CDBS裝置可以直接與記錄、刺激電極連接。8個記錄電極被植入到運動皮層中，64個刺激電極被植入到大腦的STN部分。這種64通道可單點控制的刺激能夠獲得各種刺激模式，最有效地治療帕金森癥狀。

　　從植入微電極獲得的神經(jīng)信號要用8個前端低噪聲神經(jīng)放大器(LAN)做調(diào)整。由于神經(jīng)脈沖的幅度小，有時要用集成前置放大器去放大這些小信號，然后再做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。前端設計需要低噪聲，以保證信號的完整性。

　　前端的帶通LNA通常增益為100量級，而LNA的輸入設計需要盡可能減小1/f噪聲。可以將一種開關電容技術用于電阻模擬和1/f降噪。開關電容電路對信號做調(diào)制，這樣1/f噪聲就可以降低為熱噪聲。開關電容的放大濾波器能夠同時很好地記錄神經(jīng)脈沖和場電勢。

　　多個LNA被復用到一個大動態(tài)范圍的對數(shù)放大器前端，進入一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，從而不必做模擬自動增益控制。

　　為了覆蓋大腦刺激所產(chǎn)生的小信號神經(jīng)脈沖以及大信號局部場電勢(LFP)響應的整個范圍，大動態(tài)范圍ADC需要對所有需要的神經(jīng)信息做數(shù)字化。ADC前端所使用的對數(shù)放大器能夠達到所需的動態(tài)范圍。對數(shù)編碼非常適用于神經(jīng)信號，并且有效率，因為大動態(tài)范圍可以用一個短字長來表示。為了節(jié)約面積和功耗，采用了相對較大動態(tài)范圍的ADC,因此就不必采用模擬自動增益控制。

　　ADC需要一個數(shù)字濾波器，用于將低頻神經(jīng)場電勢信號從神經(jīng)脈沖能量中分離出來。這個工作可以采用一個22個接頭的有限脈沖響應(FIR)Butterworth型數(shù)字濾波器。

　　使用數(shù)字濾波器而不是模擬或混合信號濾波器有很多優(yōu)點。首先，數(shù)字濾波器是可編程的，因此可以調(diào)整其運行， 而不用修改硬件， 而模擬濾波器只有修改設計才能做更改。數(shù)字濾波器用作雙工器，將脈沖與LFP的兩個頻段分離開來。模擬濾波器電路容易漂移，并依賴于溫度，而數(shù)字濾波器則沒有這些問題，無論是時間還是溫度都不會有影響。

　　電刺激器生成64個通道的兩相電荷平衡刺激電流。一只專用控制器通過一個I/O通道，產(chǎn)生這些刺激模式，控制64只電流導引DAC.64個DAC可以構成一個級聯(lián)的共享2位粗粒度電流DAC和64個獨立的雙向4位細粒度DAC,或類似的配置。

　　DAC有48種可能的電流值?？梢允褂靡粋€細粒度ADC和一個極性轉(zhuǎn)換開關，選擇DAC的正負輸出，達到電荷平衡的雙相刺激，這有助于減少長期的組織損傷風險。

　　圖2是一個用于CDBS系統(tǒng)的單芯片，它與一只微處理器連接，就可獲得一個完整的CDBS系統(tǒng)。該項目主管Michael Flynn說："微處理器告訴芯片有關位置和方式的信息，芯片做其它工作。"

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　　圖2,典型的閉環(huán)深腦刺激(CDBS)芯片系統(tǒng)框圖

　　在醫(yī)療電子領域，飛思卡爾一直與做定制模擬設計的Cactus半導體公司合作。Cactus半導體公司的醫(yī)療業(yè)務集中在同時涉及可植入和便攜應用的集成電路設計，如神經(jīng)刺激、起搏、除顫、超聲，以及醫(yī)療監(jiān)護(如血糖儀)。(見附文)

　　飛思卡爾也有采用低功耗微控制器、集成模擬前端(AFE)以及低功耗算法的醫(yī)療解決方案。其無線通信解決方案能確保低功耗的運行模式，以及能夠快速喚醒的睡眠模式。

　　為了推出下一代DBS , 以及供研究人員探索神秘大腦的工具，Medtronic公司正在開發(fā)雙向腦機接口(BMI)。一旦完成了所有實驗室試驗，并在不久的將來被批準用于人腦研究，這種技術有望成為大腦研究前沿的重要工具。現(xiàn)在它正處于臨床前期研究階段，尚沒有被批準的產(chǎn)品。

　　正如圖3中的功能框圖所示，神經(jīng)接口(NI)技術核心是當前已發(fā)布神經(jīng)刺激器中的刺激器和遙測系統(tǒng)(Medtronic的ActivaPC)。

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　　圖3,這個功能框圖表示了一個雙向神經(jīng)接口系統(tǒng)，神經(jīng)接口(NI)技術核心是已發(fā)布神經(jīng)刺激器中存在的刺激器與遙測系統(tǒng)

　　參見圖4,傳感器硬件、算法處理器以及固件部分插入到現(xiàn)有架構中，在物理域和算法域之間有定義良好的信號路徑。

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　　圖4,雙向腦機接口原型中的傳感器硬件、算法處理器與固件區(qū)都插到現(xiàn)有架構中，并有物理域和算法域中定義良好的信號路徑

　　心臟

　　"體積小"、"無線"、"無接觸",這些詞匯都不可能與過去的ECG裝置搭上關系。現(xiàn)在電子技術的新進展促成了更緊湊更便攜的設計，有些帶有無線功能，傳感器甚至不需要與人體有物理或電阻觸點。

　　集成電路的發(fā)展造就了ECG設計的小型化，如德州儀器公司高集成度的ADS1298R AFE,它還包含了全集成的呼吸阻抗測量功能。圖5給出了一個集成AFE設備，它就像是ADS12998加上ECG架構的其它重要部分。

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　　圖5,帶有集成模擬前端(AFE)設備心電解決方案

　　ECG系統(tǒng)功能與進展

　　ECG機的基本功能包括ECG波形顯示(可以采用LCE屏幕或打印紙介質(zhì))、心律指示及采用按鍵的簡單用戶界面。越來越多的ECG產(chǎn)品中需要更多的功能，例如用方便介質(zhì)做病人記錄的存儲，無線/有線傳輸，以及在有觸摸功能大型LCD屏的2D/3D顯示等。

　　多級診斷能力也在為醫(yī)生和沒有特殊ECG訓練的人們提供幫助，讓他們理解ECG圖形，以及對某些心臟狀況的提示(下面會討論Monebo算法)。當ECG信號被捕捉和數(shù)字化時，將被送去做顯示和分析，分析工作涉及更進一步的信號處理。