小动物监测的植入式低功耗无线系统研究.pdf

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1、60传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第4期小动物监测的植入式低功耗无线系统研究陈卫红，杨益民，叶树明(浙江大学生物医学工程及仪器科学学院，浙江杭州310027)摘要：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。

2、测量得到包含一路心电和一路温度的植入模块功耗仅60A，在两节RENATA395钮扣电池供电下连续工作时问达78d。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。关键词：植入式；无线遥测系统；实时监测中图分类号：R318．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)04-0060-03Studyonimplantablelow-powerconsumptionwirelesssystemforsmallanimalmonitoringCHENWei-hong．YANGYi-min．YEShu-ming(Sc

3、hoolofBiomedicalEngineering&InstrumentScience，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Animalmodelisasortofcommonmethodfordrugdevelopment，drugeficacyevaluationandpathologicalstudy．Implantablewirelesssystemisacommontoolforphysiologicalparametersmonitoringofanimals．Focusonthekeyproblemso

4、fsmallanimalmonitoringsystem，analogcircuitisdesignedtorealizePPMmodulationandtransmittingmoduleisdesignedastimedivisionmultiplexaccess(TDMA)mode，whichreducesthesizeandpowerconsumptionoftheimplantablemodule．AMradioreceiverZN414ZandC8051F040micro—processorareusedinthedesignofthereceivingmodule，

5、whichcompletesignaldemodulation，signalprocessingandtransmissionanddisplayonPC．ThepowerconsumptionoftheimplantablemodulethatincludesachannelofECGandachanneloftemperatureisonly60p．A．Continuousworkingtimeisupfor78dwhenusingtwoRENATA395aspower．TheexperimentsonsimulativeECGsignalandSDratshowthatth

6、esystemcangetstableECGsigna1．Smallsizemakesthesystemtohaveagreatadvantageinthemonitoringofsmallanimals．Keywords：implantable；wirelesstelemetrysystem；real—timemonitoring0引言在分析了系统使用环境要求和相关研究情况后，提出了用动物模型是研究人体生理、病理、药理的常用工具。模拟电路实现PPM调制方式和四路信号分时复用发射部植入式无线监测系统是研究动物模型的常用方法。植入式分的设计方案。该方案解决了功耗和体积的矛盾，且通过

7、系统植入到动物体内工作，通过无线方式传输数据，不限制模拟心电信号和大鼠体外实验验证了系统的性能。被测者活动，因此，可获得被测者更自然状态下的数据。1系统设计通过对特定生理参数长期监测，可以为器官建模、病理和药植入式无线系统的整体框图如图l所示，系统包括体理研究提供有效的参考。内植入式模块(工作在动物体内)，体外接收模块(通常放20世纪80年代，植入式电子学的概念已被提出。在动物生活环境附近)和Pc(personalcomputer)机。体内经过30多年的发展，有大量研究文献报道了