JP4209781B2 - Event detection apparatus and measurement method for measuring neural network activity - Google Patents

Event detection apparatus and measurement method for measuring neural network activity Download PDF

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Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は、請求項1に記載の神経回路網(neuronaler Netzwerke)の活動を計測する装置、および、請求項11に記載の神経回路網の活動を計測する方法に関するものである。 The present invention relates to a device for measuring the activity of a neural network according to claim 1 and a method for measuring the activity of a neural network according to claim 11 .

特に、本発明の装置および方法の主な適用分野は、化学物質を高感度かつ迅速に分析することや、未知の物質の毒性を迅速かつ確実に評価することにある。   In particular, the main field of application of the apparatus and method of the present invention is to analyze chemical substances with high sensitivity and speed and to evaluate the toxicity of unknown substances quickly and reliably.

通常、化学物質の毒性を分析する従来の方法は、従来一般的な湿式化学分析法と、分光計測法および物理化学計測法とに基づくものである。このような分析方法では、通常、装置の構造が比較的複雑であり、分析時間が長くかかり、および/または、大抵は検出感度が不満足なものである。特に、従来の分析方法では、分析する物質または物質混合体の検出閾(Nachweisschwelle)が、比較的高い。   Usually, conventional methods for analyzing the toxicity of chemical substances are based on conventional wet chemical analysis methods, spectroscopic measurement methods, and physicochemical measurement methods. In such an analysis method, the structure of the apparatus is usually relatively complicated, the analysis time is long, and / or the detection sensitivity is usually unsatisfactory. In particular, in the conventional analysis method, the detection threshold (Nachweisschwelle) of the substance or substance mixture to be analyzed is relatively high.

はじめに、特に化学物質の毒性を分析するためには、従来技術でも神経回路網が使用されている。この場合、神経回路網の神経細胞活動(neuronalen Aktivitaet)を検出するために、通常、いわゆる「パッチクランプ法(patch clamping)」の技術またはセル外微小電極が使用されている。パッチクランプ法では、侵襲してセル内の信号が導かれる一方、セル外微小電極では、非侵襲の検出方法を用いて、セル外の信号が導かれる。どちらの場合にも、外部の計測用増幅器が検出用電極と接続され、対応する電圧の時間推移が記録される計測。それゆえ、この外部の計測用増幅器は、神経細胞信号の電圧−時間信号推移(いわゆる一過性(Transienten))を送出し、この信号推移が後に評価される。 First, neural networks are also used in the prior art, especially for analyzing the toxicity of chemical substances. In this case, the so-called “patch clamping” technique or extra-cellular microelectrodes is usually used to detect neuronal activity of the neural network (neuronalen Aktivitaet). In the patch clamp method, the signal inside the cell is guided by invasiveness, while the signal outside the cell is guided by the noninvasive detection method in the microelectrode outside the cell. In both cases, an external measurement amplifier is connected to the detection electrode and the corresponding voltage over time is recorded. This external measuring amplifier therefore sends out the voltage-time signal transition of the neuronal signal (so-called Transienten), which is later evaluated.

正しく接触された適当な神経セルからの生成量(Ausbeute)と、統計的な有意性(Aussagekraft)とを高めるため、規則的に配置されたセンサーを使用することが知られている。これについては、刊行物(Journal of Neuroscience Methods 93 (1999), 頁61-67, Elsevier)におけるオカ(Oka)等の「セル外記録用の新しい平坦な多電極アレイ:大脳海馬状隆起の先鋭型薄片への適用(A new planar multielectrode array for extracellular recording : Application to hippocampal acute slice)」に記載されている。   It is known to use regularly arranged sensors in order to increase the yield (Ausbeute) and the statistical significance (Aussagekraft) from appropriate nerve cells in proper contact. In this publication (Journal of Neuroscience Methods 93 (1999), pp. 61-67, Elsevier), Oka et al., “A new flat multi-electrode array for off-cell recording: the tip of the hippocampus. "A new planar multielectrode array for extracellular recording: Application to hippocampal acute slice".

このようなセンサー構造は、センサー上の個々の神経細胞の時間的が経つと解消される(zeitlich aufgeloeste)信号検出が可能であるが、特に未知の物質の毒性を確実かつ迅速に評価するために使用するには限度がある。   Such a sensor structure is capable of signal detection that is resolved over time in individual neurons on the sensor, but in particular to reliably and quickly assess the toxicity of unknown substances. There are limits to use.

従って、本発明の目的は、特に物質または物質混合体の毒性を、迅速かつ確実に評価できる装置および方法を提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method that can quickly and reliably assess the toxicity of a substance or substance mixture.

この目的は、請求項1に記載の神経回路網の活動を計測する装置、および、請求項11に記載の神経回路網の活動を計測する方法によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。 This object is achieved by an apparatus for measuring neural network activity according to claim 1 and a method for measuring neural network activity according to claim 11 . Preferred embodiments are described in the dependent claims.

本発明では、神経回路網の活動を計測する装置は、パターン化された半導体基板を用いて神経回路網の活動を計測する装置において、
上記半導体基板は、
それぞれが少なくとも1つの導電性検出電極(E)を有する複数のセンサー素子と、
それぞれが、少なくとも1つの増幅入力部と少なくとも1つの増幅出力部(VA)とを有する複数の増幅素子(V;TKV)と、
神経細胞のイベントの数についての測度である計数示度を記憶するための複数のイベントメモリー(ES)と、イベントメモリー(ES)から上記計数示度を読み出すための少なくとも1つのメモリー読み出し装置と、少なくとも1つの評価入力部と少なくとも1つの評価出力部とを有する少なくとも1つの活動評価ユニットとを備えており、
上記導電性検出電極は、神経回路網からの神経細胞信号を検出するために、半導体基板の表面に配置されており、上記センサー素子は、検出された神経細胞信号に基づいて、電気センサー出力信号を、上記センサー素子の各センサー出力部(SA)を介して出力できるようになっており、
上記センサー素子のそれぞれは、上記増幅素子(V;TKV)の1つと関連付けられ、上記増幅素子の増幅入力部は、各センサー素子のセンサー出力部(SA)と電気的に接続されており、増幅された電気センサー出力信号は、増幅出力信号として、増幅出力部(VA)を介して出力することができ、
上記評価入力部(digital out; analog out)は、イベントメモリー(ES)の少なくとも1つと電気的に接続されており、上記活動評価ユニットは、神経回路網における活動の測度である活動信号を、イベントメモリー(ES)から読み出したメモリー内容に基づいて生成し、評価出力部を介して出力するようになっていると共に、
上記増幅素子(V;TKV)は、それぞれ、増幅出力信号を所定の閾値より大きいか否かに応じて離散化するための閾値検出素子(SD)を介して、関連するイベントメモリー(ES)と接続され、
上記増幅素子(V;TKV)は、それぞれ、増幅出力信号を整流するための整流素子(GR)を介して、関連する閾値検出素子(SD)と接続され、
上記イベントメモリー(ES)は、デジタルメモリー素子であり、具体的にはデジタル計数器であり、
1つの上記神経細胞のイベントは、上記デジタル計数器を駆動して上記計数示度を1だけ増加させる、上記閾値検出素子の所定の閾値より大きい、上記整流素子によって整流された増幅出力信号である
In the present invention, an apparatus for measuring the activity of a neural network is an apparatus for measuring the activity of a neural network using a patterned semiconductor substrate .
The semiconductor substrate is
A plurality of sensor elements each having at least one conductive sensing electrode (E) ;
A plurality of amplifying elements (V; TKV) each having at least one amplifying input and at least one amplifying output (VA) ;
A plurality of event memories (ES) for storing a count reading which is a measure of the number of events in the neuronal cell, and at least one memory reading device for reading the count reading from the event memory (ES); at least one evaluation input unit comprises at least one activity evaluation unit and at least one evaluation output unit,
The conductive detection electrode is disposed on the surface of the semiconductor substrate to detect a nerve cell signal from the neural network, and the sensor element is an electric sensor output signal based on the detected nerve cell signal. Can be output via each sensor output part (SA) of the sensor element,
Each of the sensor elements is associated with one of the amplifying elements (V; TKV) , and the amplifying input section of the amplifying element is electrically connected to the sensor output section (SA) of each sensor element. The output signal of the electric sensor can be output as an amplified output signal via an amplification output unit (VA) ,
The evaluation input unit (digital out; analog out) is electrically connected to at least one of event memory (ES) , and the activity evaluation unit receives an activity signal that is a measure of activity in the neural network as an event. It is generated based on the memory contents read from the memory (ES) and output via the evaluation output unit.
Each of the amplifying elements (V; TKV) is connected to an associated event memory (ES) via a threshold value detecting element (SD) for discretizing the amplified output signal depending on whether or not the amplified output signal is larger than a predetermined threshold value. Connected,
Each of the amplifying elements (V; TKV) is connected to an associated threshold value detecting element (SD) via a rectifying element (GR) for rectifying the amplified output signal,
The event memory (ES) is a digital memory element, specifically a digital counter,
One neuronal event is an amplified output signal rectified by the rectifier element that is greater than a predetermined threshold of the threshold detector element that drives the digital counter to increase the count reading by one. .

従って、神経回路網の活動を計測または測定する本発明の装置は、半導体基板にモノリシックに集積されたセンサー構造であり、このセンサー構造は、調査すべき神経回路網の活動についての直接的な測度(directes Mass)である活動信号を提供する。そのため、この装置は、神経細胞からの神経細胞信号を検出するように設計されている複数のセンサー素子または信号ピックアップを備えている。これらのセンサー素子の各々に、増幅素子が直接関連付けられている。この増幅素子が、センサー素子のセンサー出力信号(通常は電圧信号)を増幅する。このように増幅されたセンサー出力信号は、増幅出力信号と呼ばれ、活動評価ユニットによって読み出されることができる。この場合、この活動評価ユニットは、増幅出力信号に基づいて、神経回路網の活動についての計測値である活動信号を生成できるように設計されている。   Thus, the device of the present invention for measuring or measuring neural network activity is a sensor structure monolithically integrated on a semiconductor substrate, which is a direct measure of the activity of the neural network to be investigated. Provide an activity signal that is (directes Mass). For this reason, the device comprises a plurality of sensor elements or signal pickups designed to detect nerve cell signals from nerve cells. An amplification element is directly associated with each of these sensor elements. This amplifying element amplifies the sensor output signal (usually a voltage signal) of the sensor element. The sensor output signal amplified in this way is called the amplified output signal and can be read out by the activity evaluation unit. In this case, the activity evaluation unit is designed to be able to generate an activity signal that is a measurement value for the activity of the neural network based on the amplified output signal.

