Biomedical IC Design

Microelectrode Array (MEA)

 The MEA field is gaining attention for various applications, such as brain research and drug screening. The recent research topic in this field is to put more channels in a small area while achieving high SNR. By implementing a well-designed high-density AFE in a scalable manner, it will be possible to observe the behavior of cell clusters on a large scale. Consequently, it will lead to a better understanding of signals generated by the cells, including neuron synapses and interactions among signals.


MEA 분야는 뇌 연구와 Drug screening 과 같은 다양한 응용 분야에서 주목받는 기술이다. 이 분야의 최신 연구 트렌드는 높은 SNR 및 높은 채널 밀도를 동시에 달성하는 것이다. 높은 SNR을 갖는 AFE를 고밀도로 구현하게 되면 대규모로 세포 군집의 행동을 관찰할 수 있게 될 것이며, 이는 뉴런 시냅스와 신호 간 상호 작용을 포함한 세포가 생성하는 신호의 이해를 더욱 개선하는 데 유용한 도구가 될 것이다. 


Electrical Impedance Tomography (EIT) Readout

 EIT is a promising non-invasive imaging technique used for medical purposes based on the impedance difference between the different tissues inside, which has a lot of potential applications, including lung ventilation monitoring, cancer detection, or brain and muscle imaging and recognition. The main challange in this field is enhancing resilience to external artifacts and the signal quality improvement under harsh electrode conditions. It is highly applicable to non-biomedical industries, such as observation of fluid mixing and material characterization.


EIT는 신체, 혹은 다른 임의의 물체 내부의 다양한 구성 요소 간의 임피던스 차이를 기반으로 한 의료 목적으로 사용되는 비침습식 imaging 기술로, 폐질환 검진, 암 감지, 또는 뇌 및 근육 영상 및 인식과 같은 다양한 응용 분야에 많은 잠재력을 가진 기술이다. 또한 본 기술은 생체 신호 분석 뿐만 아니라, 유체의 흐름 관찰 및 재료 분석등의 다양한 산업에도 적용 가능하다.이 분야에서의 주요 과제는 외부 아티팩트에 대한 내성 강화와 가혹한 전극 조건 하에서의 신호 품질 향상이다. 

References

[1] The Design of a CMOS Nanoelectrode Array With 4096 Current-Clamp/Voltage-Clamp Amplifiers for Intracellular Recording/Stimulation of Mammalian Neurons, 2020 JSSC.

[2] A nanoelectrode array for obtaining intracellular recordings from thousands of connected neurons, 2020 Nature biomedical engineering. 

[3] Electrical impedance tomograph, 1999 SIAM review

[4] A 1.4-mΩ-Sensitivity 94-dB Dynamic-Range Electrical Impedance Tomography SoC and 48-Channel Hub-SoC for 3-D Lung Ventilation Monitoring System