Wireless Galvanic Impulse Communication for High-Throughput, Low-Power, Miniaturized Neuromodulation Implants
Wireless Galvanic Impulse Communication for High-Throughput, Low-Power, Miniaturized Neuromodulation Implants
复制标题
适用于高通量、低功耗、小型化神经调节植入物的无线电脉冲通信
DOI：
10.1109/embc40787.2023.10340538
复制
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Johnson, Benjamin C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Riley, Morgan;Tala, FNU;Bandali, Mehdi;Johnson, Benjamin C.
深度植入的生物电子设备选择性地记录和刺激周围神经，通过提供按需、个性化的治疗，有可能使医疗保健发生革命性的变化。实现这一目标的一个关键障碍是缺乏能够从多个传感通道传输数据的小型化、健壮和节能的无线链路。为了解决这个问题，我们提出了一种无线电脉冲链路，它在神经袖的外部使用两个直径500μm的平面电极，以高于1 Mbps的速率将数据传输到皮肤表面的可穿戴接收器。为了实现高能效、高数据速率的链路，我们的协议以可穿戴接收器重建的窄双相脉冲的定时对信息进行编码。我们使用建模、体内和体外实验相结合的方法来证明该链接的可行性。我们证明，即使在50 mm的严重横向对中，损耗也低于60dB，从而确保了足够的信噪比以保证稳健的运行。使用定制的、灵活的神经束，我们演示了在14 mm厚的啮齿动物模型和42 mm厚的异质人体组织模型中的数据传输。
Deeply implanted bioelectronic devices that selectively record and stimulate peripheral nerves have the potential to revolutionize healthcare by delivering on-demand, personalized therapy. A key barrier to this goal is the lack of a miniaturized, robust, and energy-efficient wireless link capable of transmitting data from multiple sensing channels. To address this issue, we present a wireless galvanic impulse link that uses two 500μm diameter planar electrodes on the outside of a nerve cuff to transmit data to a wearable receiver on the skin’s surface at rates greater than 1Mbps. To achieve an energy-efficient, high data rate link, our protocol encodes information in the timing of narrow biphasic pulses that is reconstructed by the wearable receiver. We use a combination of modeling and in vivo and in vitro experimentation to demonstrate the viability of the link. We demonstrate losses lower than 60dB even with significant, 50mm lateral misalignment, ensuring a sufficient signal-to-noise ratio for robust operation. Using a custom, flexible nerve cuff, we demonstrate data transmission in a 14mm-thick rodent animal model and in a 42mm-thick heterogeneous human tissue phantom.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1145/3495243.3560541
发表时间：
2022-10
期刊：
Proceedings of the 28th Annual International Conference on Mobile Computing And Networking
影响因子：
--
作者：
Zhanghao Yu;Fatima T. Alrashdan;Wei Wang;M. Parker;Xinyu Chen;Frank Y. Chen;Joshua Woods;Zhiyu Chen;Jacob T. Robinson;Kaiyuan Yang
通讯作者：
Zhanghao Yu;Fatima T. Alrashdan;Wei Wang;M. Parker;Xinyu Chen;Frank Y. Chen;Joshua Woods;Zhiyu Chen;Jacob T. Robinson;Kaiyuan Yang
用于神经接口协同设计的自动分布式元素模型生成
DOI：
--
发表时间：
2020
期刊：
Midwest Symposium on Circuits and Systems
影响因子：
--
作者：
Fnu Tala;M. Bandali;Benjamin C. Johnson
通讯作者：
Benjamin C. Johnson
影响因子：
13.6
作者：
Zhao Z;Spyropoulos GD;Cea C;Gelinas JN;Khodagholy D
通讯作者：
Khodagholy D
具有 64 个二阶无运算放大器 ΔΣ ADC 和完全集成无线电源/数据传输的双向周围神经接口
影响因子：
5.4
作者：
Maged ElAnsary;Jianxiong Xu;José B. Sales Filho;Gairik Dutta;Liam Long;Camilo Tejeiro;Aly Shoukry;Chenxi Tang;Enver G. Kilinc;Jaimin Joshi;P. Sabetian;Samantha Unger;J. Zariffa;P. Yoo;R. Genov
通讯作者：
R. Genov
类人体组织作为电耦合通信通道的实验评估
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
International Conference on Wearable and Implantable Body Sensor Networks
影响因子：
--
作者：
W. Tomlinson;Fabian Abarca;K. Chowdhury;M. Stojanovic;Christopher C. Yu
通讯作者：
Christopher C. Yu