试议起搏器植入式喉起搏器与设计

论文导读：走势判断和极值点检测的策略获取触发信号，有效地解决了吞咽、发音和咳嗽等突发性影响的不足。针对不同情况的声带麻痹患者，设计了能产生脉宽、频率和幅度等参数可调的双极性恒流电刺激脉冲发生电路，有效地解决了声带麻痹这一棘手不足。针对植入式喉起搏器长期供能不足，本论文采取无线能量传输和植入式电池结合的方式为喉起搏
摘要：声带麻痹会导致患者呼吸、发声、吞咽功能受到损害，严重情况会使患者因呼吸困难而面对生命危险，一直都没有很好的解决策略。传统治疗策略虽然能在一定程度上改善呼吸，但会对发声、吞咽功能造成损害，难以兼顾。医学探讨者通过实验发现：利用与呼吸同步的电刺激脉冲刺激环杓后肌能使声带麻痹患者声门张大而改善呼吸，并且不会影响吞咽和发声功能。这种治疗声带麻痹的电刺激装置被称为喉起搏器。本论文探讨了喉起搏器治疗声带麻痹的原理，采取植入式胸壁压力传感器提取呼吸信号；根据呼吸信号的特点设计硬件电路对其进行了放大、滤波和去噪处理，获得了干净、完整的呼吸波形；设计了基于MSP430的呼吸信号处理电路，采取走势判断和极值点检测的策略获取触发信号，有效地解决了吞咽、发音和咳嗽等突发性影响的不足。针对不同情况的声带麻痹患者，设计了能产生脉宽、频率和幅度等参数可调的双极性恒流电刺激脉冲发生电路，有效地解决了声带麻痹这一棘手不足。针对植入式喉起搏器长期供能不足，本论文采取无线能量传输和植入式电池结合的方式为喉起搏器提供能量。建立了充电电路和耦合线圈的模型，在模型基础上设计了基于TL494的单端反激式无线充电电路对锂电池进行充电，采取次级反馈的方式制约充电历程，有效地解决了植入式喉起搏器供能不足。针对植入式装置的信息交互不足，采取基于ZigBee的无线通信方式加以解决，并巧妙地利用通信功能实现无线能量传输电路的反馈、制约与监测功能，提升了无线能量传输电路的稳定性和安全性。在喉起搏器的设计历程中还充分考虑了植入式装置的特殊性，采取低功耗的软硬件设计策略和小尺寸的电路。喉起搏器能有效解决声带麻痹这一医学难题，但目前国内对植入式喉起搏器的研制尚未开始，本论文结合项目对植入式喉起搏器进行了探讨和设计，独创性地采取了走势检测和极值点判断以呼吸信号中获取触发信号，并根据先进可靠的Qi无线充电标准设计了可以反馈制约的无线充电电路为喉起搏器提供能量，给声带麻痹患者带来了极大的方便，为其他植入式装置供电不足的解决提供了思路，同时也将会带来巨大的经济效益和社会效益。关键词：喉起搏器论文呼吸信号论文无线能量传输论文无线通信论文声带麻痹论文
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ABSTRACT6-10
第一章 绪论10-17

1.1 背景和作用10-11

1.2 探讨近况11-14

1.3 植入式喉起搏器探讨的主要不足14-16

1.4 本论文的主要工作16-17

第二章 植入式喉起搏器总体设计17-24

2.1 植入式喉起搏器治疗声带麻痹的原理17

2.2 设计难点17-22

2.3 设计要求22

2.4 植入式喉起搏器总体结构22-23

2.5 本章小结23-24

第三章 信号处理与脉冲发生模块设计24-51

3.1 呼吸信号提取24-26

3.

1.1 呼吸信号提取策略24-25

3.

1.2 硅压阻式传感器提取呼吸信号25-26

3.2 呼吸信号处理电路设计26-33
3.

2.1 前置放大电路设计26-29

3.

2.2 陷波电路设计29-31

3.

2.3 滤波电路与二级放大电路31-33

3.3 触发信号产生33-42

3.1 处理电路33-34

3.2 呼吸信号数字处理34-37

3.3 触发信号产生策略37-42

3.4 刺激脉冲发生电路设计42-50

3.4.1 刺激脉冲要求42-43

3.4.2 刺激脉冲产生电路43-47

3.4.3 双电源电路的设计47-49

3.4.4 刺激电极49-50

3.5 本章小结50-51

第四章 无线能量传输和无线通信制约模块设计51-75

4.1 无线充电电路的系统框图51-63

4.

1.1 逆变电路工作原理52-55

4.

1.2 耦合线圈等效模型55-58

4.

1.3 无线能量传输电路的设计58-63

4.2 充电电路的设计63-68
4.

2.1 充电电池64-65

4.

2.2 电池管理技术65

4.

2.3 锂离子充电电路的设计65-68

4.3 无线通信模块设计68-73
4.

3.1 通信方式选择68

4.

3.2 通信电路设计68-70

4.

3.3 软件设计70-73

4.4 本章小结73-75
总结与展望75-77
参考文献77-82
攻读硕士学位期间取得的探讨成果82-83
致谢83-84
附件84