本発明は、例えば薬物、または、生物兵器もしくは化学兵器用薬品などに使用される全ての迅速に作用する毒性の物質または物質混合体が、神経系を攻撃するという認識を利用するものである。このような物質または物質混合体の作用は、特に、神経回路網の電気的な活動の変化として顕著になる。この場合、神経回路網の電気的な活動の重要なパラメータは、神経セルが生成する電気パルスの周波数である。神経セルによる電気パルスの生成(神経セルの「発火(Feuern)」とも呼ばれる)は、特に、セル内部とセル外部との間のカリウム電流およびナトリウム電流のために一時的な導電性の上昇として現れる。その結果、神経細胞セルの支持構造(aufliegenden Anordnung)と検出電極Eとの間隙において、電位が急激に変化する。この支持構造は、個々の神経細胞セル(1ユニット)から、複数の神経細胞セルの累積体を経て、非常に密集した神経細胞組織層(複数のユニット)にまで及ぶ。このような信号の周波数スペクトルは、通常、5kHzまでの帯域幅を有し、検出電極Eにおいて検出可能な神経細胞信号の振幅は、1mVのオーダ(Groessenordnung)である。神経毒性物質が適用されると、特に神経セルのパルス周波数が変化する。神経セルからのパルスの周波数または相関がこのように変化することを実際に利用して(bereits)、神経細胞活動物質の量(Menge)と種類とを推定できる。   The present invention takes advantage of the recognition that all rapidly acting toxic substances or substance mixtures used for example in drugs or biological or chemical warfare drugs attack the nervous system. The action of such substances or substance mixtures is particularly pronounced as a change in the electrical activity of the neural network. In this case, an important parameter of the electrical activity of the neural network is the frequency of the electrical pulses generated by the neural cell. The generation of electrical pulses by nerve cells (also called nerve cell “Feuern”) manifests itself as a temporary increase in conductivity, especially due to potassium and sodium currents between and outside the cell . As a result, the potential changes abruptly in the gap between the support structure (aufliegenden Anordnung) of the nerve cell and the detection electrode E. This support structure extends from individual nerve cell cells (one unit), through a stack of nerve cell cells, to a very dense nerve cell tissue layer (units). The frequency spectrum of such a signal usually has a bandwidth of up to 5 kHz, and the amplitude of the nerve cell signal detectable at the detection electrode E is on the order of 1 mV (Groessenordnung). When a neurotoxic substance is applied, the pulse frequency of the nerve cell changes in particular. The fact that the frequency or correlation of the pulse from the nerve cell changes in this way (bereits) can be used to estimate the amount and type of nerve cell active substance.

このような汎用的に使用できるセンサー構造は、薬理学および環境監理における使用の他、特に安全技術および軍事領域の分野における使用に非常に注目されている。例えば、使用者が未知のガスまたは液体をその毒性作用について迅速かつ確実に調査できるセンサー構造には、様々な利用可能性があるだろう。   Such universally usable sensor structures have received much attention, especially in the fields of safety technology and military fields, as well as in pharmacology and environmental management. For example, sensor structures that allow users to quickly and reliably investigate unknown gases or liquids for their toxic effects will have a variety of potential uses.

この場合、本発明の装置は、上述の従来のセンサー構造(特に微小電極アレイ)では神経回路網の活動を特定するときに伴っていた問題を、効果的に克服している。冒頭部分で説明したように、従来のセンサー構造は、神経細胞のイベントに関する電圧−時間−信号推移(いわゆる、一過性)をセンサー構造から外部の増幅器へ伝送して増幅し、さらに評価している。しかし、神経回路網の活動を、確実なかつ統計的に有意味な評価を取得できるように、多数のこのような一過性を伝送し評価する必要がある。その結果、「イメージング問題」(imaging-problem)が生じ、広範囲にわたる一過性データを、外部の計測用増幅器または外部の評価用演算器へ伝送するときに、伝送のボトルネック(Uebertragungsengpaesse)が生じる。 In this case, the device of the present invention effectively overcomes the problems associated with identifying neural network activity in the above-described conventional sensor structures (particularly microelectrode arrays). As explained in the introduction, a conventional sensor structure transmits a voltage-time-signal transition (so-called transient) related to a neuronal event from the sensor structure to an external amplifier for amplification, and further evaluation. Yes. However, a number of such transients need to be transmitted and evaluated so that a reliable and statistically meaningful evaluation of neural network activity can be obtained. This results in an “imaging-problem” and a transmission bottleneck (Uebertragungsengpaesse) when transmitting a wide range of transient data to an external instrumentation amplifier or external evaluation operator .

「発火」のときに神経細胞が生成する電圧信号は、通常、帯域幅が5kHzである周波数スペクトルによって特徴付けられているので、10kHz以上の走査率(Abtastraten)において一過性が記録される必要がある。例えば100×100=104個の電極を有する微小電極構造を、8ビットの解像度によって認識する必要がある場合、走査率がちょうど10kHzであることにより、800メガビット/秒のデータ量(Datenvolumen)が得られ、これらを、外部の計測用増幅器または外部の演算器へ伝送する必要がある。それゆえ、非常に複雑な広帯域バスアーキテクチャ(Busarchitektur)が必要となり、このことは、センサー構造を著しく複雑化し、コストを増加することになる。 The voltage signal generated by the neuron during "ignition" is typically characterized by a frequency spectrum with a bandwidth of 5 kHz, so a transient must be recorded at an Abtastraten of 10 kHz or higher There is. For example, when it is necessary to recognize a microelectrode structure having 100 × 100 = 104 electrodes with a resolution of 8 bits, a data rate (Datenvolumen) of 800 megabits / second can be obtained because the scanning rate is just 10 kHz. These need to be transmitted to an external instrumentation amplifier or an external computing unit . Therefore, a very complex broadband bus architecture (Busarchitektur) is required, which significantly complicates the sensor structure and increases costs.

本発明は、この問題を、装置自体における「イベントの特徴化」を用いてデータを減らすことによって解決することが好ましい。本発明では、一過性データの伝送を行わない。すなわち、神経細胞信号の電圧−時間−信号推移のセンサー素子から活動評価ユニットへの伝送を行わない。その代わり、センサーセルにおいて、イベントの評価および特徴付けを実際に行う。その結果、一過性データに比べて著しく圧縮されたイベント情報が生成される。それゆえ、本発明の装置は、神経回路網の(全体的な)活動を検出するように機能するものであって、個々のセンサー素子が検出する一過性に関して、直接的かつ時間連続する信号を追跡するように機能するものではない。   The present invention preferably solves this problem by reducing data using "event characterization" in the device itself. In the present invention, transient data is not transmitted. That is, the voltage-time-signal transition of the nerve cell signal is not transmitted from the sensor element to the activity evaluation unit. Instead, the event is actually evaluated and characterized in the sensor cell. As a result, event information that is significantly compressed compared to the transient data is generated. Therefore, the device of the present invention functions to detect (overall) activity of the neural network, and is a direct and time continuous signal regarding the transients detected by the individual sensor elements. Does not function to track.

現在市販されている多電極アレイ(MEA)に比べて、本発明では、マイクロ電子工学で知られている製造方法を利用することによって製造されるセンサー表面上の検出電極の密度を、さらに著しく上昇させることができる。   Compared to currently marketed multi-electrode arrays (MEA), the present invention further increases the density of the detection electrodes on the sensor surface, which is manufactured by utilizing manufacturing methods known in microelectronics. Can be made.

神経細胞信号の信号誘導(Signalableitung)のために、半導体基板の表面に接してまたは該表面の付近に、神経細胞信号を容量的−抵抗的な(kapazitiv-resistiv)基礎でタップオフする(abgreift)検出電極が設けられている。神経細胞に対する純粋な容量性の結合が設けられているならば、検出電極が誘電体によって被覆されていてもよい。検出電極は、電極領域が、センサー表面上にある神経細胞の通常の搭載領域(Auflageflaeche)とほぼ同じ大きさ、または、その搭載領域よりも小さい寸法であることが好ましい。ネズミの神経細胞を使用する場合、例えば好ましい電極の直径は約10μmとなる。   Detection of neuronal signals abgreift on or near the surface of a semiconductor substrate on a capacitive-resistiv basis for signal induction of neuronal signals An electrode is provided. The detection electrode may be covered with a dielectric provided that pure capacitive coupling to the nerve cell is provided. The detection electrode preferably has an electrode area that is approximately the same size or smaller than the normal mounting area (Auflageflaeche) of nerve cells on the sensor surface. When using murine neurons, for example, the preferred electrode diameter is about 10 μm.

神経回路網の神経細胞が発火すると、セル内部とセル外部との間のカリウム電流およびナトリウム電流のために導電性が一時的に上昇する。その結果、神経細胞セルの支持構造と検出電極との間隙において、電位が急激に変化する。この構造は、個々の神経細胞セル(1個のユニット)から複数の神経細胞セルの累積体を経て、非常に密集した神経細胞組織層(複数のユニット)にまで及ぶ。このような信号の周波数スペクトルは、通常、5kHzまでの帯域幅を有し、検出電極において検出可能な信号の振幅は、1mVのオーダである。   When neurons in the neural network fire, conductivity increases temporarily due to potassium and sodium currents between the cell interior and cell exterior. As a result, the potential changes rapidly in the gap between the support structure of the nerve cell and the detection electrode. This structure extends from individual neuronal cells (one unit) through a stack of multiple neuronal cells to a very dense neuronal tissue layer (multiple units). The frequency spectrum of such a signal usually has a bandwidth up to 5 kHz, and the amplitude of the signal detectable at the detection electrode is on the order of 1 mV.

センサー素子の出力部に接続された増幅素子が、この神経細胞信号を、幾らかのオーダ分増幅し、および/または、出力信号に変換することが好ましい。   An amplifying element connected to the output of the sensor element preferably amplifies this neuronal signal by some order and / or converts it into an output signal.

本発明の好ましい実施形態では、複数のセンサーセルが設けられ、各センサーセルは、1つのセンサー素子と、このセンサー素子に関連する増幅素子とを備えている。上記センサーセルは、センサーセルアレイ(Sensorzellenfeldes)またはマトリックスを形成するために、マトリックス形、特に直交マトリックス形に配置されていることが好ましい。従って、各センサー素子によって、増幅素子が直接関連付けられている。この増幅素子は、同じセンサーセル、すなわち、センサー素子における物理的に直の周囲に配置される。例えば、増幅素子の少なくとも一部が、半導体基板の法線方向において、検出電極の下側に位置しているならば、結果として、高集積可能なセンサーセル構造が得られる。センサーセルアレイに対するこのようなセンサーセルのマトリックス状構造は、DRAMにおいて知られている配列構造との類似性を有している。   In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of sensor cells are provided, each sensor cell comprising one sensor element and an amplifying element associated with the sensor element. The sensor cells are preferably arranged in a matrix, in particular an orthogonal matrix, in order to form a sensor cell array or matrix. Therefore, the amplification element is directly associated with each sensor element. This amplifying element is arranged in the same sensor cell, i.e. the physical immediate vicinity of the sensor element. For example, if at least a part of the amplifying element is located below the detection electrode in the normal direction of the semiconductor substrate, a sensor cell structure capable of high integration can be obtained as a result. The matrix structure of such sensor cells relative to the sensor cell array is similar to the arrangement structure known in DRAM.

