植入式医疗装置中的低功耗智能模拟前端电路关键技术研究

批准号:
62004156
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
张杰
依托单位:
学科分类:
集成电路设计
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张杰
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中文摘要
植入式医疗装置能够显著提高人类对相关难治性疾病的治疗水平,是生物医疗领域当前的热点研究方向。然而,随着植入式医疗装置电极通道数量的提升以及对更高精度的要求,传统的基于高性能处理器的智能识别方法所消耗的动态功耗显著增加,这对植入式医疗装置的进一步低功耗化带来严峻挑战。本项目在对植入式心脏起搏器专用芯片和植入式癫痫治疗仪专用芯片研究的基础上,进一步探索具有生理信号异常识别功能的低功耗智能模拟前端电路,研究基于异常事件驱动的粗细两级分类方案,以在实现精准识别的同时大大降低装置的整体功耗;探索新的低功耗低噪声感知电路结构,使其能有效抑制刺激脉冲自干扰、运动和工频干扰以及电极失调,确保准确、可靠的信号感知和识别;探索有源运放和无源开关电容相结合的带宽可重构高阶噪声整形SAR ADC,以实现适应多种生物信号的高效AD转换。各电路初步分析已完成,项目结束时预期在生物医疗集成电路研究领域达到国际先进水平。
英文摘要
Because implantable medical devices can significantly improve the treatment of refractory diseases, they have become the important research fields in biomedical engineering. However, with the increase in the number of electrode channels of implantable medical devices and the pursuit of higher accuracy, the dynamic power consumed by traditional smart classifier based on high-performance processors has increased significantly, which poses severe challenges on the ultra-low power design for future implantable devices. Based on the research on ASICs for the cardiac pacemaker and neuromodulator, in this project the low power and smart analog frontend circuits with classification of abnormal signals will be further explored, and the event-driven two-level classification scheme will be studied in order to achieve accurate classification and reduce the overall power at the same time. To achieve stable and accurate signal sensing and classification, a low power and low noise sensing amplifier would be proposed to suppress the effects of stimulation artifacts, power interferences, motion artifacts and electrode offsets. Furthermore, a reconfigurable hybrid high-order integrator combining an active amp and passive switched capacitors would be used in the noise shaping SAR ADC to fulfill low power and high resolution for different biomedical signals. The preliminary analysis of each circuit has been completed, and it is expected to reach a level equal to or higher than that of international peers in the field of biomedical integrated circuit research at the end of the project.
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1109/TCSII.2023.3289860
发表时间:2023
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs
影响因子:--
作者:Hanrui Zhang;Nannan Li;Jinfu Wang;Zihao Jiao;Jie Zhang;Xiaofei Wang;Hong Zhang
通讯作者:Hong Zhang
DOI:--
发表时间:2023
期刊:微电子学
影响因子:--
作者:张杰;党莹;张鸿
通讯作者:张鸿
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Chinese Journal of Electronics
影响因子:--
作者:Hongrui Luo;Xianlong Zhao;Zihao Jiao;Jie Zhang;Xiaofei Wang;Ruizhi Zhang;Hong Zhang
通讯作者:Hong Zhang
DOI:10.1109/tcsii.2022.3186205
发表时间:2022-10-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS II-EXPRESS BRIEFS
影响因子:4.4
作者:Li, Zhiming;Dong, Lei;Zhang, Hong
通讯作者:Zhang, Hong
DOI:--
发表时间:2021
期刊:西安交通大学学报
影响因子:--
作者:李致铭;兰哲冲;金楷越;张杰;张鸿
通讯作者:张鸿
基于肿瘤微环境的血管正常化调控-可视化双功能分子的发现与初步应用
- 批准号:82373793
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:49万元
- 批准年份:2023
- 负责人:张杰
- 依托单位:
基于活性分子的血管正常化新靶标EphrinB2确证及自组装降解剂的发现
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张杰
- 依托单位:
强磁场环境中液态金属沸腾现象的数值模拟和机理研究
- 批准号:11872296
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:张杰
- 依托单位:
基于血管正常化"时间窗"理论的多靶标抗血管生成先导物发现与评价
- 批准号:81573285
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:张杰
- 依托单位:
气泡群在液体中上升时的相互作用机理以及磁场对其运动特性的影响
- 批准号:11502193
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:张杰
- 依托单位:
新型小分子VEGFR-2抑制剂的设计、合成与初步活性研究
- 批准号:30901839
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:张杰
- 依托单位:
国内基金
海外基金
