面向脑类器官接口的混合分子通信控制参考三通道OECT接收器

寻求神经调质读出的脑类器官接口受益于具有分子特异性和漂移耐受性的化学接收器。本文提出了一项以接收器为中心的理论研究，研究一种控制参考的三通道有机电化学晶体管（OECT）接收器，该接收器具有多巴胺和血清素选择性像素以及一个水凝胶匹配的控制像素。Ag/AgCl电极提供电化学栅极参考，而控制像素仅用作共模漂移和其他低频基线波动在幅度判决期间的匹配参考。我们耦合了有限持续时间释放、带清除的受限扩散、适配体结合、OECT转导以及相关的热噪声、闪烁噪声和漂移噪声，并通过蒙特卡洛模拟在同一前端上评估了MoSK、CSK-4和一种2比特混合检测器。在$r=45$微米处，控制参考主要使混合振幅分支受益，在$N_m=1.40\times 10^4$分子/符号时，将混合符号错误率（SER）从$3.71\times 10^{-2}$降低到$1.09\times 10^{-2}$，而几乎不改变MoSK分量。在已校准的无符号间干扰（ISI）前端基准测试中，Hybrid+CTRL在45微米处达到了11866分子/符号的检测限（LoD），并且在所研究的大部分中长距离范围内，其性能均低于CSK-4+CTRL。报告的SER和LoD值是基于场景的接收器预测，而更具可迁移性的结果是关于匹配控制参考何时有益于混合振幅解码的、依赖于工作状态的规则。