكتريكي، با چالش‌هاي بسياري روبه‌رو است كه از آن جمله مي‌توان به نحوه‌ي بازيابي توان با بازده بالا و بازيابي داده­هاي ارسالي با دقت بالا، اشاره كرد. در اين مقاله، يك ساختار جديد براي بلوك بازيابي توان در يك ريزسامانه‌ي تحريك الكتريكي مغز، ارائه شده است. در ريزسامانه‌ي تحريك الكتريكي مورد نظر در اين مقاله، لازم است تا دو سطح ولتاژ‌ متفاوت توليد شود. ولتاژ اول، سطح پايين‌تري (8/1 وات) داشته و به عنوان منبع تغذيه‌ي مدارهاي داخلي (مانند مدارهاي ديجيتال)، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي توليد اين ولتاژ، از يك يك‌سوساز فعال استفاده شده است كه با دريافت ولتاژ ورودي 3 ولت، بازده توان 89% و افت ولتاژ 150 ميلي‌ولت را دارد. ولتاژ دوم، كه سطح بالاتري داشته و متغير مي‌باشد، توان لازم براي منابع جريان تحريك‌كننده را تامين مي‌كند. براي توليد اين ولتاژ، از يك يك‌سوساز فعال كنترل شونده با فاز، استفاده مي‌شود كه ولتاژ خروجي آن، متناسب با ميزان جريان تحريك، در بازه‌ي 8/1 تا 5/2 ولت تغيير كرده و از اين طريق، اتلاف توان در منابع جريان تحريك را كاهش و بازده سيستم تحريك را در مواردي تا حدود 50% افزايش مي‌دهد. هم‌چنين در اين مقاله، يك مدار دمدولاتور دامنه، جهت بازيابي داده‌هاي ارسالي از خارج بدن و يك مدار براي بازيابي پالس ساعت مورد نياز براي عمل‌كرد ريزسامانه‌ي تحريكي، طراحي شده و نتايج شبيه‌سازي آن‌ها ارائه شده است. مدار دمدولاتور داده، قادر است تا داده‌ها را از ولتاژ ورودي با دامنه‌ي 3 تا 5 ولت و با ضريب مدولاسيون متغير بين 5 تا 25 درصد، استخراج كند.