研究目的
为光学刺激系统引入一种新的电路级光极驱动理念，旨在基于绝热电路使刺激电路实现高能效，并开发与测试用于半植入式光遗传学系统中多通道光学刺激的原型刺激电路及微加工光极阵列。
研究成果
所提出的绝热激励电路相比基础电路实现了约66%的节能效果，这对植入式设备至关重要，因其降低了功耗。成功研制并测试了带有蓝色OLED的微加工光极阵列，证明了其在光遗传学应用中的可行性。未来工作可聚焦于进一步优化、与无线系统集成以及体内验证，以提升实用性和性能。
研究不足
该电路设计依赖于特定元件值（如C1=0.5微法，C2=1.5微法，RT1=4千欧，RT2=5.8千欧）和假设条件（如VD,ON=0.7伏，VM=2.3伏），这可能限制其普适性。约66%的节能效果为理论值，基于仿真与计算得出；实际应用可能面临寄生效应、温度变化或大规模阵列扩展等问题。该光极阵列虽采用微加工技术制造，但仅进行了电学测试，未报告体内或生物实验情况，表明其在实际可植入系统中可能存在应用局限。
1：实验设计与方法选择：
该方法基于数字VLSI的能量回收概念设计绝热激励电路，通过充电阶段和两个激励周期（SC-I和SC-II）高效驱动光极。
2：样本选择与数据来源：
采用柔性PET基底上集成OLED的微加工光极阵列，通过特定掩模图案设计并进行电学测试。
3：实验设备与材料清单：
包括储能电容C1（0.5μF）、节能电容C2（1.5μF）、用于开关的NMOS晶体管、时序发生器、模拟比较器及现成分立元件用于原型制作。
4：5μF）、节能电容C2（5μF）、用于开关的NMOS晶体管、时序发生器、模拟比较器及现成分立元件用于原型制作。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：电路分阶段运行：充电阶段（预充C1至VM）、SC-I（连接C1至光极及C2实现电流流动）、SC-II（从C2回收能量）。时序由TSG?？榭刂疲?.18μm CMOS工艺中进行仿真，并完成物理版图与后仿真。功能实验使用示波器测量电压。
5：18μm CMOS工艺中进行仿真，并完成物理版图与后仿真。功能实验使用示波器测量电压。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：基于电压衰减和电阻值，通过推导公式(5)-(8)计算节能效果，并与既有基础电路进行对比。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
OLED
Acts as the optrode for emitting light to stimulate neurons in optogenetic applications.
-
Capacitor
C1=0.5 μF, C2=1.5 μF
Storage capacitor (C1) for energy storage and energy saver capacitor (C2) for energy recycling in the adiabatic circuit.
-
NMOS Transistor
Used as switches (S1-S6) in the circuit to control the charge and stimulation phases.
-
Analog Comparator
Monitors the voltage across the storage capacitor C1 during the charge phase to control the precharge voltage.
-
Timing Sequence Generator
Generates control signals (φ1-φ5) for the switches to manage the operational phases of the circuit.
-
Oscilloscope
Used in functional experiments to measure and display voltages (anode, cathode, and across the diode) during stimulation cycles.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部
