• 전기학회논문지
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• 제56권11호
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• pp.1998-2003
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• 2007

A flexible but implantable polyimide-based neural implant was fabricated for reliable and stable long-term monitoring of neural activities from brain. The developed neural implant provides 3-dimensional (3D) $3{\times}3$ structure, avoids any hand handling, and makes the insertion more efficient and reliable. Any film curvature caused by residual stress was not observed in the electrode. The 3D flexible polyimide electrode penetrated a dense gel whose stiffness is close to live brain tissue, because a ${\sim}1{\mu}m$ thick nickel was electroplated along the edge of the shank in order to improve the stiffness. The recording sites were positioned at both side of the shank to increase the probability of recording neural signals from a target volume of tissue. Impedance remained stable over 72 hours because of extremely low moisture uptake in the polyimide dielectric layers. At electrical recording test in vitro, the fabricated electrode showed excellent recording performance, suggesting that this electrode has the potential for great recording from neuron firing and long-term implant performance.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제8권4호
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• pp.252-256
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• 2003

In this paper we describe the status of a silicon-based microelectrode for neural recording and an advanced neural interface. We have developed a silicon neural probe, using a combination of plasma and wet etching techniques. This process enables the probe thickness to be controlled precisely. To enhance the CMOS compatibility in the fabrication process, we investigated the feasibility of the site material of the doped polycrystalline silicon with small grains of around 50 nm in size. This silicon electrode demonstrated a favorable performance with respect to impedance spectra, surface topography and acute neural recording. These results showed that the silicon neural probe can be used as an advanced microelectrode for neurological applications.

• 전자공학회논문지B
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• 제33B권6호
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• pp.164-175
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• 1996

In this thesis, to cope with severe intersymbol interference and nonlinear distotions of the digital magnetic recording channel a neural decision feedback equalizer (NDFE) and an adaptive neural equalizer (NE) are applied. The digital magnetic recording channels with various recording densities and different types of the nonlinear distortions are considered. The computer simulation shows that as the nonlinear distortion is increased, the neural equalizers (NdFE, NE) have advantages of approximately 2-4 dB in signal to noise ratio (SNR) over the onventional eualizers to reach sme bit error rate and, a sthe recording density is increased, 1~5 dB of SNR improvement are also gained. Especially the NdFE gives a superior performance over the other equalizers when there is a severe nonlinear distortion in the digital magnetic channel.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.129-140
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• 2017

In this paper, a $4{\times}32$-channel neural recording system capable of acquiring neural signals is introduced. Four 32-channel neural recording ICs, complex programmable logic devices (CPLDs), a micro controller unit (MCU) with USB interface, and a PC are used. Each neural recording IC, implemented in $0.18{\mu}m$ CMOS technology, includes 32 channels of analog front-ends (AFEs), a 32-to-1 analog multiplexer, and an analog-to-digital converter (ADC). The mid-band gain of the AFE is adjustable in four steps, and have a tunable bandwidth. The AFE has a mid-band gain of 54.5 dB to 65.7 dB and a bandwidth of 35.3 Hz to 5.8 kHz. The high-pass cutoff frequency of the AFE varies from 18.6 Hz to 154.7 Hz. The input-referred noise (IRN) of the AFE is $10.2{\mu}V_{rms}$. A high-resolution, low-power ADC with a high conversion speed achieves a signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) of 50.63 dB and a spurious-free dynamic range (SFDR) of 63.88 dB, at a sampling-rate of 2.5 MS/s. The effectiveness of our neural recording system is validated in in-vivo recording of the primary somatosensory cortex of a rat.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.195-196
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• 2007

• 전자공학회논문지S
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• 제35S권12호
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• pp.103-108
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• 1998

디지털 자기기록 장치에서의 용량의 증가는 필연적으로 심각한 인접 심벌간의 간섭 (Intersymbol interference : ISI)과 비선형 왜곡현사을 겪게된다. 본 논문에서는 디지털 자기기록 채널의 심각한 심벌간의 간섭과 비선형 왜곡현상을 보상해 주기 위한 방법으로 신경망을 이용한 등화기를 부분 삭제 모델로 나타난 자기기록 채널에 적용하였다. 신경망을 이용한 결정궤환 등화기 (Neural Decision Feedback Equalizer : NDFE)와 일반적인 결정궤환 등화기 (Decision Feedback Equalizer : DFE)간의 성능을 컴퓨터를 이용한 모의 실험을 통해 비교하였다. 실험 결과, 신경망을 이용한 결정궤환 등화기가 기존의 결정궤환 등화기보다 디지털 자기기록 장치에서 기록 밀도가 증가함에 따라 같은 신호 대 잡음비 (Signal-to-Noise Ratio : SNR)에서 우수한 비트 오류 확률 (bit error probability or bit error ratio : BER) 성능을 보였다.. 또한 같은 밀도의 경우에도 비선형 왜곡 현상이 강할수록 신경망을 이용한 결정궤환 등화기가 보다 안정적이며 우수한 성능을 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권2호
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• pp.33-42
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• 2009

