Neurostimulation
Microdul AG hat im Laufe der Jahre Erfahrungen im Bereich der medizinischen Anwendungen, insbesondere der neuromuskulären Stimulation, gesammelt. Nachfolgend sind einige Konzepte für Neurostimulations-ASICs vorgestellt, die in verschiedenen IC-Technologien umgesetzt werden können.
Das Einsatzgebiet des MS1031 sind Anwendungen, bei denen tiefe Stimulationsspannungen ausreichen. Der MS1031 ist auf dem Semicustom-Array MD500 realisiert und bietet die Möglichkeit von monophasischen und biphasischen Stimulationsimpulsen im bipolaren Modus für Spannungen bis zu 8V. Die Strompulse können in Schritten von 10µA bis zu einer maximalen Amplitude von 2.55mA programmiert werden. Die programmierbaren zeitlichen Abläufe werden mit einem internen oder externen Oszillator von 100kHz realisiert.
Der MS1032 ist für Anwendungen gedacht, bei denen höhere Stimulationsspannungen benötigt werden. Er bietet die Möglichkeit von monophasischen und biphasischen Stimulationspulsen im monopolaren Modus für Spannungen bis zu 18V. Ladungsausgleich kann mit oder ohne langsame Umkehrung (4:1) erfolgen. Die Strompulse können in Schritten von 10µA bis zu einer maximalen Amplitude von 2.55mA programmiert werden. Die programmierbaren zeitlichen Abläufe werden mit einem internen oder externen Oszillator von 100kHz realisiert. Ein Über- und Unterstromschutz ist Teil des Sicherheitskonzepts. Der Chip bietet eine Schaltmatrix, bei der die Stromkanäle und zusätzliche analoge Peripherieeingänge flexibel den Ausgängen der Schaltmatrix zugeordnet werden können.
Der MS1033 ist ein Stimulations-ASIC, der monopolare und bipolare Therapiesequenzen erzeugt. Er ermöglicht monophasische, biphasische und sogar DC-Stimulationen. Der MS1033 ist in der Lage, mit Spannungen von bis zu 22 V zu arbeiten. Er stellt eine funktionale Alternative zum MS1032 dar, bietet jedoch deutlich erweiterte Möglichkeiten. Mehrere MS1033 ASICs lassen sich synchron betreiben. Eine interne Ladungspumpe steht zur Verfügung, um in Low-Power-Anwendungen die für die Anregung notwendige Hochspannung zu generieren. Der MS1033 erlaubt, Kanäle zu gruppieren, um einen bis zu 16-fachen Stimulationsstrom zu liefern. Eine Impedanz-Kontrollfunktion dient dazu, schlechte Verbindungen zwischen Elektroden und Gewebe zu erkennen.
Übersicht (Englisch)
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Type |
MS1031 |
MS1032 |
MS1033 |
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Main feature |
8-channel programmable current pulse generator |
8-channel current sink/source for neuromuscular stimulation |
16-channel current sink/source for neuromuscular stimulation |
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Pulse modes |
Monophasic |
Monophasic |
Monophasic |
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Pulse polarity |
Anodic + Cathodic |
Anodic + Cathodic |
Anodic + Cathodic |
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Stimulation types |
Bipolar |
Monopolar |
Bipolar + Monopolar |
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Programmable pulse parameters |
Sequence timing and amplitude |
Sequence timing and amplitude |
Sequence timing and amplitude |
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Max. stimulation Current |
2.55mA |
2.55mA |
2.55mA |
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Programming resolution of the current |
10uA |
10uA |
10uA |
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Max. stimulation Voltage |
8V |
18V |
22V |
|
Internal Charge Pump |
No |
No |
Yes |
|
Current sink to source amplitude ratio |
1:1 |
1:1 |
1:1 |
|
Output switch matrix |
No |
Yes |
No |
|
Impedance check |
No |
No |
Yes |
|
Overcurrent and undercurrent protection |
No |
Yes |
No |
|
Internal oscillator |
Yes |
Yes |
Yes |
|
External clock input |
Yes |
Yes |
Yes |
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Voltage reference |
1.25V internal or external |
1.25V internal or external |
Internal |
|
Shutdown input (safety feature) |
Yes |
Yes |
Yes |
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Cascading |
Yes |
No |
Yes |
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10 MHz SPI interface |
Yes |
Yes |
Yes |
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Operating voltage range |
2.2V…3.3V |
1.8V…4.5V |
3.0V (±10%) |
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Operating temperature range |
+10°C…+50°C |
+10°C…+50°C |
0°C…+50°C |
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Packaging |
Various packaging options |
Various packaging options |
QFN56 (7x7) |
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Concept datasheet |