應用于膀胱功能重建的多通道信號跨皮無線傳輸系統(tǒng)設計與實驗研究.pdf

1、脊髓損傷是引起神經(jīng)源性膀胱最常見的原因，尤其在骶髓上脊髓損傷患者中，有相當高的比例會出現(xiàn)膀胱貯尿和排尿雙重功能障礙。伴隨著各種植入式醫(yī)療電子器件在診斷和治療領域的不斷涌現(xiàn)，基于功能電刺激的膀胱功能重建技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。針對國產(chǎn)膀胱功能重建系統(tǒng)在國內(nèi)市場的空缺，本課題組提出自主研發(fā)一種用于膀胱功能重建系統(tǒng)的骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)。本論文研究內(nèi)容屬于該系統(tǒng)的子系統(tǒng)，目標是采用一種基于微線圈陣列的多通道信號跨皮無線傳輸方法將信號從體外傳輸?shù)?/p>

2、體內(nèi)，通過實驗驗證系統(tǒng)功能的可靠性與穩(wěn)定性，為將來的臨床植入式應用提供可能。
　　本論文首先根據(jù)骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的整體功能需求，確定了多通道功能電刺激信號跨皮無線傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理以及電路結(jié)構(gòu)，并對系統(tǒng)的工作頻率、集成及封裝方案進行了探討設計。
　　本論文接著從電磁耦合模型出發(fā)，以電磁理論為基礎，對線圈射頻網(wǎng)絡進行了電磁分析。在理論分析的基礎上，完成系統(tǒng)的發(fā)射和接收線圈的設計與制作，并基于二端口網(wǎng)絡模型，應用網(wǎng)絡分析

3、儀對線圈的電學參數(shù)進行了測試。同時為提高系統(tǒng)的傳輸效率，選擇并聯(lián)諧振補償結(jié)構(gòu)對耦合結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。
　　本論文進一步對多通道信號跨皮無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)射和接收模塊的電路進行了設計與仿真測試。對于體外發(fā)射電路，分別對基于模擬乘法器的電路結(jié)構(gòu)、晶體振蕩器與二通道與門相結(jié)合的電路結(jié)構(gòu)以及基于LC電容三點式振蕩器電路結(jié)構(gòu)的三種設計方案進行了仿真分析，經(jīng)對比后選擇第三種方法作為體外模塊的設計方案，用于實現(xiàn)低頻信號的調(diào)制與功率放大。而對于接收模

4、塊選擇二極管峰值包絡檢波電路實現(xiàn)體內(nèi)無源設計。最后將兩部分電路的工作性能進行了聯(lián)合仿真以及硬件電路制作后的聯(lián)合測試，驗證出各部分電路均可以正常工作。
　　本論文在完成各模塊的設計后，進行了骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的聯(lián)合測試。在對多通道功能電刺激信號跨皮無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)射、接收模塊進行了封裝測試的基礎上，聯(lián)合控制盒模塊對骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)不僅在體外進行了相關的模擬實驗，包括信號特性實驗和不同介質(zhì)（空氣、鹽水和豬皮介質(zhì)）中的不同位置（軸向、徑向和角