好ましい一実施形態では、活動評価ユニットが、神経細胞のイベントを記憶するための複数のイベントメモリーと、イベントメモリーから読み出すための少なくとも1つのメモリー読み出し装置とを備えている。活動評価ユニットが、さらに、イベントメモリーをリセットすることができる、または、「リセット」を引き起こすことができる制御ユニットを備えていることが好ましい。   In a preferred embodiment, the activity evaluation unit comprises a plurality of event memories for storing neuronal events and at least one memory reading device for reading from the event memory. Preferably, the activity evaluation unit further comprises a control unit that can reset the event memory or cause a “reset”.

センサーセルの各々が、イベントメモリーの1つを備え、そのイベントメモリー入力部が、増幅出力部と接続されていることが好ましい。この場合、増幅出力部とイベントメモリー入力部との間の電気的な接続は、本発明の範囲内である他の電気的な信号接続のように、中間接続された構成部品によって仲介されていてもよい。その結果、この実施形態では、神経細胞のイベントまたはイベント情報が、センサーセルアレイの各センサーセルに記憶またはバッファ記憶される。さらに、センサーセルの外部で神経細胞のイベントをさらに記憶しておいてもよい。   Each of the sensor cells preferably includes one of the event memories, and the event memory input section is connected to the amplification output section. In this case, the electrical connection between the amplification output and the event memory input is mediated by intermediately connected components, such as other electrical signal connections that are within the scope of the present invention. Also good. As a result, in this embodiment, neuronal events or event information is stored or buffered in each sensor cell of the sensor cell array. Further, neuronal events may be further stored outside the sensor cell.

イベントメモリーの各々は、メモリー読み出し装置による選択的な読み出しのために、活動評価ユニットにおいて選択配線(select)を介して選択されることができる活動評価ユニットことが好ましい。イベントメモリーの読み出し動作は、例えばDRAMメモリー素子と類似の方法により行われる。センサーセル(またはセンサーセルのイベントメモリー)を適当にアドレス指定した後に、列配線または評価配線において、イベントメモリーの内容を要求(abgefragt)てもよい。   Each of the event memories is preferably an activity evaluation unit that can be selected via a select line in the activity evaluation unit for selective reading by the memory reading device. The event memory read operation is performed by a method similar to, for example, a DRAM memory device. After properly addressing the sensor cell (or sensor cell event memory), the contents of the event memory may be requested in the column wiring or evaluation wiring.

好ましい実施形態では、活動評価ユニットが、所定の周期でイベントメモリーを読み出し、周期毎にイベントメモリーから読み出したメモリー内容に基づいて、活動信号を生成するようになっている。イベントメモリーが、デジタルメモリーモジュール(digitalen Speicerbaustein)であれば、メモリー内容が、記憶された神経細胞のイベント(「event」)の数と解釈されることが好ましい。複雑な電圧−時間−信号推移(一過性)として現れる各神経細胞のイベントを、或るバイナリ情報項目によってのみ表すことが好ましい。従って、一過性データを、バイナリデータを生成するためにデータ圧縮する。イベントメモリーが、アナログメモリー素子である場合、メモリー内容は、例えば時間と共に積分される(zeitintegrierte)一過性信号でもよい。   In a preferred embodiment, the activity evaluation unit reads the event memory at a predetermined cycle, and generates an activity signal based on the memory contents read from the event memory every cycle. If the event memory is a digital memory module (digitalen Speicerbaustein), the memory content is preferably interpreted as the number of stored neuronal events (“events”). Preferably, each neuronal event that appears as a complex voltage-time-signal transition (transient) is represented only by certain binary information items. Therefore, the transient data is data compressed to generate binary data. If the event memory is an analog memory element, the memory content may be a transient signal that is integrated over time, for example.

増幅素子は、それぞれ、増幅出力信号を離散化するための閾値検出素子(Schwellwertdetektorelemente)を介して、関連付けられているイベントメモリーと接続されていることが好ましい。各センサーセルの増幅素子は、その下流側に、閾値検出素子が接続されていることが好ましい。閾値検出素子の閾値を増幅出力信号が上回る場合、閾値検出素子は、パルス信号または起動信号(Triggersignal)を出力する。閾値検出素子の閾値は、活動評価ユニットを用いて、「threshold」配線によって外部から設定できることが好ましい。   Each amplifying element is preferably connected to an associated event memory via a threshold detection element (Schwellwertdetektorelemente) for discretizing the amplified output signal. The amplification element of each sensor cell is preferably connected to a threshold detection element on the downstream side. When the amplified output signal exceeds the threshold value of the threshold detection element, the threshold detection element outputs a pulse signal or an activation signal (Triggersignal). It is preferable that the threshold value of the threshold value detection element can be set from the outside by “threshold” wiring using an activity evaluation unit.

増幅素子が、それぞれ、増幅出力信号を整流するための整流素子を介して、関連付けられている閾値検出素子と接続されていることが好ましい。このような整流素子が有利なのは、神経細胞信号の極性に、神経回路網の活動を評価するために必要不可欠な情報が含まれていないからである。それゆえ、増幅出力信号をまず整流することは、目的に適っている。   It is preferable that each amplifying element is connected to an associated threshold value detecting element via a rectifying element for rectifying the amplified output signal. Such a rectifying element is advantageous because the polarity of the nerve cell signal does not contain information essential to assessing the activity of the neural network. Therefore, first rectifying the amplified output signal is suitable for the purpose.

好ましい実施形態では、イベントメモリー素子が、デジタルメモリー素子であり、特にデジタル計数器である。この場合、計数器は、例えば上流に接続されている閾値検出素子が出力する電圧パルスによって、計数示度を増加するように設計されていることが有利である。従って、計数示度は、神経細胞のイベントの数についての測度、すなわち、問い合わせ周期における神経細胞の「イベント」の数である。 In a preferred embodiment, the event memory element is a digital memory element, in particular a digital counter . In this case, the counter is advantageously designed to increase the count reading, for example, by a voltage pulse output by a threshold detection element connected upstream. Thus, the count reading is a measure for the number of neuronal events, ie the number of neuronal “events” in the query cycle.

他の好ましい実施形態では、イベントメモリー素子が、アナログメモリー素子、特にアナログ積分器、または、アナログ最小または最大メモリーである。 In other preferred embodiments, the event memory element is an analog memory element, in particular an analog integrator , or an analog minimum or maximum memory.

他の好ましい実施形態では、増幅素子が、増幅出力信号として電流信号を生成するためのトランスコンダクタンス増幅素子(Transkonduktanzverstaerkerelemente)である。この場合、増幅素子の増幅入力部に印加される電圧信号は、電流信号に変換され、他の処理のために、増幅出力部から出力される。   In another preferred embodiment, the amplifying element is a transconductance amplifying element (Transkonduktanzverstaerkerelemente) for generating a current signal as an amplified output signal. In this case, the voltage signal applied to the amplification input unit of the amplification element is converted into a current signal and output from the amplification output unit for other processing.

他の好ましい実施形態では、増幅素子が、増幅出力信号として電流信号を生成するためのトランスコンダクタンス増幅素子である。上記増幅素子の少なくとも2つの増幅出力部は、1つの評価配線または出力配線を介して、活動評価ユニットと接続されていることが好ましい。その結果、上記2つの増幅素子からの電流信号がまとめられる。上記活動評価ユニットは、まとめられた電流信号の振幅に基づいて、活動信号を生成できるようになっていることが好ましい。   In another preferred embodiment, the amplifying element is a transconductance amplifying element for generating a current signal as an amplified output signal. It is preferable that at least two amplification output units of the amplification element are connected to the activity evaluation unit through one evaluation wiring or output wiring. As a result, current signals from the two amplifying elements are collected. The activity evaluation unit is preferably adapted to generate an activity signal based on the combined amplitude of the current signal.

従って、この実施形態では、各センサーセルが、トランスコンダクタンス増幅器を備えている。このトランスコンダクタンス増幅器は、検出された神経細胞信号電圧を増幅し、(好ましくは線形に)電流に変換する。この電流は、センサーセルの並列接続を介して共通の評価配線上で、まとめられて合計電流となり、センサーセルアレイまたはマトリックスの縁部(Rande)において評価される。時間と共に変化する電流の振幅は、神経回路網の活動に関する直接的な測度であり、可能な活動信号を表す。 Therefore, in this embodiment, each sensor cell includes a transconductance amplifier . This transconductance amplifier amplifies the detected nerve cell signal voltage and converts it (preferably linearly) into a current. This current is combined into a total current on a common evaluation wiring via parallel connection of sensor cells, and is evaluated at the sensor cell array or matrix edge (Rande). The amplitude of the current that varies with time is a direct measure of neural network activity and represents a possible activity signal.

この方法では、センサーセルの内部において神経細胞のイベントの区別化が行われないので、これらのセルを簡単に構成することができ、それゆえ、面積が小さい。このような概念により、センサーセルの高レベルの集積が可能となり、その結果、非常に高い集積度を有するセンサーセルアレイを製造できる。しかし、この概念の不利な点は、接続されている各センサーセルが、評価配線に集約し、信号−ノイズ比率を低下させるノイズ寄与部(Rauschbeitrag)を形成することである。   In this method, neuronal events are not differentiated inside the sensor cell, so that these cells can be easily constructed and therefore have a small area. Such a concept enables high-level integration of sensor cells, and as a result, a sensor cell array having a very high integration degree can be manufactured. However, a disadvantage of this concept is that each connected sensor cell forms a noise contributor (Rauschbeitrag) that aggregates into the evaluation wiring and reduces the signal-noise ratio.

全ての増幅素子の増幅出力部が、1つの評価配線を介して、活動評価ユニットと接続されていることが好ましい。   It is preferable that the amplification output portions of all the amplification elements are connected to the activity evaluation unit via one evaluation wiring.

増幅素子は、それぞれ、増幅出力信号を離散化する閾値検出素子と、下流の基準電流源とを介して、1つの評価配線によって活動評価ユニットと接続できることが有利である。   Advantageously, each amplifying element can be connected to the activity evaluation unit by one evaluation wiring via a threshold detection element that discretizes the amplified output signal and a downstream reference current source.

他の特に好ましい実施形態では、センサーセルの少なくとも2つが、センサーセルの少なくとも1つの信号をセンサーセル間で交換できるように、相互に接続されている。この信号は、センサーセルにおいて発生する任意のアナログまたはデジタル信号でもよく、特に、センサー出力信号、増幅出力信号または他の上記信号でもよい。このように、センサーセルは、(イベント)情報も、相互に直接交換できる。直接隣り合うセンサーセルは、神経細胞のイベントについてのアナログまたはデジタル形式の情報を交換することが好ましい。これは、検出感度をさらに向上させ、および/または、センサーセルをより小型化し、および/または、記録した情報を事前処理(Vorverarbeitung)できるようにするためである。   In another particularly preferred embodiment, at least two of the sensor cells are interconnected such that at least one signal of the sensor cells can be exchanged between the sensor cells. This signal may be any analog or digital signal generated in the sensor cell, in particular a sensor output signal, an amplified output signal or other such signal. In this way, the sensor cells can also exchange (event) information directly with each other. Directly adjacent sensor cells preferably exchange analog or digital information about neuronal events. This is to further improve the detection sensitivity and / or to make the sensor cell smaller and / or to pre-record the recorded information.

