应用于膀胱功能重建的多通道信号跨皮无线传输系统设计与实验研究

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1、乘兩：ｋ聲硕壬学位论文应用于膀肤功能重建的多通道信号跨皮无线传输系统设计与实验研究专业名称：生物医学工程研巧生姓名：王淑红导师姓名；呂晓迎教授王志功教授ＤＥ别ＧＮＡＮＤＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＢＬＡＤＤＥＲＦＵＮＣＴＩＯＮＲＥＢＵＩＬＤＩＮＧ－ＦＥＳＳＹＳＴＥＭＢＡＳＥＤＯＮＭＵＬＴＩ－ＣＨＡＮＮＥＬＳＩＧＮＡＬＴＲＡＮＳＣＵＴＡＮＥＯＵＳＷＩＲＥＬＥＳＳＴＲＡＮＳｌＶｎＳ別ＯＮＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏ山ｈｅａｓ

2、ｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｙＷａｎｇＳｈｕｈｏｎｇＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｙｐＰｒｏｆ．ＬｉｉＸｉａｏｙｉｎｇａｎｄＰｒｏｆ．ＷａｎＺｈｉｏｎｇｇｇＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｅｄｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａ２０１５ｙ，东南大学学位论文独勒性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究

3、工作及取得的研究。尽我所知，论文中不包成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外含其他人己经发表或撰与过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用一过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＞、占、、＇衣研巧生签名．壬如日期：；申东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｕ采用影印、缩印或其它复制手致保存论文。本人电子文档的内一致。除在保密期内的保密论文外

4、容和纸质论文的内容相，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。研巧生签名：导师签名；期文：兴巧要脊髓损伤是引起神经源性膀脫最常见的原因，尤其在酣髓上脊髓损伤患者中，有相当高的比例会出现膀脫胆尿和排尿双重功能睹碍。伴随着各种植入式医疗电子器件在诊断和治疗领域的不断涌现，基于功能电刺激的膀脫功能重建技术发挥着越来越重要的作一巧。针对国产膀耽功能重建系统在国内市场的空缺，本课题组提出自主研发种用于膀化功能重建系统的祇神经刺激系

5、统。本论文研究内容属于该系绕的子系统，目标是采用一种基于微线圈阵列的多通道信号跨皮无线传输方法将信号从体外传输到体内，通过实验验证系统功能的可靠性与稳定性，为将来的临床植入式应用提供可能。本论文首先根据紙神经刺激系统的整体功能需求，确定了多通道功能电刺激信号跨皮无线传输系统的系统结构、工作原理Ｗ及电路结构，并对系统的工作频率、集成及封装方案进行了探讨设计。本论文接着从电磁稱合模型出发，Ｗ电磁理论为基础，对线圈射频网络进巧了电磁分析。在理论分析的基础上Ｉ完成系统的发射和接收线围的设计与制作，并基于二端口网络

6、模型，应用网络分析仪对线圈的电学参数进行了测试。同时为提高系统的传输效率，选择并联谐振补偿结构对帮合结构进行了优化。本论文进一步对多通道信号跨皮无线传输系统的发射和接收模块的电路进行了设计。、与仿真测试对于体外发射电路，分别对基于模拟乘法器的电路结构晶体振荡器与二通道与口相结合的电路结构Ｗ及基于ＬＣ电容Ｈ点式振荡器电路结构的呈种设计方案进行了仿真分析，经对比后选择第Ｈ种方法作为体外模块的设计方案，用于实现低频信号的调制与功率放大。而对于接收模块选择二极管峰值包络检波电路实现体内无源设计。最后将两部分电路的工作

7、性能进行了联合仿真Ｗ及硬件电路制作后的联合测试，验证出各部分电路均可Ｗ正常工作。本论文在完成各模块的设计后，进行了紙神经刺激系统的联合测试。在对多通道功能电刺激信号跨皮无线传输系统的发射、接收模块进行了封装测试的基础上，联合控制盘模块对紙神经刺激系统不仅在体外进行了相关的模拟实验，包括信号特性实验和不同介质（空气、盐水和猪皮介质）中的不同位置（轴向、径向和角度）失配实验。接着进行了６次活体动物实验，验证了多通道信号跨皮无线传输系統各通道均能够跨过猪皮介质传输单向刺激脉冲信号，并使檐驗左、右腿分别产生伸腿动作

8、，而且实现了通道间基本不产生影响，本论文最后讨论了系统能够工作的位置容昭和信号蒋性指标，Ｗ此验证了紙神经刺激系统的稳定性巧选择性，为将来的实际临床应用打下了基础。关键词：膀脫功能重建；祇神经刺激