無線腦深部開關(guān)電容型刺激器系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著植入式醫(yī)療設(shè)備的遍及和應(yīng)用，在臨床上為減緩帕金森氏病、肌張力障礙以及顫抖等腦部神經(jīng)性疾病而提出的腦深部電刺激器已經(jīng)被證明為一種及有效的治療方法。相比于傳統(tǒng)的在胸腔中植入電池的腦深部電刺激器，無線腦深部刺激器沒有尺寸限制，患者也不會因為胸腔中的電池而產(chǎn)生不舒適感。所以設(shè)計出一種腦深部電刺激器具備無線傳輸、可控性強、安全性高、低功耗和體積小的特點，具有非常重要的研究意義。
　　本文通過對無線腦深部電刺激器系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和原理分析，

2、設(shè)計一種應(yīng)用于DBS的無線開關(guān)電容刺激器(Switched-Capacitor Stimulation，SCS)系統(tǒng)。該刺激器以線圈互感耦合的方式傳輸數(shù)據(jù)和能量，刺激器的體內(nèi)部分包括數(shù)據(jù)接收恢復(fù)模塊、能量接收恢復(fù)模塊、感應(yīng)電容充電模塊以及數(shù)字控制模塊，能有效地直接從感應(yīng)鏈路為存儲電容充電，并且為組織傳輸一定量的存儲電荷，最終產(chǎn)生一個指數(shù)衰減刺激脈沖。在消耗相同的能量情況下，SCS產(chǎn)生的指數(shù)衰減刺激脈沖在激活神經(jīng)組織方面比傳統(tǒng)的方波和斜波

3、更有效。另外感應(yīng)電容充電模塊中的電荷檢測電路可以精確感應(yīng)電容充電器雙向刺激的電荷平衡，電荷平衡電路可以防止電極與組織接觸面的殘余電荷積累而造成的組織損傷。為了進(jìn)一步降低功耗，設(shè)計一種改進(jìn)的帶閾值消除技術(shù)的AC-DC整流電路提供系統(tǒng)電源電壓，滿足刺激器對整流效率的要求。
　　本設(shè)計電路基于SMIC0.18m1-poly6-metal mixed signal CMOS工藝，使用Cadence-Spectre、Cadence-AMS以