本発明の他の観点では、上記発明の装置を使用して神経回路網の活動を計測する方法が提供される。この方法は、
複数のセンサー素子を用いて神経細胞信号を検出する工程と、
検出した神経細胞信号に応じて、センサー出力信号を生成し出力する工程と、
増幅出力信号を生成するための各増幅素子によって、センサー出力信号を増幅する工程と、
増幅出力信号に応じて、神経回路網における活動の速度である活動信号を生成する工程とを含んでいる。
In another aspect of the invention, a method for measuring neural network activity using the apparatus of the invention is provided. This method
Detecting a nerve cell signal using a plurality of sensor elements;
Generating and outputting a sensor output signal according to the detected nerve cell signal;
Amplifying the sensor output signal by each amplifying element for generating an amplified output signal;
Generating an activity signal that is a rate of activity in the neural network in response to the amplified output signal.

本発明を、好ましい実施形態の添付図を参照しつつ以下に詳しく説明する。一実施形態に関連して説明する個々の特徴を、他の実施形態に使用してもよいことが理解されるであろう。   The present invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings of preferred embodiments. It will be understood that individual features described in connection with one embodiment may be used in other embodiments.

図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサーセルの概略的なブロック図である。図2は、本発明の第2実施形態に係るセンサーセルの概略的なブロック図である。図3は、本発明の参考形態としての第3実施形態の概略的なブロック図である。図4aは、本発明の参考形態としての第4実施形態の概略的なブロック図である。図4bは、本発明の第4実施形態の概略的なブロック図である。図5は、本発明の第5実施形態の概略的なブロック図である。図6は、本発明の第6実施形態の概略的なブロック図である。図7は、神経回路網の活動を計測する本発明の装置における好ましい実施形態の分類の概要を示している。図8は、PMOSトランジスタを有する本発明の好ましい増幅素子の一実施形態を示す図である。図9aは、整流素子および閾値検出素子の好ましい一実施形態を示す図である。図9bは、好ましい整流素子および閾値検出素子の他の好ましい実施形態を示す図である。図10は、アナログ積分器およびアナログ極値メモリーの好ましい参考形態としての実施形態を示す図である。図11は、マトリックス形のセンサーセルアレイの好ましい構造を示す図であって、各センサーセルは、上記構造全体に広がる(ueberspannen)様々な行配線および列配線によって駆動され、読み出されることができる。図12は、好ましいセンサーセルアレイの概略的なブロック図であって、アナログ電流出力信号は、センサーセルアレイの縁部においてまとめられ、増幅される。図13は、マトリックス形のセンサーセルアレイの他の好ましい実施形態を示す図であって、各セルは、上記構造全体に広がる様々な行配線および列配線によって駆動され、読み出されることができ、さらに、センサーセルの間で各種のデータを交換できる。 FIG. 1 is a schematic block diagram of a sensor cell according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic block diagram of a sensor cell according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic block diagram of a third embodiment as a reference embodiment of the present invention. FIG. 4a is a schematic block diagram of a fourth embodiment as a reference embodiment of the present invention. FIG. 4b is a schematic block diagram of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic block diagram of the fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic block diagram of the sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an overview of the classification of the preferred embodiment of the device of the present invention for measuring neural network activity. FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of a preferred amplifying element of the present invention having a PMOS transistor. FIG. 9a is a diagram illustrating a preferred embodiment of a rectifying element and a threshold detection element. FIG. 9b shows another preferred embodiment of a preferred rectifying element and threshold detection element. FIG. 10 is a diagram showing an embodiment as a preferred reference form of the analog integrator and the analog extreme value memory. FIG. 11 is a diagram showing a preferred structure of a matrix type sensor cell array, in which each sensor cell can be driven and read by various row wirings and column wirings extending over the entire structure. FIG. 12 is a schematic block diagram of a preferred sensor cell array where the analog current output signals are grouped and amplified at the edge of the sensor cell array. FIG. 13 shows another preferred embodiment of a matrix type sensor cell array, where each cell can be driven and read by various row and column wirings extending throughout the structure, Various data can be exchanged between sensor cells.

図7に、本発明の装置におけるセンサーセルに関して、以下に説明する好ましい実施形態の分類の概要を示す。ここでは、これらの実施形態は、イベントの記憶およびイベントの情報伝送の形態に基づいて、合計6つの実施形態に分類されている。なお、一実施形態に関して説明される特徴を、他の実施形態に関して使用されてもよいことが理解されるであろう。   FIG. 7 shows an overview of the classification of the preferred embodiment described below with respect to the sensor cell in the apparatus of the present invention. Here, these embodiments are classified into a total of six embodiments based on the form of event storage and event information transmission. It will be appreciated that features described with respect to one embodiment may be used with respect to other embodiments.

図1に、本発明の装置の第1実施形態に係る好ましいセンサーセルSZの概略的なブロック図を示す。このセンサーセルSZは、モノリシックに集積された半導体構造、特に、シリコンCMOS構造の一部である。行および列の形態で、好ましくは直交するように配置されている複数のセンサーセルSZは、センサーセルアレイを形成している。このセンサーセルアレイは、マトリックス状の構造という点で、DRAMのメモリーセルアレイと類似している。   FIG. 1 shows a schematic block diagram of a preferred sensor cell SZ according to the first embodiment of the apparatus of the present invention. This sensor cell SZ is part of a monolithically integrated semiconductor structure, in particular a silicon CMOS structure. A plurality of sensor cells SZ arranged in rows and columns, preferably orthogonally, form a sensor cell array. This sensor cell array is similar to a DRAM memory cell array in that it has a matrix structure.

センサーセルSZは、センサー素子を備えている。このセンサー素子は、神経回路網(図示せず)からの神経細胞信号と相互作用するため、または、該神経細胞信号を検出する導電性の検出電極Eを備えている。また、この検出電極を介して、電気的な刺激信号を神経回路網へ出力してもよい。神経細胞信号のための信号ピックアップまたはセンサー素子として、神経細胞の電気的な活動(いわゆる活動電位)を検出できる様々なセンサーまたはトランスデューサ(Transducer)を使用してもよい。最も簡単な場合には、センサー素子の検出電極Eは、パターン化された(strukturierten)半導体基板の表面に配置されている「開口」金属電極(例えば金電極)である。検出電極Eは、溶液または電解液(神経回路網)と接触する可能性がある。その場合、神経細胞との電気的な結合が生じる。しかし、検出電極Eは、誘電体によって被覆された導電性電極でもよい。   The sensor cell SZ includes a sensor element. The sensor element includes a conductive detection electrode E for interacting with a nerve cell signal from a neural network (not shown) or detecting the nerve cell signal. Further, an electrical stimulation signal may be output to the neural network via this detection electrode. As a signal pickup or sensor element for a nerve cell signal, various sensors or transducers that can detect the electrical activity (so-called action potential) of the nerve cell may be used. In the simplest case, the detection electrode E of the sensor element is an “open” metal electrode (for example a gold electrode) that is arranged on the surface of a patterned semiconductor substrate. The detection electrode E may come into contact with a solution or an electrolytic solution (neural network). In that case, electrical connection with nerve cells occurs. However, the detection electrode E may be a conductive electrode covered with a dielectric.

検出電極Eの電極領域は、センサー表面上にある神経細胞の通常の搭載領域(Auflageflaeche)とほぼ同じ大きさ、または、それよりも小さいことが好ましい。例えば、ネズミの神経細胞を使用する場合、好ましい電極直径は、約10μmとなる。神経細胞の「発火」は、特に、セル内部とセル外部との間のカリウム電流およびナトリウム電流に対する一時的な導電性の上昇として現れる。その結果、神経細胞セルの支持構造と検出電極Eとの間隙において、電位が急激に変化する。この支持構造は、個々の神経細胞セル(1ユニット)から、複数の神経細胞セルの累積体を経て、非常に密集した神経細胞組織層(多数のユニット)にまで及ぶ。このような信号の周波数スペクトルは、通常、5kHzまでの帯域幅を有し、検出電極Eにおいて検出可能な神経細胞信号の振幅は、1mVのオーダ(Groessenordnung)である。   The electrode area of the detection electrode E is preferably approximately the same size or smaller than the normal mounting area (Auflageflaeche) of neurons on the sensor surface. For example, when using murine neurons, the preferred electrode diameter is about 10 μm. Nerve cell “firing” manifests itself as a temporary increase in electrical conductivity to potassium and sodium currents between and inside the cell. As a result, the potential changes rapidly in the gap between the support structure of the nerve cell and the detection electrode E. This support structure extends from an individual neuronal cell (1 unit), through a stack of multiple neuronal cells, to a very dense neuronal tissue layer (multiple units). The frequency spectrum of such a signal usually has a bandwidth of up to 5 kHz, and the amplitude of the nerve cell signal detectable at the detection electrode E is on the order of 1 mV (Groessenordnung).

センサー素子のセンサー出力部SAと接続されている増幅器Vは、通常、数桁だけ信号を増幅して、更なる信号処理のための増幅器出力信号として、増幅出力部VAを介して出力する。神経細胞の「発火」の期間では、負および正の両方の電圧パルスをセル外にて検出できる。パルスの極性に、神経回路網の活動を評価するために必要な情報が含まれていないので、増幅器出力信号をまず整流することが有利である。このために、整流素子GRが備えられている。この整流素子GRの整流入力部は、増幅出力部VAと電気的に接続されている。 The amplifier V connected to the sensor output unit SA of the sensor element normally amplifies the signal by several digits and outputs it as an amplifier output signal for further signal processing via the amplification output unit VA. Both negative and positive voltage pulses can be detected outside the cell during the “fire” period of the neuron. It is advantageous to first rectify the amplifier output signal because the polarity of the pulse does not contain the information necessary to evaluate the activity of the neural network. For this purpose, a rectifying element GR is provided. The rectification input section of the rectifying element GR is electrically connected to the amplification output section VA.

