Detail projektu

Výzkum nové inteligentní integrované koncepce pro zpracování EMG signálu

Období řešení: 01.01.2014 — 31.12.2016

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- plně financující (2014-01-01 - 2016-12-31)

O projektu

Standardní EMG se snímá pomocí nalepovacích (neinvazivních), nebo vpichových (invazivních) elektrod, které jsou dnes téměř výhradně jednorázové. Elektrody jsou umístěny na povrchu kůže, kde jsou fixovány pomocí lepící části. Tato část je uzpůsobena k připojení vodiče pomocí klipu. Vodič pak přenáší signál z elektrody (EMG signál) do zesilovače k další digitalizaci. Digitální signál je možné přímo zpracovávat (přímé propojení s PC), nebo je možné signál přenést do PC bezdrátově. Naší snahou je navrhnout nové obvodové řešení pro zpracování EMG signálu s největší mírou miniaturizace. Srdcem nově navržené koncepce bude inteligentní nízkonapěťový nízkopříkonový integrovaný obvod (velikost maximálně 3x3 mm), který korektně zpracuje EMG signál a následně ho zdigitalizuje. Hmotnost celé obvodové koncepce by se měla pohybovat v jednotkách gramů a měla by být elegantně zabudována do “chytré náplasti“. Naše nové navržené řešení bude mít bateriové napájení a potřebná informace bude bezdrátově přenesena (ZigBee, Bluetooth nebo RF) do cílového zařízení (např. PC).

Popis anglicky
Standard EMG is acquired using adhesive (non-invasive), or needle (invasive) electrodes, which are now almost entirely disposable. Electrodes are placed on the skin surface, where they are fixed by an adhesive part. This part is designed to connect the wires through the clip. A signal is transmitted through a wire from the electrode (EMG signal) to an amplifier for further digitization. The digital signal can be processed directly or one can transfer the signal to the PC wirelessly. Output of the proposed project will be a new circuit solution for processing of EMG signal with the highest possible degree of miniaturization. The heart of the new concept will be a smart low-voltage lowpower integrated circuit (maximum size 3x3 mm), which correctly process the EMG signal and then digitizes it. Weight of the entire circuit concept should be in units of grams and the system should be elegantly integrated into "smart patch". Our novel solution will have battery supply and obtained information will be transferred wirelessly (ZigBee, Bluetooth or RF) to the target device (eg. PC).

Klíčová slova
integrované obvody pracující ve smíšeném režimu, zpracování signálů, biomedicínské aplikace

Klíčová slova anglicky
mixed-mode integrated cicuits, signal processing, biomedical applications

Označení

GA14-07724S

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Fujcik Lukáš, doc. Ing., Ph.D. - hlavní řešitel

Útvary

Chytré nanonástroje
- příjemce (16.12.2013 - nezadáno)
Centrum senzorických, informačních a komunikačních systémů
- interní (16.01.2015 - nezadáno)
Ústav mikroelektroniky
- interní (16.01.2015 - nezadáno)

Výsledky

DEMARTINOS, A.; PSYCHALINOS, C.; KHATEB, F. Ultra-Low Voltage CMOS Current-Mode Four-Quadrant Multiplier. International Journal of Electronics Letters, 2014, vol. 2014 (2), no. 4, p. 224-233. ISSN: 2168-1724.
Detail

PAVLÍK, M.; KLEDROWETZ, V.; BOHRN, M.; DVOŘÁK, V.; FUJCIK, L. Handheld potentiostat with embedded ASIC. In 39th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP). International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP). 1. 2016. p. 274-278. ISBN: 978-1-5090-1287-9. ISSN: 1805-5435.
Detail

DVOŘÁK, V.; BOHRN, M.; FUJCIK, L.; HÁZE, J.; KLEDROWETZ, V.; PAVLÍK, M. Architecture of Compact Electrochemical Measurement Instrument. In Proceedings on 14h IFAC Conference on Programmable Devices and Embedded Systems PDES 2016 (Preprint). IFAC-PapersOnLine (ELSEVIER). Brno: 2016. p. 399-403. ISSN: 2405-8963.
Detail

