Biopotential Readout Circuits for Portable Acquisition Systems

در سال‌های اخیر، ما شاهد یک تغییر انقلابی در نظارت بر سیگنال‌های زیست پزشکی بوده‌ایم. روش سنتی استفاده از ابزارهای حجیم با سیستم‌های جمع‌آوری قابل حمل و حتی پوشیدنی با انتقال داده‌های بی‌سیم جایگزین می‌شود که بسیاری از برنامه‌های غیر بالینی را که بر پایش سیگنال زیست‌پزشکی متکی هستند، امکان‌پذیر می‌سازد. برنامه های اصلی درایور سیستم های هشدار اولیه، سلامتی، راحتی و نظارت بر ورزش، رابط های مغز و کامپیوتر، بازی و سرگرمی هستند. الزامات رایج همه این برنامه ها اندازه کوچک، محجوب بودن، کیفیت سیگنال بالا و استقلال طولانی مدت قدرت است. این نیاز به سیستم های دریافت سیگنال زیست پزشکی SiP/SoC بسیار کم مصرف و مینیاتوری دارد.

مدارهای بازخوانی پتانسیل زیستی برای سیستم‌های جمع‌آوری قابل حمل یکی از بلوک‌های اصلی چنین سیستم‌های کوچک‌سازی سیگنال زیست پزشکی را توصیف می‌کند. تمرکز این کتاب بر روی اجرای بلوک‌های ساختمانی مدار مجتمع کم مصرف و با کارایی بالا است که می‌توانند برای استخراج سیگنال‌های پتانسیل زیستی از الکترودهای پتانسیل زیستی معمولی استفاده شوند. معماری‌های تقویت‌کننده ابزار دقیق معرفی شده‌اند و طراحی آنها به تفصیل شرح داده شده است. این تقویت‌کننده‌ها برای پیاده‌سازی سیستم‌های نشان‌دهنده اکتساب کامل استفاده می‌شوند که پله‌ای به سوی سیستم‌های کوچک و کم مصرف هستند.

In recent years, we have witnessed a revolutionary change in biomedical signal monitoring. The traditional way of using bulky instruments is being replaced by portable and even wearable acquisition systems with wireless data transmission that will enable many non-clinical applications that rely on biomedical signal monitoring. The main driver applications are early-warning systems, wellness, comfort and sports monitoring, brain-computer interfaces, gaming and entertainment. The common requirements from all these applications are miniature size, unobtrusiveness, high signal quality, and long-term power autonomy. This requires ultra-low-power and miniature SiP/SoC biomedical signal acquisition systems.

Biopotential Readout Circuits for Portable Acquisition Systems describes one of the main building blocks of such miniaturized biomedical signal acquisition systems. The focus of this book is on the implementation of low-power and high-performance integrated circuit building blocks that can be used to extract biopotential signals from conventional biopotential electrodes. New instrumentation amplifier architectures are introduced and their design is described in detail. These amplifiers are used to implement complete acquisition demonstrator systems that are a stepping stone towards practical miniaturized and low-power systems.