神経回路網の活動をできるだけ完全に記録するためには、検出電極の密度が高いことが有利である。それゆえ、個々のセンサーセルの寸法(Abmessungen)を小さくする必要がある。従って、面積の比較的小さな部品(特に面積の小さなトランジスタ)をセンサーセルSZにおいて使用する必要がある。その結果、増幅器Vに比較的大きなノイズレベル(1/fノイズ)が生じてしまう。ノイズから神経細胞のイベントを抽出するために、整流素子GRによる整流の後に、閾値検出素子SDが設けられている。この閾値検出素子SDの閾値は、外部から設定可能である(vorgebbar)ことが好ましい。このため、特に、閾値検出素子SDを制御ユニット(図示せず)と接続する行配線「threshold」が設けられている制御ユニット。この制御ユニットは、活動評価ユニットの一部でもよい。要するに(Abstrahiert)、閾値検出素子は、出力部において1ビットのワード長(Wortbreite)を有するアナログ−デジタル変換器と見なしても良い。 In order to record the activity of the neural network as completely as possible, it is advantageous that the density of the detection electrodes is high. Therefore, it is necessary to reduce the size (Abmessungen) of each sensor cell. Therefore, it is necessary to use a component having a relatively small area (particularly a transistor having a small area) in the sensor cell SZ. As a result, a relatively large noise level (1 / f noise) occurs in the amplifier V. In order to extract an event of a nerve cell from noise, a threshold detection element SD is provided after rectification by the rectification element GR. The threshold value of the threshold value detection element SD is preferably settable from the outside (vorgebbar). For this reason, in particular, a control unit provided with a row wiring “threshold” for connecting the threshold detection element SD to a control unit (not shown). This control unit may be part of an activity evaluation unit. In short (Abstrahiert), the threshold detection element may be regarded as an analog-digital converter having a word length (Wortbreite) of 1 bit in the output section.

閾値検出素子SDが神経細胞のイベントを検出するとき、すなわち、整流された増幅出力信号が、所定の閾値より大きいとき、閾値検出器出力信号は、デジタル計数器を駆動し、例えば、その計数示度を、受信信号によって、1だけ増加させる。それゆえ、デジタル計数器は、神経細胞のイベントを記憶するイベントメモリーESである。複数の「select」配線および「reset」配線を用いて、イベントメモリーESの計数示度を、デジタル出力配線(例えば列配線「digital out」)に印加してもよい。活動評価ユニットにおけるメモリー読み出し装置(図示せず)は、各センサーセルSZのイベントメモリーESから計数示度を、このようにして読み出すことができる。読み出しに成功した後、イベントメモリーESを、「reset」配線を用いて、リセットできる。最も簡単な場合、イベントメモリーESは、2つの読み出し間隔において(少なくとも)1つの神経細胞のイベントが発生したかどうかを記憶するラッチである。 When the threshold detector element SD detects a neuronal event, i.e. when the rectified amplified output signal is greater than a predetermined threshold, the threshold detector output signal drives a digital counter , e.g. The degree is increased by 1 depending on the received signal. Therefore, the digital counter is an event memory ES that stores neuronal events. The count reading of the event memory ES may be applied to the digital output wiring (for example, the column wiring “digital out”) by using a plurality of “select” wiring and “reset” wiring. A memory reading device (not shown) in the activity evaluation unit can read the count reading from the event memory ES of each sensor cell SZ in this way. After successful reading, the event memory ES can be reset using the “reset” wiring. In the simplest case, the event memory ES is a latch that stores whether (at least) one neuron event has occurred in two readout intervals.

セルから読み出された計数示度を、センサーセルアレイの縁部にて記録し、さらに処理する。この場合、この読み出しプロセスを、DRAMの場合と同様に、選択配線および信号配線(ワード線/ビット線)を用いてセンサーセルSZをアドレスすることによって行う。その結果、周期的な時間間隔において連続的なデジタル読み出しが行われる。神経回路網の活動は、センサーセルSZのイベントメモリーESに記憶された、単位時間当りのイベント数から得られる。   The count reading read from the cell is recorded at the edge of the sensor cell array and further processed. In this case, this reading process is performed by addressing the sensor cell SZ using the selection wiring and the signal wiring (word line / bit line) as in the case of the DRAM. As a result, continuous digital reading is performed at periodic time intervals. The activity of the neural network is obtained from the number of events per unit time stored in the event memory ES of the sensor cell SZ.

従って、神経回路網の活動を計測するために、神経細胞電圧の一過性、すなわち、神経細胞信号の電圧−時間推移を伝送する必要はない。その代わり、「イベント特徴化」が、各センサーセルSZにおいて直接行われる。その結果、検出された神経細胞のイベントのそれぞれに対して、デジタルデータを伝送することだけが必要である。   Therefore, in order to measure the activity of the neural network, it is not necessary to transmit the transient of the nerve cell voltage, that is, the voltage-time transition of the nerve cell signal. Instead, “event characterization” is performed directly in each sensor cell SZ. As a result, it is only necessary to transmit digital data for each detected neuronal event.

本実施形態の別の利点は、イベント情報が、センサーセルSZから実際に読み出され、さらなる処理のためにデジタル形式で利用可能である点である。しかし、このことは、センサーセルSZに関して比較的複雑な回路技術を必要とする。その結果、センサーセルSZの面積は、比較的大きく、それゆえ、センサーセルアレイのセル密度は、比較的低い。その結果、センサーセルアレイ上に統計学的に分布し、時には(unter Umstaenden)自由に移動する(frei beweglichen)神経細胞の一部のみが計測により(messtechnisch)認識されることができる。   Another advantage of this embodiment is that the event information is actually read from the sensor cell SZ and available in digital form for further processing. However, this requires relatively complex circuit technology for the sensor cell SZ. As a result, the area of the sensor cell SZ is relatively large, and therefore the cell density of the sensor cell array is relatively low. As a result, only some of the neurons that are statistically distributed on the sensor cell array and sometimes (unter Umstaenden) move freely (frei beweglichen) can be recognized (messtechnisch).

図1から派生した第2実施形態を図2に示す。同じまたは類似の部材には、同じ参照符号を付して、改めて説明はしない。第2実施形態では、計数器(イベントメモリーES)の示度が、直接デジタル出力されず、デジタル−アナログ変換器DACによって、アナログ信号、すなわち、アナログの電圧または電流の信号に変換される。アナログ信号は、活動評価ユニットへ出力されるために、センサーセルアレイの列配線「analog out」に印加される。また、以下では、参照符号「analog out」は、活動評価ユニットの対応評価入力部を示す。 A second embodiment derived from FIG. 1 is shown in FIG. The same or similar members are given the same reference numerals and will not be described again. In the second embodiment, the reading of the counter (event memory ES) is not directly digitally output but is converted into an analog signal, that is, an analog voltage or current signal by the digital-analog converter DAC. The analog signal is applied to the column wiring “analog out” of the sensor cell array for output to the activity evaluation unit. In the following description, the reference symbol “analog out” indicates a correspondence evaluation input unit of the activity evaluation unit.

この場合の利点は、センサーセルアレイの複数、好ましくは全てのセンサーセルを、同時に読み出せる点である。DACの出力信号が電流ならば、接続されている全てのセンサーセルからの出力電流は、列配線(「analog out」)においてまとめられる。従って、センサーセルアレイの縁部において、対応するセンサーセルアレイ列における計数器またはイベントメモリー内容の合計を、アナログ信号として直接計測できる。さらに、列配線(「analog out」)の全てが、互いに接続されて、1つの評価配線を形成してもよい。その結果、マトリックス状センサーセルアレイにおける全てのイベントメモリーESの計数示度またはメモリー内容は、アナログ形式でまとめられることができ、他の処理のための結果として、マトリックスの縁部において利用可能となる。最も簡単な場合、イベントメモリーESは、読み出し間隔において(少なくとも)1つのイベントが発生したかどうかを記憶するラッチであり、DACは、上記ラッチの内容に応じて、2つの異なる基準電流Ievent,Ino_event を送出する(liefert)基準電流源である。 The advantage in this case is that a plurality of sensor cell arrays, preferably all sensor cells can be read simultaneously. If the output signal of the DAC is a current, the output currents from all connected sensor cells are combined in the column wiring (“analog out”). Therefore, at the edge of the sensor cell array, the sum of the counter or event memory contents in the corresponding sensor cell array column can be directly measured as an analog signal. Further, all the column wirings (“analog out”) may be connected to each other to form one evaluation wiring. As a result, the count readings or memory contents of all event memories ES in the matrix sensor cell array can be summarized in analog form and made available at the edge of the matrix as a result for other processing. In the simplest case, the event memory ES is a latch that stores whether (at least) one event has occurred in the read interval, and the DAC is divided into two different reference currents Ievent and Ino_event depending on the contents of the latch. Is a reference current source.

2つの基準電流Ievent またはIno_eventの一方が、0に等しいことが好ましい。従って、マトリックスまたはセンサーセルアレイの縁部において、合計電流Isum=ΣiΣjIijを直接検出できる。時間的に変化する上記電流の振幅は、神経回路網の活動についての直接的な測度であり、したがって活動信号を実際に示すものである。また、この活動信号を、他の処理や、活動評価ユニットの評価出力部を介しての出力のために、増幅し、かつ/または再整形することが好ましい。   One of the two reference currents Ievent or Ino_event is preferably equal to zero. Therefore, the total current Isum = ΣiΣjIij can be directly detected at the edge of the matrix or sensor cell array. The amplitude of the current, which varies with time, is a direct measure of the activity of the neural network and is therefore a real indication of the activity signal. It is also preferred that this activity signal be amplified and / or reshaped for other processing or output via the evaluation output of the activity evaluation unit.

図3に、関連付けられている読出し用配線および制御用配線を有する電流センサーセルSZの参考形態としての第3実施形態と、その変形例とを示す。この図では、神経細胞からのイベントの情報が、アナログイベントメモリーESにアナログ形式で記憶され、デジタル形式で出力される。図3の上側に示す実施形態では、トランスコンダクタンス増幅器KTVにおいて増幅されたセンサー出力信号が、アナログイベントメモリーESを形成するアナログ積分器に記憶されている。 FIG. 3 shows a third embodiment as a reference form of the current sensor cell SZ having the associated readout wiring and control wiring, and a modification thereof. In this figure, event information from nerve cells is stored in an analog format in an analog event memory ES and output in a digital format. In the embodiment shown on the upper side of FIG. 3, the sensor output signal amplified in the transconductance amplifier KTV is stored in an analog integrator forming an analog event memory ES.

ここで示される整流素子のない形態では、積分器によってノイズが濾波される(gefiltert)。反対に、神経細胞信号は、一般に正または負のパルスであるから、積分器の内容を著しく変化させる。一方、神経細胞信号が完全に対称である場合には、積分器は何も記憶しないであろう。この場合、整流素子を使用することが好ましい。その結果、上記の神経細胞信号も検出される。しかし、この場合、同じように整流されたノイズ信号は、アナログイベントメモリーESにおける好ましくないオフセットとなる。イベントメモリーの内容を、センサーセルSZからアナログ−デジタル変換器ADCを用いてデジタル値として読み出してもよい。行配線(「select/reset」)を用いて、イベントメモリーESのメモリー内容の読み出しを初期化し、イベントメモリーESをリセットすることができる。 In the form without the rectifying element shown here, the noise is gefiltered by an integrator . Conversely, neuronal signals are typically positive or negative pulses, thus significantly changing the contents of the integrator . On the other hand, if the neuronal signal is perfectly symmetric, the integrator will not remember anything. In this case, it is preferable to use a rectifying element. As a result, the above nerve cell signal is also detected. However, in this case, the noise signal rectified in the same way becomes an undesirable offset in the analog event memory ES. The content of the event memory may be read out as a digital value from the sensor cell SZ using the analog-digital converter ADC. The row wiring (“select / reset”) can be used to initialize the reading of the memory contents of the event memory ES and reset the event memory ES.

