植入式无线遥测系统设计

论文摘要

植入式无线遥测系统是一种埋置在动物体内的电子设备,用来测量生命体内的生理、生化参数的长期变化与诊断、治疗某些疾病。植入式无线遥测系统可获得被测动物在无限制状态下的生理数据,适合长期测量。植入子的体积、重量、功耗是植入式系统的关键指标,数字无线通信方案功耗过大,FM/AM等模拟通信方案连续载波发射功耗较大,目前该领域尚无现成的电子电路解决方案。论文设计了一套用于大鼠生理参数监测的植入式无线遥测系统。采用多通道脉冲位置调制原理（PPM）,在功耗和体积限制下实现了多路信号实时、连续调制,通过L-C共振天线设计,提高了发射能量。论文主要研究工作如下：1对设计方案进行电路仿真分析、调试优化,得到了整套电路最佳参数,实现了两通道测量系统（一路心电,一路温度）电流消耗仅34uA。2设计了植入电路的各种分割（方形、圆形）以及封装形式（圆柱形、长方体）,实现了两通道系统（一路心电,一路温度）体积仅为1.8cm3。3设计了整套接收电路以及PC显示软件,对整套系统进行联合调试,得到系统性能参数和技术指标。通过8只雄性SD大鼠体内外实验,表明系统可以连续测量心电、体温等信号,且在高频段比国外同类产品效果更优。采用两节纽扣电池RENATA395供电,系统持续工作时间达78天,满足使用需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 植入式电子系统的概念和意义
• 1.1.2 植入式电子系统的优势
• 1.2 研究历史和现状
• 1.2.1 植入式系统概述和分类
• 1.2.2 典型植入式系统和产品
• 1.2.3 植入式系统结构模型和关键问题
• 1.3 研究目标
• 1.3.1 研究对象及特点
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 论文组织结构
• 1.4 本章小结
• 第2章 植入子系统方案设计
• 2.1 供能方式
• 2.1.1 植入式系统供能方式介绍
• 2.1.2 植入子供能方案及允许功耗
• 2.2 信号调制
• 2.2.1 调制的概念
• 2.2.2 调制方式分类
• 2.2.3 各调制方式比较
• 2.2.4 调制方案选择
• 2.3 发射模块设计
• 2.3.1 载波频率选择
• 2.3.2 植入天线设计
• 2.3.3 发射电路设计
• 2.4 植入子封装
• 2.5 系统原理框图
• 2.6 本章小结
• 第3章 植入式遥测系统电路设计
• 3.1 植入子设计原理
• 3.1.1 PPM调制原理
• 3.1.2 电路设计指导
• 3.2 植入电路设计和仿真结果
• 3.2.1 植入子电路设计
• 3.2.2 植入子电路仿真结果
• 3.2.3 元器件选型
• 3.2.4 电路PCB设计
• 3.3 植入电路实物图和调试结果
• 3.3.1 植入电路实物图
• 3.3.2 植入电路调试结果
• 3.4 封装以及心电导线设计
• 3.4.1 封装过程
• 3.4.2 心电导线选材
• 3.5 系统体外模块设计、调试
• 3.5.1 接收电路原理
• 3.5.2 电路实物图以及调试结果
• 3.5.3 信号分析和显示软件设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统验证和分析
• 4.1 系统联合实验
• 4.2 系统性能参数
• 4.2.1 植入部分功耗测试
• 4.2.2 植入部分体积
• 4.2.3 生理参数分辨率
• 4.2.4 发射距离
• 4.3 实验数据
• 4.3.1 模拟实验结果
• 4.3.2 动物实验数据
• 4.4 实验数据分析
• 4.5 实验总结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