快速扫描循环伏安法pcb设计要点

2020年12月17日

关键的外卖

什么是快速扫描循环伏安法(FSCV)?
FSCV设备由哪些组件组成?
FSCV PCBAs设计要点。

神经扫描准备。

人脑是一个高度复杂的器官，具有整合各种感觉和电子信息的惊人能力。它也能在宿主身体的各种意识状态下发挥作用。这和我们大脑执行的几乎所有其他活动是如何完成的，在很大程度上仍然是一个谜。这并不是说，我们没有能够剥开洋葱的几层。例如，我们知道神经元和突触是关键的处理结构，它们相互连接，形成由多种可选路径组成的巨大网络。然而，神经科学，这一生物学研究的分支，试图从整体上揭示大脑的秘密，仍然可以被认为处于起步阶段。

到目前为止，分析大脑最常用的技术可能是神经扫描。这些扫描中最受欢迎的是非侵入性脑电图(EEG)，用于记录α、β、δ和θ脑电波模式。分析这些信号可以帮助诊断睡眠障碍、癫痫和其他类型的癫痫发作，通过识别典型的恒定模式的变化。

在过去的几十年里，人们对将大脑活动与行为联系起来的兴趣导致了电化学监测技术的出现，例如快速扫描循环伏安法．这种体内实验已经显示出很大的前景，是目前最常用的检测活体中多巴胺活性的方法。因此，在设计所需的电子电路板时，必须考虑到一些特殊的因素。

在首先探索快速扫描循环伏安法和通常使用的板元件类型之后，让我们看看这些PCBA要领。

什么是快速扫描循环伏安法?

快速扫描循环伏安法(FSCV)是一种测量大脑化学活动的方法。它最常用于测量神经传递多巴胺。FSCV的重要性在于，当宿主生物处于休息状态或进行活动时，它可以进行测量。FSCV甚至可以用来帮助诊断帕金森氏症等疾病。它和脑电图的区别在于脑电图检测的是电活动，而FSCV检测的是化学活动。然而，为了更好地利用这些信息，将结果转换为电信号进行观察和分析。从该过程获得的信号如下[1]所示。

测量多巴胺水平的FSCV过程图概述

FSCV处理多巴胺水平记录信号。

如上图所示，在FSCV过程中获得的化学测量可以衍生出多种信号类型，这需要利用各种信号处理技术和非线性组件它们主要是由这些元素组成的。

了解FSCV元素和功能

用于FSCV系统的仪器示例如下图[2]所示。

FSCV系统框图。

如上图所示，FSCV系统需要许多处理器、放大器和信号转换器。这些设备可以控制参考电极速率、采样间隔、输液泵的电机控制和信号产生，调制与传输(TX)接收(RX)和其他处理。

由于这些信号中的许多都非常小——多巴胺当前的水平可能在10-9之间——精度是电路板组件的主要考虑因素。同样重要的是尺寸，因为直接连接到侵入性工作电极的电路板不应该笨重或以任何方式妨碍受试者进行正常活动的能力。这些和其他因素，如下所述，在设计用于FSCV应用的电路板时必须考虑。

如何设计用于FSCV应用的pcba

就像今天的许多电路板设计一样，就像FSCV系统中使用的pcba一样，小尺寸高功能是一种溢价。这些系统通常是多板的，包括一个连接到生物主体的板和另一个执行大部分信号处理和数据分析任务的板。该系统还可以包括一台用于增强的计算机用户体验(UX)．因此，电路板设计可能包括Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)，或红外(IR) TX/RX;multi-board连接器也很可能被包括在内。下面列出的这些和其他考虑因素在设计FSCV应用板时是必不可少的。

快速扫描循环伏安法PCBA设计要点

组件选择: FSCV需要处理宽频率和振幅范围内的信号。这就要求元件具有小公差的高保真度。此外，电磁干扰控制是重要的，以确保适当的信号检测和识别。
板材及材料:板子必须足够小，不能对主题的移动性造成任何重大改变。此外，来自受试者和/或环境的污染也必须最小化(或消除)，因为这可能导致故障或不准确的结果。
布局:由于FSCV板通常需要处理多种信号类型，因此遵循最佳实践非常重要，例如根据信号类型进行组件分离和单独接地，以最大限度地提高信号完整性。
连接:在受控环境中对实验室动物进行的一些FSCV测试使用电缆。然而，利用远程通信方法有很大的推动作用，这允许扩大应用，特别是当这项技术更多地用于人类主体时。这些通信方法的使用在设计中引入了额外的组件，这些组件也必须满足当前的尺寸和精度要求。

为了同时满足FSCV板设计的各种要求，全面而先进PCB设计和分析软件包装是必需的。抑扬顿挫的Allegro PCB编辑器，它提供实时布局DFM检查，并为系统级开发而构建，是高效、优化设计的最佳选择。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．