基于无线传能的脑深部电刺激器设计

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脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)是通过在脑内特定的靶点植入刺激电极进行高频电刺激,改善帕金森病症状、控制癫痫发作、缓解疼痛的一种神经外科治疗方法。   目前临床使用的DBS基本是采用体内电池供电,电池经过几年电量就会耗尽,病人要继续使用就必须重新做手术更换电池,这不仅需要昂贵的手术费,而且有巨大的风险。具有无线电能供电方式的DBS 成为临床所需,引起学者们的关注。   现阶段的无线电能传输方法主要有电磁耦合、体传导、wireless electricity(WiTricity)等。WiTricity是一种全新非辐射的无线电能传输方法,该方法利用磁耦合谐振进行电能传输,与其它方法相比,具有传输距离远、效率高等优点。   本论文对基于WiTricity 方法的DBS系统进行了分析与设计。整个系统主要分为四个模块,分别是体外控制模块、体内刺激模块、无线通信模块、无线电能传输模块。体外控制和体内刺激模块均采用FPGA 芯片实现相关的控制与功能。体外控制模块主要是产生高频能量信号、通过无线通信实现对体内刺激模块控制并接收体内的信息反馈等。体内刺激模块是根据接收到的体外控制信息生成符合要求的刺激信号,并将体内刺激信号的相关参数反馈到体外等。无线电能传输模块是实现基于WiTricity 方法对体内刺激模块进行无线电能供给。无线通信模块采用射频通信方法对体内体外信息进行双向传递。论文对上述四个模块进行了分析与设计,并进行了初步的实验,验证了基于WiTricity 无线电能传输DBS系统实现的可行性。   由于时间有限,目前体内刺激模块的尺寸还无法达到植入型器件的水平,相关工作有待于进一步的研究。
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