뇌로부터 뉴런의 움직임을 탐지할 수 있는 폴리머 계열 기반의 유연한 뉴런 프로브가 개발되었다. 삽입 강도 증가를 위해서 5 ${\mu}m$ 두께의 생체 적합성이 우수한 금을 상하층 폴리머 사이에 전기도금 하였다. 개발된 뉴런 프로브는 실제 뇌 조직과 비슷한 강도를 지닌 젤에 조금의 균열도 없이 삽입되었다. 또한 기계적 잔류 스트레스 및 이로 인해 발생하는 뉴런 프로브의 휘어짐을 최소화하기 위하여 두 가지의 새로운 방법이 적용되었다; (1) 제작 완료 후 후열처리 과정을 통하여 잔류 스트레스를 최소화하는 방법 (2) 상하층을 서로 다른 물질로 제작하여 상호 간의 잔류 스트레스를 보상하는 방법. 위 두 가지의 방법을 적용한 후에는 제작된 직후 뉴런 프로브의 끝부분에서 보여졌던 휘어짐이 뚜렷하게 제거되었다. 전기적 특성 측정 결과 뉴런 프로브는 뇌로부터 뉴런의 신호를 기록하기에 적절한 임피던스 값을 가지고 있음을 보였으며 측정된 임피던스 값은 72시간 후에도 변함이 없었다. 또한 생체 외 신호 측정 실험 결과 제작된 프로브는 잔류 스트레스의 완전한 제거뿐만 아니라 우수한 신호 기록 능력을 보였다. 일주일 후에도 측정 결과에는 변함이 없었으며, 이는 제작된 전극이 생체 내에서 뉴런 파이어링(firing)으로부터 장기간의 안정적인 신호 기록의 가능성을 보인다고 할 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.34-39
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• 2016

본 논문에서는 체내 이식용 신경 신호 기록 장치를 위한 저전압 저전력 아날로그 front-end 집적회로를 설계하였다. 제안된 집적 회로는 1 Hz에서 5 kHz 주파수 대역에 존재하는 신경 신호를 처리하기 위해 저잡음 neural 증폭기와 대역폭 조절이 가능한 능동 bandpass 필터로 구성되어 있다. Neural 증폭기는 우수한 잡음 특성을 위해 source-degenerated folded-cascode 연산증폭기를 기반으로 하여 설계하였고, 능동 필터의 경우 저전력의 current-mirror 연산증폭기를 이용하여 설계하였다. 능동 필터의 high-pass cutoff 주파수는 1 Hz에서 300 Hz까지 제어가 가능하며, low-pass cutoff 주파수는 300 Hz에서 8 kHz까지 제어가 가능하다. 전체 아날로그 front-end 회로는 53.1 dB의 전압 이득 성능과 1 Hz에서 10 kHz 대역에 대해서 $4.68{\mu}Vrms$의 입력 잡음 성능과 3.67의 noise efficiency factor 성능을 보인다. $18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계를 하였고 1-V 전원에서 $3.2{\mu}W$의 전력 소모 성능을 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 $0.19 mm^2$ 이다.

• 수면정신생리
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• 제8권1호
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• pp.67-71
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• 2001

Independent Component Analysis (ICA) is a blind source separation method using unsupervised learning and mutual information theory created in the late eighties and developed in the nineties. It has already succeeded in separating eye movement artifacts from human scalp EEG recording. Several characteristic sleep waves such as sleep spindle, K-complex, and positive occipital sharp transient of sleep (POSTS) can be recorded during sleep EEG recording. They are used as stage determining factors of sleep staging and might be reflections of unknown neural sources during sleep. We applied the ICA method to sleep EEG for sleep waves separation. Eighteen channel scalp longitudinal bipolar montage was used for the EEG recording. With the sampling rate of 256Hz, digital EEG data were converted into 18 by n matrix which was used as a original data matrix X. Independent source matrix U (18 by n) was obtained by independent component analysis method ($U=W{\timex}X$, where W is an 18 by 18 matrix obtained by ICA procedures). ICA was applied to the original EEG containing sleep spindle, K-complex, and POSTS. Among the 18 independent components, those containing characteristic shape of sleep waves could be identified. Each independent component was reconstructed into original montage by the product of inverse matrix of W (inv(W)) and U. The reconstructed EEG might be a separation of sleep waves without other components of original EEG matrix X. This result (might) demonstrates that characteristic sleep waves may be separated from original EEG of unknown mixed neural origins by the Independent Component Analysis (ICA) method.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.9-17
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• 2014

전기 자극 청신경 복합활동전위(electrical compound action potential; ECAP)는 인공와우로 청신경을 자극하고 동시에 반응을 기록한다. 이 연구는 인공와우에서 ECAP의 효용성을 높이기 위하여 자극과 기록에 대하여 연구하고자 한다. 대상은 문헌 또는 사례 연구를 제외한 연구 논문 34 편으로 하였다. 연구는 펄스 및 자극 조건, 잡파 억제 및 기록 조건 등을 분석하였다. 효과적인 신경 발화, 안정적인 역치 확인, 신경 퇴행 방지 등을 위해서는 펄스폭과 위상 간격이 가급적 짧고, (-)위상이 앞선 양위상 펄스를 사용하였다. 자극은 펄스 간격, 자극비율, 자극 방식 등을 정하여 와우의 첨부, 중간, 기저회전으로 C-level 정도로 하였다. 잡파는 전방차폐법, 거푸집소거법으로 제거하였고, 분명한 파형을 획득하기 위해서는 전극 간격, 증폭 정도, 평균 가산 회수 등의 추가 조절이 필요하다.