図3の下側に示す実施形態では、イベントメモリーESとしてのアナログ積分器の代わりに、増幅出力信号の最大値および最小値を記憶するための回路が備えられている。この回路は、読み出し周期の範囲内において生じる増幅器TKVからの増幅出力信号の最大値および最小値を、アナログ形式で記憶する。接続されているアナログ−デジタル−変換器ADCは、上記のように記憶されたセンサー信号のピークピーク値(peak-to-pwak-Wert)を、デジタル情報(digitale Information)に変換し、このデジタル情報を、出力配線(「digital out」)において利用可能にする。読み出しが行われると、アナログメモリーESはリセットされる。最も簡単な形態では、最大値または最小値メモリーを1つだけ使用することが可能である。また、アナログ−デジタル変換器ADCは、簡単な閾値検出器として設計されていてもよい。 In the embodiment shown in the lower part of FIG. 3, a circuit for storing the maximum value and the minimum value of the amplified output signal is provided instead of the analog integrator as the event memory ES. This circuit stores in analog form the maximum and minimum values of the amplified output signal from the amplifier TKV that occur within the range of the read cycle. The connected analog-digital- converter ADC converts the peak-to-pwak-Wert of the sensor signal stored as described above into digital information (digitale information), and this digital information. Are made available on the output wiring ("digital out"). When reading is performed, the analog memory ES is reset. In the simplest form, only one maximum or minimum value memory can be used. The analog-to-digital converter ADC may be designed as a simple threshold detector .

図4aおよび図4bに、イベント情報を記憶し、アナログ形式で出力する参考形態としての第4実施形態を示す。図4aの実施形態は、図3の実施形態に由来する。この場合、センサーセルSZを読み出すときに、積分器または極値メモリーESに記憶されているアナログ値が、アナログ出力配線(「analog out」)へ直接入力される。この場合もまた、出力信号は、電流の形態であることが有利である。なぜなら、この場合、列配線上の複数のセンサーセルSZを、同時に読み出せるからである。 4a and 4b show a fourth embodiment as a reference form for storing event information and outputting it in an analog format. The embodiment of FIG. 4a is derived from the embodiment of FIG. In this case, when the sensor cell SZ is read, the analog value stored in the integrator or the extreme value memory ES is directly input to the analog output wiring (“analog out”). Again, the output signal is advantageously in the form of a current. This is because in this case, a plurality of sensor cells SZ on the column wiring can be read simultaneously.

図4bの実施形態では、増幅され、整流された信号が、まず、閾値検出素子SDを介して送られる。その後、このように離散化された値の情報(wertdiskretisierte Information)が、積分器ESに記憶される。これにより、イベントメモリーESのイベントメモリー内容に対するノイズの影響は、イベントメモリーESが積分器の形態であるので、非常に抑制される。 In the embodiment of FIG. 4b, the amplified and rectified signal is first sent via the threshold detection element SD. Thereafter, the information of the value discretized in this way (wertdiskretisierte Information) is stored in the integrator ES. Thereby, the influence of noise on the event memory contents of the event memory ES is greatly suppressed because the event memory ES is in the form of an integrator .

図5に、イベントがセンサーセルSZに記憶されない第5実施形態を示す。増幅出力信号は、ADCへ直接入力されており、このADCは、「select」配線によって活動化された後に、その計測値を、デジタル出力配線または評価配線へ出力する。   FIG. 5 shows a fifth embodiment in which no event is stored in the sensor cell SZ. The amplified output signal is input directly to the ADC, which, after being activated by the “select” wiring, outputs its measured value to the digital output wiring or evaluation wiring.

図6に、神経細胞のイベントの記憶も、読み出すセンサーセルSZの選択も行われない第6実施形態を示す。図6の上側に示す実施形態では、トランスコンダクタンス増幅器TKVの電流出力部が、評価配線として機能する、対応する列配線と直接接続されている。増幅器TKVからの電流出力信号は、列配線(「analog out」)上で、その他の接続されているセンサーセルの全てからの電流出力信号とまとめられる。従って、センサーセルアレイの縁部において、センサーセルからの合計電流信号をタップオフ(abgegriffen)できる。なお、この合計電流信号は、センサーセルからの個々の信号または増幅出力信号の全てが重なりあったもの(Ueberlagerung)である。 FIG. 6 shows a sixth embodiment in which neither nerve cell events are stored nor sensor cells SZ to be read are selected. In the embodiment shown on the upper side of FIG. 6, the current output part of the transconductance amplifier TKV is directly connected to the corresponding column wiring that functions as the evaluation wiring. The current output signal from the amplifier TKV is combined with the current output signal from all of the other connected sensor cells on the column wiring (“analog out”). Therefore, the total current signal from the sensor cell can be ablated at the edge of the sensor cell array. The total current signal is a signal obtained by overlapping all individual signals or amplified output signals from the sensor cell (Ueberlagerung).

列配線と接続されているn個のセンサーセルからのノイズ電力がまとめられ、その結果、全ての列に関する電流ノイズは、I(ノイズ,列)=n1/2×I(ノイズ,セル)に基づいて得られる。これに対して、活動回路網からの神経細胞信号は、強く相関している。それゆえ、極端な場合(信号が完全に重なりあっている場合)の列配線上の信号または評価電流は、I(信号,列)=n×I(信号,セル)であると考えられる。   The noise power from the n sensor cells connected to the column wiring is collected, and as a result, the current noise for all the columns is based on I (noise, column) = n1 / 2 × I (noise, cell). Obtained. In contrast, the nerve cell signals from the active network are strongly correlated. Therefore, the signal or evaluation current on the column wiring in the extreme case (when the signals are completely overlapped) is considered to be I (signal, column) = n × I (signal, cell).

図6の下側に示す実施形態では、トランスコンダクタンス増幅器TKVの下流側に、閾値検出素子SDが接続されている。この閾値検出素子SDの閾値は、「threshold」配線を介して外部から設定できることが好ましい。信号対ノイズ比が十分なものであり、閾値が適切に設定されている限り、この閾値検出素子SDを用いて、ノイズ信号と神経細胞のイベントとを区別できる。閾値検出素子からの出力信号は、基準電流源IREFを駆動する。この基準電流源IREFは、出力配線または評価配線(「analog out」)と接続されている。ごく一般的には、増幅出力部VAと出力配線「analog out」との間に、信号対ノイズ比を改善し、または、ノイズ信号から有効信号を分離する機能を果たす回路ブロックが備えられている。 In the embodiment shown on the lower side of FIG. 6, a threshold detection element SD is connected downstream of the transconductance amplifier TKV. It is preferable that the threshold value of the threshold detection element SD can be set from the outside via a “threshold” wiring. As long as the signal-to-noise ratio is sufficient and the threshold value is set appropriately, this threshold value detection element SD can be used to distinguish a noise signal from a neuronal event. The output signal from the threshold detection element drives the reference current source IREF. The reference current source IREF is connected to an output wiring or an evaluation wiring (“analog out”). Very generally, a circuit block is provided between the amplified output VA and the output wiring “analog out” to improve the signal-to-noise ratio or to separate the effective signal from the noise signal. .

図8に、PMOSトランジスタのみで構成されている電圧増幅器を示す。これは、センサーセルSZをできるだけ小型化することに関して有利である。なぜなら、セル内でNMOSトランジスタとPMOSトランジスタとを同時に使用すると、ウェル埋め込みが必要であり、所要面積が増大する。ここに示す増幅回路は、3段階から成り立っており、各段階は、トランジスタの(幅/長さ)W/L比率について設定されている一定の電圧ゲインを有している。例えば、トランジスタM1が、10:1のW/L比率を有し、トランジスタM2が、1:10のW/L比率を有しているならば、第1段階のゲインは、ほぼ10である。また、増幅器における他の2つの下位段階(Substage)がこのW/L比率を有している場合、回路全体に関するゲイン因数は、約1000となる。キャパシタCと接続されているスイッチングトランジスタM7は、増幅器の動作点を設定する機能を果たす。トランジスタM7がオンになると、増幅器の入力ノード(CとM1のゲートとの間)に、電圧が生じる。この電圧によって確実に、出力部にある増幅器が、過度挽向(uebersteuert)せず、作動電圧臨界となる。操作時に、M7がオフに切り替えられている場合、キャリブレーション周期において容量性の入力ノードに記憶された電圧は維持され、それゆえ、増幅器は、最適な動作点において操作される。 FIG. 8 shows a voltage amplifier composed only of PMOS transistors. This is advantageous with regard to making the sensor cell SZ as small as possible. This is because if an NMOS transistor and a PMOS transistor are simultaneously used in a cell, well burying is required, and the required area increases. The amplifier circuit shown here consists of three stages, each stage having a constant voltage gain set for the (width / length) W / L ratio of the transistor. For example, if transistor M1 has a W / L ratio of 10: 1 and transistor M2 has a W / L ratio of 1:10, the first stage gain is approximately 10. If the other two substages in the amplifier have this W / L ratio, the gain factor for the entire circuit is approximately 1000. The switching transistor M7 connected to the capacitor C functions to set the operating point of the amplifier . When transistor M7 is turned on, a voltage is generated at the input node of the amplifier (between C and the gate of M1). This voltage ensures that the amplifier at the output does not uebersteuert and is critical to the operating voltage. In operation, if M7 is switched off, the voltage stored at the capacitive input node during the calibration period is maintained, and therefore the amplifier is operated at the optimum operating point.

図9aおよび図9bに、電流信号用の整流素子および閾値検出素子の好ましい実施形態を示す。   9a and 9b show a preferred embodiment of a current signal rectifier and threshold detector.

図9aでは、電流ミラー(Stromspiegeln)を用いて、電流入力信号の複写および反転複写を生成する(M1〜M10)。このように処理された信号を、トランジスタM11・M12によって、優先順位に応じて交互に通過させて(durchleitet)、接続されている閾値検出器が評価する。M13は、閾値に関する定電流源(Konstantstromquelle)として機能し、一方、M14〜M17により構成されている回路は、ゼロ電流検出器(Nullstrom-Detektor)として動作する。 In FIG. 9a, a current mirror (Stromspiegeln) is used to generate copies and inverted copies of the current input signal (M1-M10). The signal processed in this way is passed alternately by the transistors M11 and M12 according to the priority order (durchleitet), and the connected threshold detector is evaluated. M13 functions as a constant current source (Konstantstromquelle) regarding the threshold value, while the circuit constituted by M14 to M17 operates as a zero current detector (Nullstrom-Detektor).

