طراحی پایانه تحریک برای یک پروتز بینایی با قابلیت ایجاد الگوهای تحریک جریانی مختلف

رتینایتس پیگمنتوزا و دژنراسیون ماکولا از شایع ترین بیماری هایی هستند که منجر به اختلال در سیستم بینایی می گردند. در این بیماری ها به دلیل از دست دادن عملکرد گیرنده های نوری، فرد بینایی خود را به تدریج از دست می دهد. با این وجود، درصد بالایی از سلول های عصبی متصل به گیرنده های نور، سالم باقی می مانند و با تحریک الکتریکی این سلول ها می توان حس بینایی را به افراد بازگرداند. پروتزهای بینایی که با تحریک شبکیه با سیستمی که قادر به تبدیل تصاویر به سیگنال های الکتریکی مناسب باشد، این کار را انجام داده و شامل دو بخش بیرون چشمی و درون چشمی می باشند که به یکدیگر پیوند شده اند. در خارج چشم از یک دوربین برای ضبط تصاویر استفاده می شود. در حالت کلی تصاویر ضبط شده به صورت بی سیم به سیستم کاشته شده در بدن انتقال داده می شوند. بخشی که درون کره چشم قرار می گیرد خود شامل سه قسمت است. اولین بخش، گیرنده بی سیم و دومین بخش پردازشگر یا کنترل کننده دیجیتال می باشد و سومین بخش آن، مدار تحریک و آرایه الکترودی است. مطالبی که در این رساله بیان شده است شامل طراحی، ساخت، و آزمایش های عملی انجام شده بر روی پایانه تحریک ارائه شده برای به کارگیری در یک پروتز بینایی شبکیه ای می باشد. در پایانه تحریک ارائه شده، علاوه بر امکان تولید سیگنال های مربعی مرسوم، توانایی تولید سیگنال های نمایی صعودی و نزولی که قابلیت برنامه پذیری در ثابت زمانی را نیز دارند، تعبیه شده است. طبقه خروجی پایانه تحریک طراحی شده، شامل یک مدار ناقل جریان کلاس b برای انتقال جریان تحریک به بافت هدف در محدوده ±96µa می باشد که با ویژگی های مقاومت خروجی بسیار بالا و قابلیت کار در تغییرات وسیع در گره خروجی، طراحی شده است. زمان دوام سیگنال تحریک اعمالی به بافت هدف، برنامه پذیر بوده و می تواند در بازه 100µs تا 3ms قرار گیرد. دامنه سیگنال های تحریک نیز بوسیله مدارهای مبدل دیجیتال به آنالوگ جریانی تنظیم می شوند. پایانه تحریک ارائه شده در این رساله، در تکنولوژی ibm 130nm طراحی و ساخته شده است و مساحت تراشه برابر با 1.5mm × 1.5mm می باشد. با توجه به نتایج آزمایش های عملی انجام شده، مقدار inl و dnl مدار مبدل دیجیتال به آنالوگ جریانی طراحی شده، به ترتیب، برابر 0.23lsb و 0.346lsb می باشد. همچنین نتایج آزمایش های عملی انجام شده، مشخص کرده است که هنگامی که پایانه تحریک ارائه شده به باری به بزرگی 25k? متصل می شود، ویژگی های خواسته شده از آن را برآورده می کند و تغییرات مقادیر ثابت زمانی در بازه 25µs تا 120µs برای سیگنال نمایی نزولی و از مقدار 55µs تا 200µs برای سیگنال نمایی صعودی، امکان پذیر شده است. توان مصرفی این تراشه، برای تولید موج مربعی برابر 3.4mw می باشد و ولتاژهای تغذیه مورد نیاز در این طراحی، به کمک مدارهای تزریق بار از ولتاژ 1.2v به مقادیر ±3.3v تأمین گشته اند.