PRISTACH, M.; DVOŘÁK, V.; FUJCIK, L. Enhanced Architecture of FIR Filters Using Block Memories. In 13th IFAC Conference on Programmable Devices and Embedded Systems - PDeS 2015. IFAC-PapersOnLine (ELSEVIER). Krakov, Polsko: Institute of Electronics Silesian University of Technology, 2015. p. 306-311. ISSN: 2405-8963.
Detail

KHATEB, F.; BAY ABO DABBOUS, S.; KUMNGERN, M.; KULEJ, T. Novel current controlled differential-input buffered output active element and its application in all-pass filter. In 38th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP). Prague, Czech Republic: 2015. p. 335-338. ISBN: 978-1-4799-8498-5.
Detail

KLEDROWETZ, V.; PRISTACH, M.; HÁZE, J.; PAVLÍK, M.; FUJCIK, L.; DVOŘÁK, V. A novel low order delta–sigma modulator without harmonic distortion. ANALOG INTEGRATED CIRCUITS AND SIGNAL PROCESSING, 2017, vol. Volume 90, no. Issue 2, p. 487-497. ISSN: 0925-1030.
Detail

VLASSIS, S.; KHATEB, F. Automatic tuning circuit for bulk-controlled sub-threshold MOS resistors. Electronics Letters, 2014, vol. 2014 (50), no. 6, IF: 1.068, p. 432-434. ISSN: 0013-5194.
Detail

KUMNGERN, M.; KHATEB, F.; PHASUKKIT, P.; TUNGJITKUSOLMUN, S.; JUNNAPIYA, S. ECCCII-Based Current-Mode Universal Filter with Orthogonal Control of Wo and Q. Radioengineering, 2014, vol. 2014 (22), no. 2, IF: 0.796, p. 687-696. ISSN: 1210-2512.
Detail

KLEDROWETZ, V. Nová struktura modulátoru delta-sigma nízkého řádu s vysokým rozlišením. Brno: VUTIUM, 2014. s. 1-30.
Detail

DVORÁK, V.; FUJCIK, L.; PRISTACH, M. Area Efficient Implementation of Fast Fourier Transform for ASIC. In 37th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP). Budapest, Hungary: Asszisztencia Szervezó Kft., 2015. p. 753-755. ISBN: 978-80-214-4983-1.
Detail

KHATEB, F.; KUMNGERN, M.; VLASSIS, S.; PSYCHALINOS, C.; KULEJ, T. Sub-volt fully balanced differential difference amplifier. JOURNAL OF CIRCUITS SYSTEMS AND COMPUTERS, 2015, vol. 2015 (24), no. 1, IF: 0.250, p. 1550005-1 (1550005-18 p.)ISSN: 0218-1266.
Detail

PROMMEE, P.; KHATEB, F. High-performance current-controlled CDCCC and its applications. INDIAN JOURNAL OF PURE & APPLIED PHYSICS, 2014, vol. 2014 (52), no. 10, IF: 0.711, p. 708-716. ISSN: 0019-5596.
Detail

KHATEB, F. The experimental results of the bulk-driven quasi-floating-gate MOS transistor. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 2015, vol. 2015 (69), no. 1, IF: 0. 601, p. 462-466. ISSN: 1434-8411.
Detail

KUMNGERN, M.; KHATEB, F. 0.8-V floating-gate differential difference current feedback operational amplifier. In 11th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology. Thailand: IEEE, 345 E 47TH ST, NEW YORK, NY 10017 USA, 2014. p. 1-5. ISBN: 978-1-4799-2993-1.
Detail

KHATEB, F.; VLASSIS, S.; KUMNGERN, M.; PSYCHALINOS, C.; KULEJ, T.; VRBA, R.; FUJCIK, L. 1 V Rectifier based on bulk-driven quasi-floating-gate differential difference amplifiers. CIRCUITS SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, 2015, vol. 2015 ( 34), no. 7, IF: 1.118, p. 2077-2089. ISSN: 0278-081X.
Detail

KUMNGERN, M.; KHATEB, F. Differential second-generation current conveyor for ultra-low voltage applications. In The 18th IEEE International Symposium on Consumer Electronics (ISCE 2014). JeJu Island, Korea (South): IEEE, 2014. p. 1-2. ISBN: 9781479945924. ISSN: 2158-3994.
Detail

