[发明专利]可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路和脑机设备

说明书

本发明提供了一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路和侵入式半导体脑机设备，涉及集成电路领域。包括：电压电流转换单元将接收到的脑电信号，转换为对应的电流信号并传输至振荡器转换单元；振荡器转换单元根据电流信号，转换为有对应关系的振荡信号和相位信号；计数单元对振荡信号进行计数，得到对应的振荡次数；在积分周期结束时，格雷码转二进制单元采样振荡次数得到粗量化码值，相位采样单元采样相位信号，以使得译码单元对相位采样单元的采样结果进行译码得到细量化码值；校准单元对粗量化码值和细量化码值进行校准得到量化结果。本发明提高侵入式半导体脑机设备模数转换的可靠性，极好的降低侵入式半导体脑机设备像素面积和功耗消耗。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路和侵入式半导体脑机设备。

背景技术

脑机接口系统可用于检测神经元触发思维或动作时发生的大脑电势变化，将这些信号转换为数字信号，并传达给机器，如轮椅，假肢，信号分析系统等。可用于：①更好理解一些脑部疾病机理：阿尔茨海默症、帕金森病、癫痫、自闭症等。②重建感觉或运动功能：失聪病人的人工耳蜗、截肢者的假肢、瘫痪病人的轮椅等。

脑机接口系统中的侵入式脑机接口，可以检测脑内单个神经元的电势变化，得到更多信息，但将电极植入脑内需要保证其安全性，因此，为了保护大脑需要最大程度减小侵入物的尺寸、尽可能小的噪声、尽可能降低功耗抑制电极发热。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路和侵入式半导体脑机设备。

本发明实施例第一方面提供一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路，所述侵入式半导体脑机接口通道电路包括：多个单通道和基极，每个单通道均包括：电压电流转换单元、振荡器转换单元以及计数单元；

所述基极包括：格雷码转二进制单元、相位采样单元、译码单元以及校准单元；

所述电压电流转换单元将接收到的脑电信号，转换为对应的电流信号并传输至所述振荡器转换单元；

所述振荡器转换单元根据所述电流信号，转换为有对应关系的振荡信号和相位信号；

所述计数单元对所述振荡信号进行计数，得到对应的振荡次数；

在积分周期结束时，所述格雷码转二进制单元采样所述振荡次数，得到粗量化码值，并将所述粗量化码值传输至所述校准单元；

在积分周期结束时，所述相位采样单元采样所述相位信号，以使得所述译码单元对所述相位采样单元的采样结果进行译码，得到细量化码值，并将所述细量化码值传输至所述校准单元；

所述校准单元对所述粗量化码值和所述细量化码值进行校准，得到量化结果，所述量化结果表征所述脑电信号的模数转换结果；

其中，多个所述单通道对应一个基极，即多个所述单通道中每个单通道得到的振荡次数和相位信号，由一个基极中的格雷码转二进制单元和相位采样单元分别对应采样。

可选地，所述电压电流转换单元包括：高通滤波器、跨导模块；

所述高通滤波器接收所述脑电信号，对所述脑电信号进行滤波，得到精准电压信号并传输至所述跨导模块；

所述跨导模块对所述精准电压进行转换，转换为对应的电流信号并传输至所述振荡器转换单元。

可选地，所述振荡器转换单元包括：多级双端反相器，所述多级双端反相器组成环振结构；

所述多级双端反相器的级数由细量化的位数决定，所述细量化的位数等于所述多级双端反相器的级数；