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A study on time division multiplexing of stochastic resonance phenomena and its application to biological signal detection

随机共振现象时分复用研究及其在生物信号检测中的应用

基本信息

批准号：
22K18176
负责人：
塚原彰彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18176/
关键词：
確率共鳴現象 FPGA LVDS 表面筋電位生体信号 AD変換器アナログフロントエンド

项目摘要

現在までに，時分割多重化した確率共鳴現象に基づく回路の設計・試作を行った．試作した確率共鳴回路は，任意のディジタル回路を構成可能なLSIであるFPGA（Field programable gate array）を用いて，この中に組み込まれたデータ通信に使用されるLVDS（Low voltage differential signaling）用の素子とカウンタ回路等により構成した．LVDS用素子を比較器として使用し，測定対象の信号と外部から印加したノイズを比較し，信号とノイズの比較結果を積分（出力結果の1ビットを高速にカウント）することで，アナログ信号をディジタル信号に変換する．試作では，生体信号等の低周波数の信号を対象として，サンプリング周波数が1 kHz程度となる回路を構成した．試作した回路の評価を，発振器を用いて行った．信号として正弦波電圧と，ホワイトノイズを発振器より印加し，試作した回路で得た波形と，理想的な正弦波との相関係数と決定係数を計算した．信号の振幅が1 mVrmsの場合でも，相関係数と決定係数は0.9以上の高い相関のある波形を得ることを確認した．また，生体信号計測への応用として，試作した回路に外付けの増幅回路を付加し，表面筋電位を計測した．USBオシロスコープでも同時計測を行い，試作した回路で得た波形とオシロスコープで得た波形との相関係数と決定係数を計算した．その結果，0.9以上の相関係数及び決定係数の波形を，試作した回路で得られることを確認した．これらの結果より，試作した回路の生体信号計測への応用の可能性が示唆された．今後は，さらなる性能の改善を行うと共に，適用限界を明らかにすることや，ΔΣ変調技術を適用することで改善があるか等の検討を行う．

At present, the multiple verification rate is divided, and the basic circuit design is used for line tracking. if the verification rate is common, it is possible that the LSI failure FPGA (Field programable gate array) may be used. In this system, the communication system uses LVDS (Low voltage differential signaling) to compare the performance of the circuit and so on. LVDS uses the sub-device to compare the performance of the device, so as to determine the performance of the external signal. The results show that the performance of the signal is very high-speed. The low cycle wavenumber signal, such as the body signal, is known as the low cycle wavenumber signal. The cycle number is 1 kHz. The loop is broken. The vibrator uses the line. The signal is sinusoidal, and the vibrator is printed. The ideal sine wave, phase number, phase number, signal amplitude, amplitude, amplitude and amplitude were obtained. The electrical potential of the surface gluten is calculated at the same time, and the waveform is obtained by using the switch loop to determine the number of waves. The results show that the correlation number and the number of values are more than 0.9, and the results are similar to those of the circuit circuit. In the future, the performance is improved, the performance is improved, the limits are used to improve the performance, and the delta technology is used to improve the performance of the system.