図9bでは、整流効果を引き出すために、MOSトランジスタの非線形特性曲線を利用する。フィードバック入力反転器(M1およびM2)は、入力電流に対する電流シンク(Stromsenke)として機能し、これを電圧に変換する。抵抗Rの値を利用して、入力段のトランスコンダクタンスを設定できる。入力電力がIin=0である場合、回路の動作点は、M1とM2とを通って同じ電流が流れるように設定される。M1およびM3と、さらに、M2およびM4とが、それぞれ同じ電気的特性、すなわち、同じ長さで同じ幅のチャネルを有していることが好ましい。回路の入力部に、交流電流(Wechselstrom)が印加されると、これらは、トランジスタM3〜M6によって非線形に整流される。 In FIG. 9b, the nonlinear characteristic curve of the MOS transistor is used to extract the rectification effect. The feedback input inverters (M1 and M2) function as a current sink (Stromsenke) for the input current and convert it into a voltage. The transconductance of the input stage can be set using the value of the resistor R. When the input power is Iin = 0, the operating point of the circuit is set so that the same current flows through M1 and M2. It is preferable that M1 and M3, and M2 and M4 each have the same electrical characteristics, that is, channels having the same length and the same width. When an alternating current (Wechselstrom) is applied to the input of the circuit, these are non-linearly rectified by the transistors M3 to M6.

トランジスタM7〜M10により構成される基準回路は、M4およびM6の合計電流に対する比較電流を提供する。その結果、比較結果が、回路の出力部(out)にてデジタル形式で実際に利用できる。2つの回路の電流入力部の上流に、キャパシタが直列接続されているならば、この回路は、電圧入力信号にも適している。電圧信号が変化すると、キャパシタにおいて電流の変位(Verschiebestrom)が生じ、提案した回路によって処理されることができる。   A reference circuit comprised of transistors M7-M10 provides a comparison current for the total current of M4 and M6. As a result, the comparison results are actually available in digital form at the output (out) of the circuit. If a capacitor is connected in series upstream of the current inputs of the two circuits, this circuit is also suitable for voltage input signals. As the voltage signal changes, current displacement (Verschiebestrom) occurs in the capacitor and can be processed by the proposed circuit.

図10に、アナログイベントメモリーESの好ましい参考形態としての実施形態を示す。図10の上側に示す実施形態は、リセット機能(Ruecksetzmoeglichkeit)を有する簡単なアナログ積分器を示している。入力電流Iinの電荷担体を、キャパシタCに蓄積する。その結果、出力電圧Uout=C−1×∫Iindtが設定される。メモリー内容の計測または読み出しに成功した後、リセットトランジスタ(Ruecksetztransistor)を起動することによって、その内容をもとのように空にしてもよい。 FIG. 10 shows an embodiment as a preferred reference form of the analog event memory ES. The embodiment shown in the upper part of FIG. 10 shows a simple analog integrator with a reset function (Ruecksetzmoeglichkeit). Charge carriers of the input current Iin are stored in the capacitor C. As a result, the output voltage Uout = C−1 × ∫Iindt is set. After the memory content is successfully measured or read, the reset transistor (Ruecksetztransistor) may be activated to empty the content as before.

図10の下側に示す2つの回路は、最大入力電圧(左側)、および、最大入力電流(右側)をアナログ記憶するように設計されている。最大入力電圧(左側)のメモリー回路では、メモリー素子としてキャパシタを使用する。キャパシタは、本質的にトランジスタの閾値電圧(Schwellenspannung)から得られるオフセットを含むソースフォロワー回路(Sourcefolger-Schaltung)を用いて、入力電圧を追跡する(folgt)。メモリー内容の計測または読み出しに成功した後、リセットトランジスタを起動することによって、この内容をもとのように空にしてもよい。   The two circuits shown at the bottom of FIG. 10 are designed to store the maximum input voltage (left side) and the maximum input current (right side) in an analog manner. In the memory circuit with the maximum input voltage (left side), a capacitor is used as a memory element. The capacitor tracks the input voltage using a source follower circuit (Sourcefolger-Schaltung) that essentially includes an offset derived from the transistor threshold voltage (Schwellenspannung). After successfully measuring or reading the memory contents, the contents may be emptied as before by activating the reset transistor.

最大入力電力に関するメモリー回路では、トランジスタM4は、ダイオードとして機能する。このダイオードを介して、入力電流が補償されるまで、電流を測定するトランジスタM1のゲート電圧を上昇する。入力電流が低下して元に戻っても、M1のゲート電圧は、ほぼ以前に達していた値のままである。入力電流の蓄積された最大値は、トランジスタM1とともに電流ミラーを形成するトランジスタM2のドレイン端子から取出すことができる。   In the memory circuit regarding the maximum input power, the transistor M4 functions as a diode. Through this diode, the gate voltage of the transistor M1 for measuring the current is increased until the input current is compensated. Even when the input current decreases and returns to the original value, the gate voltage of M1 remains at the value that has been reached almost before. The accumulated maximum value of the input current can be taken from the drain terminal of transistor M2, which forms a current mirror with transistor M1.

ここで提示した最大値メモリーが、相補的に構成されているならば、最小値メモリー、すなわち、最大の負の電流に関するメモリーが得られる。   If the maximum value memory presented here is constructed in a complementary manner, a minimum value memory, i.e. a memory for the maximum negative current, is obtained.

図11は、センサーセルアレイを形成するセンサーセル、制御配線、供給配線および読み出し配線、ならびに、センサーセルアレイ(マトリックス)の縁部における評価回路、制御回路および操作回路(Betriebsschaltungen)を含む好ましいマトリックス状構造を示す。セルおよび配線の直交配置(直交する行配線および列配線)は、好ましい実施形態である。しかし、対角線状の配線、および、例えばセンサーセルの六角形の配置も可能である。図11では、参照番号STEが、制御信号と補助電圧とに関する制御ユニットを表し、参照番号AWSは、デジタル/アナログ評価回路を表している。制御ユニットSTEおよび評価回路AWSは、活動評価ユニットの一部である。   FIG. 11 shows a preferred matrix-like structure including sensor cells forming a sensor cell array, control wiring, supply wiring and readout wiring, and evaluation circuits, control circuits and operation circuits (Betriebsschaltungen) at the edge of the sensor cell array (matrix). Show. An orthogonal arrangement of cells and wiring (row wiring and column wiring orthogonal) is a preferred embodiment. However, diagonal wiring and, for example, hexagonal arrangement of sensor cells are also possible. In FIG. 11, the reference number STE represents the control unit for the control signal and the auxiliary voltage, and the reference number AWS represents the digital / analog evaluation circuit. The control unit STE and the evaluation circuit AWS are part of the activity evaluation unit.

図12に、第6実施形態に関連して説明したように、神経細胞信号を純粋にアナログ信号処理する場合の、制御ユニットSTEとともにセンサーセルアレイを含む好ましい実施形態を示す。アナログ出力または評価配線(列配線)を、センサーセルアレイの縁部において結合し、電流入力部を有する適切な増幅器Vを用いて、他の処理のために調整する(aufarbeitet)。 FIG. 12 shows a preferred embodiment including a sensor cell array together with a control unit STE when purely analog signal processing of nerve cell signals as described in connection with the sixth embodiment. Analog output or evaluation wiring (column wiring) is coupled at the edge of the sensor cell array and adjusted for other processing using an appropriate amplifier V with a current input.

図13に、制御ユニットSTEと、評価回路AWAと共にセンサーセルアレイを含む好ましい実施形態を示す。本実施形態では、センサーセルSZが、情報を相互に直接交換することができる。直接隣り合うセルどうしが、神経細胞のイベントについてのアナログまたはデジタル形式の情報を交換することが好ましい。これは、検出感度の更なる向上、および/または、センサーセルSZの更なる小型化、および/または、記録された情報の事前処理を可能にするためである。この場合、交換された情報は、センサーセルSZの既述の実施形態において説明したアナログまたはデジタル信号でもよい。   FIG. 13 shows a preferred embodiment including a sensor cell array together with a control unit STE and an evaluation circuit AWA. In the present embodiment, the sensor cells SZ can exchange information directly with each other. It is preferred that cells directly adjacent exchange information in analog or digital form about neuronal events. This is to allow further improvement in detection sensitivity and / or further downsizing of the sensor cell SZ and / or preprocessing of recorded information. In this case, the exchanged information may be an analog or digital signal described in the above-described embodiment of the sensor cell SZ.

特に、第1実施形態(デジタル記憶/デジタル出力)では、センサーセルSZの内部に、シフトレジスタを設けてもよい。その結果、セルにて記憶された情報を、列または行から連続的に読み出せる。このことは特に、センサーセルSZから、全体の列または行に亘る(ueberspannende)、高い寄生容量を有する配線を介して、デジタルデータを読み出す必要がなく、むしろ或るセンサーセルSZから次のものに、局所的に送出する(weitergereicht)必要のみがあるという利点を有している。それゆえ、複数のクロック周期の後、全てのデータが、センサーセルアレイの縁部にて他の処理のために利用可能である。   In particular, in the first embodiment (digital storage / digital output), a shift register may be provided inside the sensor cell SZ. As a result, the information stored in the cells can be read continuously from the columns or rows. This is particularly true since there is no need to read out digital data from the sensor cell SZ via wiring with high parasitic capacitance across the entire column or row, rather from one sensor cell SZ to the next. Has the advantage that it only needs to be weitergereicht. Therefore, after multiple clock cycles, all data is available for other processing at the edge of the sensor cell array.

既述の全ての実施形態に関して、各センサーセルSZは、制御配線を介して活動化または非活動化されるように設計されていることが好ましい。非活動化とは、この関係では特に、現在生じている神経細胞のイベントが、センサーセルの出力部に信号を発生させないことであり、特に、センサー情報をアナログ伝送する場合は、ノイズ信号を出力配線または評価配線に供給しないことである。   For all the previously described embodiments, each sensor cell SZ is preferably designed to be activated or deactivated via a control wiring. Deactivation refers to the fact that the current neuron event does not generate a signal at the sensor cell output, especially when sensor information is transmitted in analog form. Do not supply to wiring or evaluation wiring.

