Advances in Wireless,Batteryless,Implantable Electronics for Real‑Time,Continuous Physiological Monitoring

This review summarizes recent progress in developing wireless,batteryless,fully implantable biomedical devices for real-time continuous physiological signal monitoring,focusing on advancing human health care.Design considerations,such as biological constraints,energy sourcing,and wireless communication,are discussed in achieving the desired performance of the devices and enhanced interface with human tissues.In addition,we review the recent achievements in materials used for developing implantable systems,emphasizing their importance in achieving multi-functionalities,biocompatibility,and hemocompatibility.The wireless,batteryless devices offer minimally invasive device insertion to the body,enabling portable health monitoring and advanced disease diagnosis.Lastly,we summarize the most recent practical applications of advanced implantable devices for human health care,highlighting their potential for immediate commercialization and clinical uses.

植入式小动物无线监测系统的研究

植入式无线监测系统在现代医学中得到了广泛的应用,尤其是在动物模型实验中。介绍了一种针对小动物心电和体温监测的低功耗无线监测系统:植入式模块采用脉冲位置调制(PPM)作为发射模块,心电信号和体温信号分时复用发射模块;体外接收模块采用了磁芯天线和UTC7642检波芯片,将接收到的信号进行放大、滤波、检波等处理后传送给单片机,再由单片机发送到PC端。

一种低功耗数字式人工关节无线监视系统

提出了一种由压电陶瓷和射频电路供电的低功耗数字式人工关节无线监视系统。该系统监视人工关节的工作情况,通过传感器得到人工关节的异常压力、磨损情况等数据,经过数模转换、存储后,通过射频信号,以无线方式发送至体外电路。对系统的各个部分进行了详细描述。部分电路已经得到流片验证或仿真,测试结果符合系统要求。

小动物监测的植入式低功耗无线系统研究

动物模型是药物开发、药效评价、病理研究中常用的方法。植入式无线系统是动物生理参数监测的常用工具。针对小动物监测系统关键问题,植入模块采用模拟电路实现PPM调制,且多路信号分时复用发射模块,减小了植入部分的体积和功耗。体外接收模块采用了ZN414Z无线电接收芯片和C8051F040微处理器,将接收到的信号解调、处理,并通过串口发送到PC端显示。测量得到包含一路心电和一路温度的植入模块功耗仅60μA,在两节RENATA395钮扣电池供电下连续工作时间达78 d。通过模拟心电信号和SD大鼠体外实验表明:该系统可得到稳定的心电信号。小体积使得系统在小动物监测中具有很大优势。

可用于持续性房颤动物模型的无线植入式电刺激和心电采集系统

快速心房起搏房颤模型是目前研究最多,应用最广的慢性房颤动物模型;根据这种经典模型,设计了一种基于无线通信功能的可植入式电刺激和心电采集系统,该文介绍了系统各部分的硬件结构和软件流程,给出了利用该系统在模拟测试环境和动物试验中得到的结果。经过动物实验验证,该系统可用于引发和实时监测持续性房颤。

基于433 MHz无线植入式起搏系统的研究与实现

为解决在建立快速心房起搏房颤模型时快速起搏系统对通信干扰、通信距离等问题,设计一种基于433MHz无线通信频率进行组建星型网络的低功耗可植入式起搏系统。该系统包括植入式起搏器、程控头和程控软件,起搏器由无线通信模块、起搏模块、心电采集模块、电源管理模块组成,程控头作为星型网络中间节点,经由上位机程控软件程控网络中的起搏器。介绍了系统各部分的硬件设计和软件流程,描述了该系统进行模拟实验和动物试验的结果,结果表明所设计系统和应用方法对快速心房起搏房颤模型是有效且可行的。

人工关节内锆钛酸铅压电陶瓷供能与电路设计

为了利用压电陶瓷作为人工关节无线监视系统的能量来源,从理论上分析了坚硬锆钛酸铅(PZT)陶瓷元件的能量产生特性和等效电路。利用非线性拟合算法计算出等效电路的参数拟合值,并分析了PZT压电陶瓷元件的输入输出特性、输出信号频谱特性以及在植入设备内的位置摆放。仿真结果表明:等效电路参数拟合值是正确的,当4个PZT压电陶瓷元件呈直线摆放时能输出最大能量(约为1.2mW)。通过对PZT陶瓷元件供电的电源电路设计和仿真发现,PZT陶瓷元件的能量能够转换为电路稳定的可用电源。

无线传感器网络在医疗领域的应用

综述医疗领域无线传感器网络的类型和其在患者监护、伤残救助、紧急救援和生物监测等方面的应用，阐述了无线传感器网络技术在医疗领域面临的挑战和需要解决的安全、能耗和可靠性等问题，并展望无线传感器网络的发展前景。

植入式实验动物血糖动态监测装置的设计

目的 设计、研制一种用于实验动物的全植入式血糖浓度检测系统,通过一次植入手术可获得实验动物自然状态下经无线方式传输的动态血糖监测数据.方法 监测系统包括植入体和体外接收端两部分.植入体尺寸设计为11.5 mm×16.0 mm×5.0 mm,不超过实验大鼠体积的1/10.以SOF-SENSOR植入式葡萄糖传感器及其外围三电极伏安测量电路为核心,采用锂电池和稳压芯片构建供电,测量数据通过CC2540低功耗蓝牙系统芯片无线传输至体外.植入体外层包裹医用硅胶材料,以保护电路和提高植入体生物相容性.结果 体外验证实验表明,本系统可在2～34 mmol/L范围较准确地测量葡萄糖浓度（r=0.996 7）,平均标准误差为0.193 mmol/L,灵敏度为9.24 nM（mmol/L）,能够满足设计要求.结论 植入式实验动物血糖动态监测装置体积小,适合植入.体外血糖测量验证实验表明本装置的血糖测量范围、准确性、灵敏度及标准误差等均能满足设计要求.此装置有望为糖尿病病理和药效学研究提供重要的技术支持.