• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.21 no.5
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• pp.477-485
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• 2000

본 논문에서는 신경신호기록을 위한 반도체 미세전극용 전치증폭기의 잡음특성을 설계하기 위한 체계적인 방법을 제시한다. 세포외기록(extracellular recording)에 의하여 측정된 신경신호와 전형적인 CMOS소자의 저주파 잡음특성을 함계 고려하여 전체 신호대잡음비를 계산하였다. 2단 CMOS 차동증폭기에 대한 해석과 함께 신호대잡음비에 중요한 영향을 끼치는 요소들에 대하여 설명하였다. 출력잡음전력에 대한 해석적인식을 유도하였으며 이로부터 회로설계자가 조절할 수 있는 주파수응답과 소자 파라미터들을 결정하였다. 입력소자의 크기와 트랜스컨덕턴스의 비가 최적영역으로부터 약간 벗어날 경우에 신호대잡음비가 크게 저하됨을 보였다. 이와 함께 만족스런 잡음특성을 위한 증폭이의 설계 변수 값들도 제시하였다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.21 no.5
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• pp.469-475
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• 2000

신경신호의 계측은 신경계의 연구에 필수적인 도구로 최근 반도체미세전극기술 등 수십, 수백개의 채널로부터 신경신호를 기록할 수 있는 방법들이 발달함에 따라 많은 수의 뉴런으로부터 신경 신호를 측정하여 컴퓨터로 그 신호를 처리할 수 있는 시스템의 필요성은 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 최대 16채널의 신경신호를 실시간에 측정하여 기록하고, 저장된 신호로부터 활동전위를 검출하며, 단일 뉴런들로부터의 신호를 분류하여 spike train의 형태로 저장한 뒤 여러 뉴런들간의 상관관계를 분석하기 위한 spike train 해석이 가능한 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 보통사양의 PC이외에는 단지 신호획득보드만을 포함하여 다채널미세전극으로부터 뉴런의 신호를 측정, 증폭하여 호스트PC로 전송하고 저장하며 이로부터 활동전위를 검출하여 단일뉴런으로부터의 spike train으로 분류할 수 있다. 또한 저장된 spike train들로부터 신경회로망을 이루는 여러뉴런 들간의 관계를 분석하여 기능들이 시스템에 포함되어있다. 개발된 시스템을 사용하여 개구리 감각 신경의 신호를 실시간에 동시기록하여 활동전위을 검출하고 특징추출방법과 principal component analysis를 이용하여 분류한 뒤 spike train 해석을 수행하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.257-259
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• 2002

In investigating the characteristics of a neural network, the use of planar microelectrode array shows several advantages over normal intracellular recording[1]. A transparent indium tin oxide(ITO) multi-electrode array(MEA) was fabricated and its top surface was insulated with photodefinable polyimide(HD-8001) except the exposed area for interfacing between the ITO electrodes and the neuronal cells. The exposed ITO electrodes were platinized in order to reduce the impedance between the electrodes and electrolyte. The one-minute platinization with $0.99nA/{\mu}m^2$ current density reduced the average impedance of the electrodes from $2.5M\Omega\;to\;90k\Omega$ at 1kHz in normal ringer solution. Cardiac cells were cultured on this MEA as a pilot study before neuron culture. The signals detected by the platinized electrodes had larger amplitudes and improved signal to noise ratio(SNR) compared to non-platinized electrodes. It is clear that microelectrodes need to have lower impedance to make reliable extracellular recordings, and thus platinization is essential part of MEA fabrication. Burst spike of cultured olfactory bulb was also detected with the MEA having platinized electrodes.