基于射頻能量供電的植入式神經(jīng)刺激器的研究.pdf

1、本文提出了一種新型的由射頻能量供電的植入式神經(jīng)刺激器。主要包括射頻能量收集器和植入式神經(jīng)刺激器。其中，射頻能量收集器主要由天線陣列、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和多級(jí)Villard倍壓整流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；植入式神經(jīng)刺激器主要由神經(jīng)刺激器和體外控制器構(gòu)成。
　　射頻能量收集器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是輸出電壓和RF-DC轉(zhuǎn)換效率。為提高能量轉(zhuǎn)換效率，采用多個(gè)天線構(gòu)建多路射頻能量收集器，且每兩路天線接收信號(hào)首先傳輸給與之對(duì)應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和兩級(jí)倍壓整流電路，然后并聯(lián)匯集

2、電流，再經(jīng)六級(jí)倍壓整流電路來提升電壓，最后將所有六級(jí)倍壓整流電路在輸出端并聯(lián)來增大電流。首先通過ADS仿真確定了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和倍壓整流電路中各元件的具體參數(shù)，然后在空氣和生物組織兩種介質(zhì)中對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了測試。
　　植入式神經(jīng)刺激器的關(guān)鍵技術(shù)為刺激脈沖產(chǎn)生電路，主要生成可靠性高和穩(wěn)定好的刺激脈沖。設(shè)計(jì)了一種恒流雙極性刺激脈沖產(chǎn)生電路，通過PWM波調(diào)節(jié)刺激脈沖的占空比和頻率；通過控制H橋輸入電流的大小來調(diào)節(jié)脈沖幅度。
　　

3、制作了一款射頻能量供電的植入式神經(jīng)刺激器樣機(jī)，并進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，當(dāng)工作頻率為2.4GHz，射頻輸入功率為5~25dBm，負(fù)載電阻分別為1 KΩ/10 KΩ/90 KΩ時(shí)，在空氣介質(zhì)中測得的射頻能量收集器的輸出電壓為分別為0.05~1.94V/4.73V/6.22V，其能量轉(zhuǎn)換效率分別為0.005~2％/1%/0.02%；當(dāng)負(fù)載為1 KΩ時(shí)，在生物組織中測得的輸出電壓為0.01~3.5V，能量轉(zhuǎn)換效率為0.001~1.5%。所提