PAVLÍK, M.; KLEDROWETZ, V.; PRISTACH, M.; BOHRN, M.; FUJCIK, L.; HÁZE, J. Design of the 16bit Delta Sigma Converter for Sensor Signal Processing. In 37th Internation Conference on Telecommunications and Signal Processing. Berlín: 2014. p. 713-716. ISBN: 978-80-214-4983-1.
Detail

KUMNGERN, M.; KHATEB, F. 0.5-V bulk-driven second-generation current conveyor. In 2014 IEEE Symposium on Computer Applications and Industrial Electronics (ISCAIE). Penang, Malaysia: IEEE, 2014. p. 180-183. ISBN: 978-1-4799-4352-4.
Detail

KUMNGERN, M.; KHATEB, F. 0.5-V bulk-driven fully differential current conveyor. In 2014 IEEE Symposium on Computer Applications and Industrial Electronics (ISCAIE). Penang, Malaysia: IEEE, 2014. p. 184-188. ISBN: 978-1-4799-4352-4.
Detail

KULEJ, T.; KHATEB, F. Bulk-driven adaptively-biased OTA in 0.18 um CMOS. Electronics Letters, 2015, vol. 2015 (51), no. 6, IF: 0.930, p. 458-459. ISSN: 0013-5194.
Detail

KULEJ, T.; KHATEB, F. 0.4-V bulk-driven differential-difference amplifier. Microelectronics Journal, 2015, vol. 2015 (46), no. 5, IF: 0.836, p. 362-369. ISSN: 0026-2692.
Detail

KHATEB, F.; LAHIRI, A.; PSYCHALINOS, C.; KUMNGERN, M.; KULEJ, T. Digitally programmable low-voltage highly linear transconductor based on promising CMOS structure of differential difference current conveyor. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 2015, vol. 2015 (69), no. 7, IF: 0.601, p. 1010-1017. ISSN: 1434-8411.
Detail

KHATEB, F.; KUMNGERN, M.; BAY ABO DABBOUS, S.; KULEJ, T.; LAHIRI, A. Ultra low-voltage low-power current conveyor transconductance amplifier. INDIAN JOURNAL OF PURE & APPLIED PHYSICS, 2015, vol. 2015 (53), no. 07, IF: 0.766, p. 478-487. ISSN: 0019-5596.
Detail

KHATEB, F.; KULEJ, T.; VLASSIS, S.; Vysoké učení technické v Brně, Brno, CZ: Laditelný podprahový bulk-driven transkonduktor pro aplikace s velmi nízkým napájecím napětím. 306242, patent. (2016)
Detail

PRISTACH, M.; DVOŘÁK, V.; TESAŘÍK, J.; FUJCIK, L.: ADFS Generator; Software pro generování systémů s digitálními filtry pro obvody ASIC. T10/5.16. URL: http://www.umel.feec.vutbr.cz/vyzkum/vysledky/software/. (software)
Detail

PAVLÍK, M.; DVOŘÁK, L.; FUJCIK, L.; KLEDROWETZ, V.; PRISTACH, M.: ASIC Test-board 0114; Funkční vzorek testovací platformy 16.bitového převodníku delta-sigma realizovaného jako obvod ASIC. N5.16. URL: http://www.umel.feec.vutbr.cz/vyzkum/vysledky/funkcni-vzorky/. (funkční vzorek)
Detail

PROKOP, R.; FUJCIK, L.; NEUŽIL, P.; PAVLÍK, M.: BOLOM; Automaticky kalibrovaný integrovaný obvod pro kompenzační měření velmi malých signálů bolometru s nestandardním užitím sigma-delta modulátoru. T10-6.27. URL: http://www.umel.feec.vutbr.cz/vyzkum/vysledky/funkcni-vzorky/. (funkční vzorek)
Detail

KHATEB, F.; FUJCIK, L.; KLEDROWETZ, V.; PRISTACH, M.; PROKOP, R.; PAVLÍK, M.: BD-QFG DDA; Nízkonapěťový nízkopříkonový CMOS BD-QFG DD (Bulk-Driven Quasi-Floating-Gate Differential Difference) zesilovač. UMEL, T10/6.27. URL: http://www.umel.feec.vutbr.cz/vyzkum/vysledky/funkcni-vzorky/. (funkční vzorek)
Detail

Odpovědnost: Fujcik Lukáš, doc. Ing., Ph.D.