无线可植入微刺激器的电路研究

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已有的研究表明,对特定神经肌肉的电刺激是治疗神经疾病的一种有效手段。长期以来,研究人员采用电刺激来帮助截瘫和瘫痪病人恢复肢体功能,帮助重度失聪人士恢复听力,帮助盲人恢复光感,以及帮助病人止痛。当电刺激施加到运动神经元并引起可控的肌肉收缩时,这种刺激就被称为功能性神经肌肉电刺激(Functional Electrical Stimulation,FES)。在过去的二十年时间里开发了三代FES系统。第一代刺激系统的电路由离散器件组成,安装在中等规模的电路板上,并且运用了各种混合技术。第二代刺激系统利用了微电子技术来减少刺激器尺寸。第三代刺激器系统利用了微电子技术,并且采用各种微型混合表面贴装元件,可以适用于大多数植入场合。本论文提出了一种基于ZigBee协议的无线可植入微刺激器。该设计主要由低功耗微控制器和双运放压控恒流源组成。恒流源能够对特定肌肉释放刺激电流。本文主要内容如下:在阅读了大量国内外文献的基础上,分析可植入微刺激器的现状与发展趋势,提出本文的设计方案。为了减少功耗和减小电路尺寸,精简器件数量是电路设计的重要方法,同时也能够减低系统功耗。在研究与分析可植入微刺激器电路的特点与需求之后,选用了兼容于ZigBee协议的CC2430芯片作为微控制器。针对刺激信号的要求,设计中采用了双运放压控恒流源电路。这是一个微型和低功耗的功能电刺激信号发生电路。对无线可植入微刺激器的电路进行系统集成研究,完成软硬件设计和相应的功能测试分析。探讨了基于FPGA的微刺激器系统,并与无线可植入微刺激器进行比较。
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