معماری نوین نانوبیوالکترونیک
برای پردازش هوشمند سیگنالهای زیستی
پلتفرم تحقیقاتی اختصاصی در زمینه ثبت پیوسته و بدون ژل ریزپتانسیلهای الکتروفیزیولوژیک با استفاده از سنسورهای انعطافپذیر پلیمری و تراشههای نورومورفیک فوق کممصرف. این فناوری دقت مانیتورینگ آزمایشگاهی و بیمارستانی را به مقیاس میکرو منتقل میسازد.
نسبت سیگنال به نویز (SNR)
حذف نویز فعال با فیلترینگ وفقی آنالوگ در سطح سنسور
تأخیر استنتاج هوش مصنوعی لبه
پردازش موازی ریزسیگنالهای الکترومیوگرام و الکتروانسفالوگرام
انطباق زیستی (Biocompatibility)
مطابق با پروتکلهای ISO 10993 برای پایداری بافتی بدون التهاب
توان مصرفی حالت فعال
معماری مدارهای مایکروپاور با امکان تغذیه خودکار بیسیم
ارکان نوآوری در مهندسی زیستپزشکی
ترکیب همافزای علم مواد پیشرفته، بیوالکترونیک، ریزسیالها و محاسبات عصبی در یک اکوسیستم منسجم و یکپارچه در مقیاس میکرو.
آرایه بیوسنسورهای نانوساختار انعطافپذیر
طراحی شده بر پایه الاستومرهای زیستسازگار و نانولولههای کربنی با رسانایی بالا. این سنسورها امکان ثبت پیوسته ریزسیگنالهای الکتروفیزیولوژیک را با کمترین ایمپدانس تماسی و بدون نیاز به ژلهای هادی فراهم میسازند.
شاخصهای آزمایشگاهی و بالینی:
- پایداری در رطوبت فیزیولوژیک > ۱۸۰ روز
- ضخامت غشا کمتر از ۱۲ میکرومتر
- امپدانس الکتریکی کمتر از ۱۰ کیلو اهم در ۱ کیلوهرتز
تراشه شتابدهنده نورومورفیک پردازش سیگنال (Edge DSP)
معماری اختصاصی بر پایه شبکههای عصبی اسپایکینگ (SNN) به منظور استخراج الگوهای غیرعادی در سیگنالهای قلبی و مغزی بهصورت بلادرنگ، بدون نیاز به انتقال داده به فضای ابری و با حفظ محرمانگی کامل دادههای بیومتریک.
شاخصهای آزمایشگاهی و بالینی:
- طراحی مجتمع CMOS 28nm
- دقت طبقهبندی سیگنالهای پاتولوژیک ۹۹.۴٪
- رمزنگاری سختافزاری AES-256 داخلی
سیستمهای میکروفلوئیدیک سنجش آنالیتهای خونی
تلفیق کانالهای مایکروسیالی با سنسورهای الکتروشیمیایی برای آنالیز لحظهای نشانگرهای زیستی در مایعات بینابینی (ISF)، شامل قند خون، لاکتات و الکترولیتها بدون ترومای بافتی.
شاخصهای آزمایشگاهی و بالینی:
- حجم نمونهبرداری زیر ۵ نانولیتر
- زمان پاسخدهی کالیبراسیون زیر ۴ ثانیه
- بدون تداخل با سایر پروتئینهای سرمی
مشخصات فنی و دیتاشیت جامع سامانه
مجموعه بنچمارکهای اعتبارسنجیشده در حوزههای الکتروفیزیولوژی، علم مواد زیستی، پردازش هوش مصنوعی لبه و رگولاتوری پزشکی.
دریافت سیگنال فیزیولوژیک
جذب مستقیم پتانسیلهای غشای سلولی توسط آرایههای میکروالکترود پلیمری رسانا با ایمپدانس تماسی پایین.
تقویتکننده کمنویز (LNA)
فیلترینگ سیگنالهای نویز ناشی از حرکت (Motion Artifacts) با تقویتکنندههای تفاضلی با CMRR بالاتر از ۱۲۰ دسیبل.
استنتاج نورومورفیک
استخراج بلادرنگ نشانگرهای آریتمی قلبی و تغییرات نوروفیزیولوژیک با شبکههای Spiking Neural Networks.
