植入式電動關(guān)節(jié)的經(jīng)皮控制.pdf

1、植入式電動關(guān)節(jié)系統(tǒng)通過采集神經(jīng)意識信號來控制植入的電動掌指關(guān)節(jié),使掌體癱瘓患者具有掌體的部分功能,提高了患者的自理能力。植入式電動關(guān)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)之一是電機驅(qū)動能量和控制信號的經(jīng)皮傳輸?；陔姶鸥袘?yīng)的經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng),采用體外功率放大器驅(qū)動射頻線圈和體內(nèi)植入線圈諧振接收能量的方式,可以傳輸較大的功率。由于經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于人體,要求具有很高的能量傳輸效率,以減少元件發(fā)熱而燒傷人體組織的可能性和提高系統(tǒng)的便攜性。本文采用理論效率為100

2、％的E類放大器作為經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)射頻線圈的功率驅(qū)動器,設(shè)計了經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)。根據(jù)E類放大器的設(shè)計方程,分析了E類放大器輸出功率與輸入電壓的特性。結(jié)合次級電路,提出了基于E類放大器的經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計方法。通過分析系統(tǒng)中各個元件的損耗與占空比的函數(shù)關(guān)系,提出了通過提高系統(tǒng)輸入電壓和驅(qū)動占空比來提高經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)效率的方法。快速穩(wěn)定的信號傳輸是實現(xiàn)植入式電動指關(guān)節(jié)準(zhǔn)確控制的前提。本文結(jié)合E類放大器參數(shù)方程分析了基于E類放大器的

3、經(jīng)皮信號傳輸方法。體外向體內(nèi)傳輸信號采用調(diào)制E類放大器輸入電壓的方式;體內(nèi)向體外傳輸信號采用阻抗調(diào)制的方式,兩種方式的信號接收均采用包絡(luò)檢波的方式把信號解調(diào)出來。由于采用阻抗調(diào)制信號時,E類放大器短暫偏離最佳工作狀態(tài),難于從理論上分析調(diào)制深度,本文通過Pspice仿真確定了兩種信號傳輸方式的調(diào)制量。本文結(jié)合基于E類放大器的經(jīng)皮能量和信號傳輸理論,設(shè)計了經(jīng)皮能量和信號傳輸系統(tǒng),實現(xiàn)植入式電動關(guān)節(jié)系統(tǒng)的經(jīng)皮控制。采用兩塊鋰電池串聯(lián)的方式為系