具有無(wú)線信息與能量傳輸功能的可編程脊髓電刺激器研制.pdf

1、臨床研究表明，脊髓電刺激能促進(jìn)脊髓損傷患者的行走功能康復(fù)，但是對(duì)其治療機(jī)制仍缺乏深入的理解，需要通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，為此本文設(shè)計(jì)出一種具有無(wú)線通信和無(wú)線充電功能的可編程脊髓電刺激器，為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提供先進(jìn)的研究手段。與已開(kāi)發(fā)的采用一次性電池供電的可植入刺激器相比，解決了電池容量的限制，降低了體內(nèi)外無(wú)線通信的功耗，從而滿足長(zhǎng)期植入的要求。
　　本文研制的刺激器系統(tǒng)分為體外和體內(nèi)兩個(gè)部分，其中體外部分包括無(wú)線能量發(fā)射裝置和安裝在手機(jī)上的

2、控制器APP，實(shí)驗(yàn)人員可通過(guò)該APP對(duì)體內(nèi)刺激器的刺激參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；體內(nèi)刺激器通過(guò)低功耗藍(lán)牙接收APP發(fā)送的刺激參數(shù)，并輸出相應(yīng)的雙向平衡刺激脈沖，刺激參數(shù)調(diào)整范圍如下：脈寬400-4000μs(步長(zhǎng)400μs)，幅值10mV-10V(步長(zhǎng)10mV)，頻率1Hz-200Hz(步長(zhǎng)1Hz)。采用基于磁耦合諧振原理的無(wú)線能量發(fā)射裝置和能量接收線圈，設(shè)計(jì)了體內(nèi)刺激器的充電電路，使得刺激器的能量接收線圈在距發(fā)射線圈高為3cm的平面上，直徑為10

3、cm的圓內(nèi)，刺激器的容量為8mAh的鋰離子電池可獲得大于2mA的充電電流，解決了刺激器長(zhǎng)期植入體內(nèi)的供能問(wèn)題。
　　論文首先介紹了國(guó)內(nèi)外植入式電刺激器的研究與發(fā)展?fàn)顩r，以及脊髓電刺激療法在鎮(zhèn)痛和行走功能康復(fù)等方面的研究及應(yīng)用。其次，介紹了脊髓電刺激的總體設(shè)計(jì)及各模塊的軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)刺激器樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，在距發(fā)射線圈5cm高度平面上對(duì)體內(nèi)刺激器的鋰離子電池進(jìn)行無(wú)線充電實(shí)驗(yàn)，容量為8mAh的鋰離子電池充電時(shí)間小于5小時(shí)。最后對(duì)本文研