无线脑深部电刺激器关键技术的研究与设计

发布时间：2017-11-04 21:31

  本文关键词：无线脑深部电刺激器关键技术的研究与设计

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【摘要】：随着医疗技术的发展,植入性医疗器械已经广泛应用于目前的临床治疗中。其中,脑深部电刺激器因为创口小、并发症少和可调节性等优势,已经成为最有效的治疗帕金森氏病、肌张力障碍等脑部神经性疾病的方法之一。设计出一种体积小、无线传输、安全性高和低功耗的脑深部电刺激器,不仅能够满足临床的研究需求,也能够促进我国脑深部电刺激器的发展,带来的经济效益巨大,具有重要的研究意义。本文通过对脑深部电刺激器发展的分析,提出设计指标,在深入了解电刺激器关键电路原理的基础上,设计了一种单片集成的无线传输的低压脑深部电刺激器系统。该刺激器的数据和能量以线圈互感耦合的方式进行传输,体内刺激器包括数据接收模块、能量接收模块、数字控制模块和正负刺激电流产生模块。数字控制模块是由硬件描述语言综合成门级电路来实现,不需要外接微处理器,可以实现单片集成,使功耗和体积大幅降低。正负电流控制模块产生双极性电流脉冲,使电荷保持平衡,防止因电荷累积带来的组织损伤。为了使功耗降低,提出了一种新型的受控制的阈值消除整流器为系统提供电源,并采用双压(1.8V和3.3V)供电形式,降低了功耗。本设计采用SMIC 0.18μm 1-poly 6-metal mixed-signal CMOS工艺进行电路的设计和仿真,并进行流片测试,芯片尺寸为0.7x0.33mm2。测试结果显示,在输入载波为13.56MHz的情况下,刺激器供电稳定,电极处能产生相应的满足脑深部刺激要求的刺激电流,电流幅值最大为0.8mA,分64级可调,脉宽最大为15μs,脉冲间隔最大为30μs,总体功耗为180μW。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R197.39

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本文编号：1141261