[發(fā)明專利]基于超大規(guī)模集成電路的神經(jīng)束植入電極的無(wú)線供能及無(wú)線采集系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910190806.0
• 申請(qǐng)日: 2009-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101651369A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王星;彭承琳;鄭小林;田學(xué)隆;侯文生;皮喜田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人體智能假肢康復(fù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于VLSI的神經(jīng)束植入電極的無(wú)線供能及無(wú)線采集系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

人工假肢也稱義肢，它是目前為斷肢、殘肢患者服務(wù)的一項(xiàng)主要的康復(fù)工程。植入式智能假肢的控制離不開(kāi)無(wú)線供能技術(shù)和通信技術(shù)。本發(fā)明旨在為醫(yī)療植入裝置研制無(wú)線能源供應(yīng)VLSI(超大規(guī)模集成電路)芯片，設(shè)計(jì)神經(jīng)弱電信號(hào)的無(wú)線采集系統(tǒng)。由于受到布線、組網(wǎng)、環(huán)境、感染等多方面的限制，傳統(tǒng)的EMG采集技術(shù)已經(jīng)逐漸顯出局限性。隨著神經(jīng)修復(fù)植入技術(shù)的發(fā)展，通信和無(wú)線供能技術(shù)則為神經(jīng)修復(fù)研究提供重要的工程質(zhì)量保證，最終使研究者比較方便、自由地記錄和刺激志愿者的外周運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，擺脫布線的限制；可以有效抑制感染；并在保證檢測(cè)信號(hào)穩(wěn)定的情況下，保證信號(hào)的可靠性，并且降低了系統(tǒng)的功耗。所有的這些優(yōu)勢(shì)，確保研究者能采集到自然、最大程度真實(shí)的EMG信號(hào)，而這才有可能使研究者最終實(shí)現(xiàn)盡可能高水平的假肢訓(xùn)練質(zhì)量。?

目前，國(guó)際上許多生物醫(yī)學(xué)工程研究人員致力于開(kāi)發(fā)肢殘患者手臂運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的康復(fù)工程研究，嘗試將電子修復(fù)裝置應(yīng)用在手臂修復(fù)系統(tǒng)中，通過(guò)修復(fù)肢殘人士的手臂運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能，部分程度地恢復(fù)患者的手臂功能。國(guó)際上的假手研究已經(jīng)取得了很顯著的成果，如Utah/MIT假手、Shadow靈巧手、Cyberhand都離市場(chǎng)應(yīng)用很近。?

上海交通大學(xué)申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00710045624.5、發(fā)明名稱為“電磁軟跟蹤無(wú)線供能裝置”的專利申請(qǐng)，是一種機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的電磁軟跟蹤無(wú)線功能裝置，電壓源與體外無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器、體外微處理器、D/A轉(zhuǎn)換器相連，電壓源輸出端分別與Y向發(fā)射線?圈、X向發(fā)射線圈、Z向發(fā)射線圈相連，姿態(tài)傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器相連，紐扣電池通過(guò)常閉模擬開(kāi)與體內(nèi)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器、體內(nèi)微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器相連，接收線圈的輸出并聯(lián)整流穩(wěn)壓電路，然后與體內(nèi)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)器、體內(nèi)微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器相連。能確保發(fā)射線圈磁力線最多的穿過(guò)接收線圈，使其改善電磁耦合系數(shù)，提高能量傳輸效率，能夠?qū)θ梭w深處的器件，尤其是位置隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)器件進(jìn)行持續(xù)的能量供應(yīng)。上海交通大學(xué)申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00810036568.3、發(fā)明名稱為“用于生物植入體的可控高效能無(wú)線供能裝置”的專利申請(qǐng)，采用單片機(jī)控制模塊產(chǎn)生PWM波控制電壓轉(zhuǎn)換及放大模塊的輸出頻率及效率，是一種體積小、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、頻率可調(diào)，且無(wú)線交流電能傳遞效率高，在醫(yī)學(xué)植入裝置的供能問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳輸。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)為，一套生物植入裝置既能實(shí)現(xiàn)無(wú)線供能，同時(shí)還能進(jìn)行信號(hào)的無(wú)線傳輸；采用超大規(guī)模集成電路VLSI工藝制造電路芯片，為植入電子裝置提供可能性；無(wú)線采集為在體采集老鼠的神經(jīng)束動(dòng)作電位提供技術(shù)可行性。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的假肢實(shí)驗(yàn)研究階段中的神經(jīng)束植入電極在體記錄實(shí)驗(yàn)中需要使用電源導(dǎo)線連接采集電路和需要數(shù)據(jù)導(dǎo)線連接采集電路到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)使在體數(shù)據(jù)采集受到布線的限制、導(dǎo)致感染、不能記錄動(dòng)物活動(dòng)狀態(tài)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等問(wèn)題，提出了一種基于VLSI的神經(jīng)束植入電極的無(wú)線供能及無(wú)線采集系統(tǒng)。所述系統(tǒng)基于射頻的無(wú)線能源傳輸技術(shù)，包括針對(duì)神經(jīng)束植入電極的神經(jīng)束復(fù)合電位采集電路、編碼電路、2ASK調(diào)制電路和2ASK解調(diào)電路，無(wú)線能量發(fā)射電路、采用超大規(guī)模集成電路VLSI工藝的無(wú)線能量傳輸接收電路，一對(duì)耦合線圈構(gòu)成的耦合回路。?

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于VLSI的神經(jīng)束植入電極的無(wú)線供能及無(wú)線采集系統(tǒng)，包括體內(nèi)植入電路裝置、體外電路裝置，所述的體內(nèi)植入電路裝置的一端與植入體內(nèi)的?神經(jīng)束植入電極相連接，所述的體內(nèi)植入電路裝置的另一端與體內(nèi)耦合線圈相連接；所述的體外電路裝置的一端與計(jì)算機(jī)相連接，所述體外電路裝置的另一端與體外耦合線圈相連接。?

所述體內(nèi)植入電路裝置包括神經(jīng)束復(fù)合電位采集電路、編碼電路、2ASK調(diào)制電路和無(wú)線能量傳輸接收電路的整流電路、穩(wěn)壓電路。神經(jīng)束復(fù)合電位采集電路的輸入端與神經(jīng)束植入電極相連，所述的神經(jīng)束復(fù)合電位采集電路的輸出端與編碼電路相連；編碼電路再與2ASK調(diào)制電路相連；數(shù)據(jù)調(diào)制電路的輸出端與體內(nèi)耦合線圈相連；無(wú)線能量傳輸接收電路的輸入端是體內(nèi)耦合線圈，所述無(wú)線能量傳輸接收電路的輸出端，即穩(wěn)壓電路的輸出端為所述植入電路裝置供應(yīng)工作電壓。無(wú)線能量傳輸接收電路的輸入端與2ASK調(diào)制電路的輸出端并聯(lián)。?

體外電路裝置包括2ASK解調(diào)電路和無(wú)線能量傳輸發(fā)射電路；2ASK解調(diào)電路的輸入端與體外耦合線圈相連；無(wú)線能量傳輸發(fā)射電路包括射頻振蕩器、E類功率放大器，所述能量發(fā)射電路的輸出端即功率放大器與體外耦合線圈兩端相連。?