本発明の第1実施形態に係るセンサーセルの概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram of a sensor cell according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るセンサーセルの概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of the sensor cell which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の参考形態としての第3実施形態の概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of 3rd Embodiment as a reference form of this invention. 本発明の参考形態としての第4実施形態の概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of 4th Embodiment as a reference form of this invention. 本発明の参考形態としての第4実施形態の概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of 4th Embodiment as a reference form of this invention. 本発明の第5実施形態の概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態の概略的なブロック図である。It is a schematic block diagram of 6th Embodiment of this invention. 神経回路網の活動を計測する本発明の装置における好ましい実施形態の分類の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the classification | category of preferable embodiment in the apparatus of this invention which measures the activity of a neural network. PMOSトランジスタを有する本発明の好ましい増幅素子の一実施形態を示す図である。1 is a diagram showing an embodiment of a preferred amplifying element of the present invention having a PMOS transistor. 整流素子および閾値検出素子の好ましい一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one preferable embodiment of a rectification | straightening element and a threshold value detection element. 好ましい整流素子および閾値検出素子の他の好ましい実施形態を示す図である。It is a figure which shows other preferable embodiment of a preferable rectifier and a threshold value detection element. アナログ積分器およびアナログ極値メモリーの好ましい参考形態としての実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment as a preferable reference form of an analog integrator and an analog extreme value memory. マトリックス形のセンサーセルアレイの好ましい構造(該構造全体に広がる(ueberspannen)様々な行配線および列配線によって、各センサーセルが駆動され、読み出されることができる。)を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a preferred structure of a matrix type sensor cell array (each sensor cell can be driven and read out by various row and column wirings extending throughout the structure). 好ましいセンサーセルアレイ(該センサーセルアレイの縁部において、アナログ電流出力信号がまとめられて増幅される。)の概略的なブロック図であって、FIG. 2 is a schematic block diagram of a preferred sensor cell array (analog current output signals are combined and amplified at the edge of the sensor cell array); マトリックス形のセンサーセルアレイの他の好ましい実施形態(該構造全体に広がる様々な行配線および列配線によって、各セルが駆動され、読み出されることができ、さらに、センサーセル間で各種のデータを交換できる。)を示す図である。Other preferred embodiments of a matrix-type sensor cell array (each cell can be driven and read by various row and column wirings extending throughout the structure, and various data can be exchanged between sensor cells. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

ADC アナログ−デジタル変換器
AWS 評価回路
DAC デジタル−アナログ変換器
E 検出電極
ES イベントメモリー、特にデジタル計数器またはアナログ積分器
GR 整流素子
IREF 基準電流源
SA センサー出力部
SD 閾値検出素子
STE 制御ユニット
SZ センサーセル
TKV トランスコンダクタンス増幅器
V 増幅素子
VA 増幅出力部
ADC Analog-to-digital converter AWS Evaluation circuit DAC Digital-to-analog converter E Detection electrode ES Event memory, especially digital counter or analog integrator GR Rectifier element IREF Reference current source SA Sensor output part SD Threshold detection element STE Control unit SZ Sensor Cell TKV Transconductance amplifier V Amplifying element VA Amplified output section

Claims (11)

パターン化された半導体基板を用いて神経回路網の活動を計測する装置において、
上記半導体基板は、
それぞれが少なくとも1つの導電性検出電極(E)を有する複数のセンサー素子と、
それぞれが、少なくとも1つの増幅入力部と少なくとも1つの増幅出力部(VA)とを有する複数の増幅素子(V;TKV)と、
神経細胞のイベントの数についての測度である計数示度を記憶するための複数のイベントメモリー(ES)と、イベントメモリー(ES)から上記計数示度を読み出すための少なくとも1つのメモリー読み出し装置と、少なくとも1つの評価入力部と少なくとも1つの評価出力部とを有する少なくとも1つの活動評価ユニットとを備えており、
上記導電性検出電極は、神経回路網からの神経細胞信号を検出するために、半導体基板の表面に配置されており、上記センサー素子は、検出された神経細胞信号に基づいて、電気センサー出力信号を、上記センサー素子の各センサー出力部(SA)を介して出力できるようになっており、
上記センサー素子のそれぞれは、上記増幅素子(V;TKV)の1つと関連付けられ、上記増幅素子の増幅入力部は、各センサー素子のセンサー出力部(SA)と電気的に接続されており、増幅された電気センサー出力信号は、増幅出力信号として、増幅出力部(VA)を介して出力することができ、
上記評価入力部(digital out; analog out)は、イベントメモリー(ES)の少なくとも1つと電気的に接続されており、上記活動評価ユニットは、神経回路網における活動の測度である活動信号を、イベントメモリー(ES)から読み出したメモリー内容に基づいて生成し、評価出力部を介して出力するようになっていると共に、
上記増幅素子(V;TKV)は、それぞれ、増幅出力信号を所定の閾値より大きいか否かに応じて離散化するための閾値検出素子(SD)を介して、関連するイベントメモリー(ES)と接続され、
上記増幅素子(V;TKV)は、それぞれ、増幅出力信号を整流するための整流素子(GR)を介して、関連する閾値検出素子(SD)と接続され、
上記イベントメモリー(ES)は、デジタルメモリー素子であり、具体的にはデジタル計数器であり、
1つの上記神経細胞のイベントは、上記デジタル計数器を駆動して上記計数示度を1だけ増加させる、上記閾値検出素子の所定の閾値より大きい、上記整流素子によって整流された増幅出力信号である装置。
In an apparatus for measuring neural network activity using a patterned semiconductor substrate,
The semiconductor substrate is
A plurality of sensor elements each having at least one conductive sensing electrode (E);
A plurality of amplifying elements (V; TKV) each having at least one amplifying input and at least one amplifying output (VA);
A plurality of event memories (ES) for storing a count reading which is a measure of the number of events in the neuronal cell, and at least one memory reading device for reading the count reading from the event memory (ES); at least one evaluation input unit comprises at least one activity evaluation unit and at least one evaluation output unit,
The conductive detection electrode is disposed on a surface of a semiconductor substrate to detect a nerve cell signal from a neural network, and the sensor element is an electric sensor output signal based on the detected nerve cell signal. Can be output via each sensor output part (SA) of the sensor element,
Each of the sensor elements is associated with one of the amplifying elements (V; TKV), and the amplifying input section of the amplifying element is electrically connected to the sensor output section (SA) of each sensor element. The output signal of the electric sensor can be output as an amplified output signal via an amplification output unit (VA),
The evaluation input unit (digital out; analog out) is electrically connected to at least one of event memory (ES) , and the activity evaluation unit receives an activity signal that is a measure of activity in the neural network as an event. It is generated based on the memory contents read from the memory (ES) and output via the evaluation output unit.
Each of the amplifying elements (V; TKV) is connected to an associated event memory (ES) via a threshold value detecting element (SD) for discretizing the amplified output signal depending on whether or not the amplified output signal is larger than a predetermined threshold value. Connected,
Each of the amplifying elements (V; TKV) is connected to an associated threshold value detecting element (SD) via a rectifying element (GR) for rectifying the amplified output signal,
The event memory (ES) is a digital memory element, specifically a digital counter,
One neuronal event is an amplified output signal rectified by the rectifier element that is greater than a predetermined threshold value of the threshold detector element that drives the digital counter to increase the count reading by one. apparatus.
上記センサー素子の1つと、このセンサー素子に関連付けられている増幅素子(V;TKV)とをそれぞれ備える複数のセンサーセル(SZ)が設けられており、該センサーセル(SZ)は、マトリックス形に配置されて、センサーセルアレイを形成している請求項1に記載の装置。  A plurality of sensor cells (SZ) each including one of the sensor elements and an amplifying element (V; TKV) associated with the sensor element are provided, and the sensor cells (SZ) are arranged in a matrix shape. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is disposed to form a sensor cell array. 上記センサーセル(SZ)のそれぞれは、イベントメモリー(ES)の1つを備えており、該イベントメモリー(ES)のイベントメモリー入力部が、増幅出力部(VA)と接続されている請求項2に記載の装置。  Each of the sensor cells (SZ) includes one event memory (ES), and an event memory input section of the event memory (ES) is connected to an amplification output section (VA). The device described in 1. 上記イベントメモリー(ES)の各々は、活動評価ユニットの選択配線(select)によって選択されて、選択的な読み出しを行うことができる請求項3に記載の装置。  4. The apparatus according to claim 3, wherein each of the event memories (ES) is selected by a selection wiring (select) of an activity evaluation unit and can be selectively read out. 上記活動評価ユニットは、所定の周期でイベントメモリー(ES)を読み出し、周期毎に活動信号を生成するようになっている請求項1ないし4の1項に記載の装置。The activity evaluation unit reads the event memory (ES) in a predetermined cycle, claims 1 and adapted to generate an activity signal for each cycle apparatus according to one of 4. 上記増幅素子(V;TKV)は、増幅出力信号として電流信号を生成するためのトランスコンダクタンス増幅素子(TKV)である請求項1ないしの1項に記載の装置。The amplifying element (V; TKV) A device according to one of claims 1 transconductance amplifier element (TKV) for generating a current signal as an amplified output signal 5. 上記増幅素子(V;TKV)は、増幅出力信号として電流信号を生成するためのトランスコンダクタンス増幅素子(TKV)であり、
上記増幅素子(TKV)の少なくとも2つの増幅出力部(VA)は、1つの評価配線(analog out)を介して活動評価ユニットと接続され、これにより、上記増幅素子(TKV)からの電流信号がまとめられており、
上記活動評価ユニットは、まとめられた電流信号の振幅に基づいて活動信号を生成できるようになっている請求項1または2に記載の装置。
The amplifying element (V; TKV) is a transconductance amplifying element (TKV) for generating a current signal as an amplified output signal.
At least two amplification outputs (VA) of the amplifying element (TKV) are connected to the activity evaluation unit via one evaluation wiring (analog out), so that a current signal from the amplifying element (TKV) is transmitted. Are summarized,
Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the activity evaluation unit is adapted to generate an activity signal based on the amplitude of the combined current signal.
全ての上記増幅素子(TKV)における増幅出力部(VA)は、1つの評価配線(analog out)を介して活動評価ユニットと接続されている請求項に記載の装置。8. The apparatus according to claim 7 , wherein the amplification outputs (VA) of all the amplification elements (TKV) are connected to the activity evaluation unit via one evaluation wiring (analog out). 上記増幅素子(TKV)は、それぞれ、増幅出力信号を離散化する閾値検出素子(SD)と、下流の基準電力源(IREF)とを介して、1つの出力配線(analog out)によって活動評価ユニットと接続されている請求項またはに記載の装置。Each of the amplification elements (TKV) is an activity evaluation unit by one output wiring (analog out) through a threshold detection element (SD) for discretizing the amplified output signal and a downstream reference power source (IREF). 9. The device according to claim 7 or 8 , which is connected to the device. 上記センサーセル(SZ)の少なくとも2つは、センサーセル(SZ)の少なくとも1つの信号をセンサーセル(SZ)間で交換できるように相互に接続されている請求項1ないしの1項に記載の装置。At least 2 of the sensor cell (SZ), the claims 1 are connected to each other so as to be exchanged between at least one signal sensor cells of the sensor cell (SZ) (SZ) according to one of 9 Equipment. 請求項1ないし10の1項に記載の装置を用いて、神経回路網の活動を計測する方法において、
複数のセンサー素子を用いて、神経細胞信号を検出する工程と、
検出した神経細胞信号に基づいて、センサー出力信号を生成し出力する工程と、
増幅出力信号を生成するための増幅素子(V;TKV)のそれぞれによって、センサー出力信号を増幅する工程と、
増幅出力信号に基づいて、神経回路網における活動の測度である活動信号を生成する工程とを含む方法。
Using the apparatus described in one of claims 1 to 10, a method of measuring the activity of the neural network,
Detecting a nerve cell signal using a plurality of sensor elements;
Generating and outputting a sensor output signal based on the detected nerve cell signal;
Amplifying the sensor output signal by each of the amplifying elements (V; TKV) for generating an amplified output signal;
Generating an activity signal that is a measure of activity in the neural network based on the amplified output signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20230132059A1 (en) * 2020-04-17 2023-04-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018039648A1 (en) * 2016-08-25 2018-03-01 Paradromics, Inc. System and methods for processing neural signals
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