Prototype d'un stimulateur électrique multicanal dédié aux applications interfaces cerveau-machines

L'objectif de ce mémoire de maitrise consiste en la réalisation d'un stimulateur électrique flexible dédié aux applications interfaces cerveau-machines. Il fait partie des efforts mis pour l'investigation du cortex visuel afin de réaliser une prothèse visuelle intracorticale. Le système conçu comporte 8 canaux de stimulation, chacun génère un signal rectangulaire biphasique en courant constant paramétrable et permet de stimuler des valeurs élevées d'impédances résultant de l'interface électrode-tissus biologiques qui peuvent atteindre les 400 kΩ, grâce à une plage de tension de sortie allant à 21 V. Le système réalisé permet de suivre l'opération de stimulation en détectant la valeur de la tension analogique développée aux bornes de l'impédance stimulée, il est aussi capable de renvoyer la valeur de l'amplitude correspondante. Le système complété, appelé µStim, a été réalisé avec des composantes électroniques commerciales et assemblé sur 3 circuits imprimés. Il est contrôlé par une interface graphique conçue en LabView. µStim possède 8 canaux de stimulation et 96 sorties pour qu'il soit possible d'injecter du courant électrique à travers une grande matrice d'électrodes tel que celle d'Utah qui comporte 96 électrodes. Chaque canal de stimulation est capable de générer un courant maximal égal à 250 µA sous forme d'une onde rectangulaire biphasique. µStim possède une matrice des commutateurs configurable qui permet à chaque canal de stimulation d'être connecté à n'importe quelle sortie parmi les 96 disponibles. Le contrôleur principal du système est réalisé à l'aide d'un composant FPGA IGLOO AGL250. Il reçoit et envoie les données depuis et vers l'interface graphique. Il existe deux voies de communication avec l'interface LabView. Une voie sans fil via le module Bluetooth et une autre filaire via le module USB. µStim fonctionne en deux modes, un mode simultané où les canaux de stimulation sont activés en même temps et un mode séquentiel ou les canaux sont activés de façon séquentielle une à la fois. En mode simultané, l'ensemble du système consomme 15,6 W, en mode séquentiel la consommation baisse à 11,3 W. En état de repos la consommation est de l'ordre de 6,5 W. Le module de monitorage mesure le niveau de tension développé sur l'impédance stimulée avec une précision de 0.5 V et la mesure du module d'impédance se fait avec une précision de 4 kΩ.