基于Zigbee通信的植入式神经电刺激系统的研究

目的:研制一种植入式神经电刺激系统。方法:采用Zigbee通信技术和双相恒流刺激产生技术设计系统,利用Zigbee同步时间唤醒技术实现系统的低功耗设计。结果:系统植入电刺激器和外部控制器之间可以双向无线通信,植入电刺激器的刺激强度、频率、脉宽、极性能够可控输出。结论:系统实现了PCB的一体化集成,功耗低,并且刺激输出波形不会因为人体组织负载阻抗的变化而变化,同时可以减小大电流刺激的疼痛感。

多通道植入式神经电刺激系统

开发出一套植入式多通道神经电刺激系统,通过刺激大鼠脑部一些特定区域可实现对大鼠的运动控制.该系统包括远程控制指令发射装置和植入式神经刺激系统两部分.远程发射装置主要包括控制界面(PC机或笔记本电脑上用VC++实现)和无线发射器(用CC2430实现)两部分.植入式神经刺激系统主要包括:无线接收器、脉宽调制到模拟信号转换电路(PWMAC)、压控恒流源以及多路模拟开关.植入式神经电刺激系统采用无线射频单片机CC2430作为微控制单元(MCU),将单片机和无线通信模块集成到一片芯片上,大大减小了体积和重量,体积为20mm×25 mm×3mm,质量为7 g(含可充电锂电池3 g),可稳定工作3小时.脉宽调制到模拟信号转换电路可使不带数模转换(DAC)功能的单片机CC2430也能产生可调电压信号,这些电压信号输入到压控恒流源就可以产生可控的恒流源信号,而可控的恒流源信号经过多路模拟开关电路则可以生成用于神经刺激的可控的双相恒流源信号.大鼠内侧前脑束(MFB)区单侧和第一躯体感觉皮质桶状区(S1BF)左右双侧被选中作为实验中的刺激神经位点,每个神经位点植入一对电极.每对电极作为一个通道与神经刺激系统相连,因此可以通过远程控制指令发射装置实时调节每个通道的电流刺激参数.实验结果表明:合适的电流刺激大鼠的内侧前脑束区可以实现对大鼠的虚拟奖励使之向前行走,合适的电流刺激第一躯体感觉皮质桶状区可以实现对大鼠左转和右转控制.