انتقال ایمن و رمزنگاری
مخابره پکتهای زیستی فشردهشده از طریق پروتکل BLE MedProfile به ایستگاه دریافت داده بالینی با رمزنگاری سختافزاری.
دیتاشیت مشخصات بالینی و مهندسی (Engineering Datasheet)
بررسی موشکافانه پارامترها و استانداردهای اندازهگیری شده آزمایشگاهی
نسبت سیگنال به نویز (SNR)
114 dB
فیلترینگ تطبیقی فعال با حذف ریپل منبع و تداخل محیطی
تضعیف نویز مود مشترک (CMRR)
> 120 dB
در فرکانسهای برق شهر ۵۰ و ۶۰ هرتز جهت جلوگیری از اغتشاش
پهنای باند سیگنال زیستی
0.05 Hz - 500 Hz
پوشش کامل طیفهای بالینی ECG، EMG و EEG با خطیبودن کامل
تفکیکپذیری دیجیتایزر
16-bit Σ-Δ
مبدل سیگما-دلتا با نمونهبرداری بیشاندازه (Oversampling)
امپدانس ورودی رابط آنالوگ
> 10 GΩ
امکان ثبت دقیق بدون لودینگ سیگنال سلولی و بدون ژل تماسی
نرخ نمونهبرداری بلادرنگ
16 kSPS
نمونهبرداری همزمان ۸ کانال با همزمانی فازی زیر ۱ میکروثانیه
مقایسه بنچمارکهای فنی با تجهیزات مرسوم پایش فیزیولوژیک
| شاخص فنی | معماری SynaptoBio (طرح پیشنهادی) | تجهیزات سنتی هولتر / EEG | مزیت مهندسی بالینی |
|---|---|---|---|
| الکترود و رابط زیستی | نانوکامپوزیت خشک پلیمری | الکترود نقره/کلرید نقره با ژل الکترولیت | عدم ایجاد حساسیت پوستی و ماندگاری بلندمدت |
| توان مصرفی سیستم | 32 μW (مایکرووات) | 15 - 45 mW (میلیوات) | بیش از ۵۰۰ برابر کاهش مصرف و ابعاد مینیمال باتری |
| محل تحلیل دادهها | لبه آنالوگ و تراشه نورومورفیک | سرور ابری یا کامپیوتر آفلاین | هشدار آنی بحران بدون نیاز به اینترنت و بدون تأخیر |
| وزن و فرمفکتور | < 1.5 گرم (پچ منعطف) | 120 - 300 گرم (باکس سخت) | انطباق ارگونومیک کامل با آناتومی بدن |
مسیر پژوهش، پتنتها و اعتبارسنجی
مستندات مالکیت فکری، خروجیهای آزمایشگاهی و برنامهریزی فازهای آزمون بالینی مطابق دستورالعملهای اخلاق پزشکی.
گاهشمار پیشرفت پروژه تحقیقاتی (R&D Roadmap)
اثبات تجربی مفهوم (Proof of Concept)
ثبت موفقیتآمیز سیگنالهای الکترومیوگرام با سنسورهای پلیمری نانوساختار در محیط شبیهسازی آزمایشگاهی.
انتشار مقاله در IEEE TBME
انتشار نتایج معماری تراشه نورومورفیک کممصرف در ژورنال تخصصی مهندسی پزشکی IEEE.
ثبت پتنت بینالمللی PCT
ثبت مالکیت فکری اختراع آرایه بیوسنسورهای خودکالیبره شونده در دفتر اختراعات اروپا و آمریکا.
ورود به فاز ارزیابی بالینی In-Vivo
آغاز مطالعات اعتبارسنجی با همکاری مراکز تحقیقاتی قلب و عروق و بیومتریال پیشرفته دانشگاهی.
پتنت بینالمللی ثبت اختراع
عنوان اختراع: سامانه و حسگرهای پلیمری بیومتریک برای استخراج پیوسته سیگنالهای الکتروفیزیولوژیک با جبرانساز فعال نویز حرکتی.
انتشارات و مستندات علمی
ارتباط با واحد پژوهش و توسعه (R&D)
این بستر صرفاً جهت برقراری ارتباط با پژوهشگران دانشگاهی، آزمایشگاههای تخصصی مهندسی پزشکی، مراکز ارزیابی بالینی و سرمایهگذاران توسعه فناوری ایجاد شده است.