功耗： 50mW

第三章 脊髓神经刺激器电路的设计方案

    我们所设计的脊髓神经刺激器电路属于医疗电子仪器的一种，具体来说是微电 池供电的脊髓神经刺激器，这种医疗装置它能够产生频率相对较低的脉冲，然后产 生的脉冲又能对患者指定部位进行功能性电刺激，经过该治疗，可以减轻患者疼痛， 恢复肌无力或者萎缩等患者的运动功能。这种医疗装置的使用须由专业医师手术植 入，并且也必须是神经科的医师或者专门的技术人员来操作参数设定以及调整。目 前使用最广泛的就是植入式脊髓神经刺激器，其他技术还不是很成熟。本章结合射 频能量和微电池两种供电方式，介绍了植入式脊髓神经刺激器的结构。 

3。1  微电池供电的植入式脊髓神经刺激器

3。1。1   微电池供电的植入式脊髓神经刺激器构造

    经过查阅大量相关资料，我们了解到微电池供电的植入式脊髓神经刺激器由以 下几个部分，分别是：控制器，微电池，电极，收发天线，数据接收模块，温度传 感器模块，压力传感器模块，神经刺激器模块，眼孔，填充物和外壳。如图 3-1 所 示是脊髓神经刺激器的结构示意图： 

图 3-1 脊髓神经刺激器的结构示意图

图 3-1 按所示标号被定义为 10 个模块，这些模块分别为：

1、外壳，它的作用是有效隔离脊髓神经刺激器和人体组织，使得两部分不会互 相侵蚀，所必须采用既有生物兼容性又能绝缘稳定性强的物质，这里我们选择陶瓷 并在其内表面镀上金属银。

2、电极，它是植入式脊髓神经刺激器和患者体内组织之间相连接的接口，既然 它有传导作用那就得选用一种既具有生物兼容性，又有良好传导性能的物质，在这 里我们选用铂，电极其实就是两根圆柱体，圆柱体一端套进外壳的通孔，另一端被 称作球头，即连接刺激器和待刺激组织，我们可以用金属陶瓷环对电极进行密封， 而密封材料的主要原料是氧化铝。论文网

3、天线，它的作用是来传输数据信息的，所以用的是金属微带线，2 根天线被 对称地固定在外壳内壁，一端连电极，一端连控制器，数据接收模块以及脊髓神经 刺激器电路模块。

4、微电池，它的作用是为植入式脊髓神经刺激器进行电能供给，它可以是单独 的非充电的微电池，也可以将多个微电池组成阵列来使用。

5、微控制器和脊髓神经刺激模块，前者的作用是控制脊髓神经刺激器的开关或 者通过调节相关参数来改变脊髓神经刺激器的运行状态，后者的作用是产生刺激所 需要的幅度，频率和占空比可调的脉冲。

6、数据接收模块，它的作用是对于外面信号的幅度，频率，占空比，极性等进 行解码 。

7、生物和温度传感器，两者被整合在一个模块上，其中前者的作用是检测患者 体内肌肉组织的生理状态并将其转化为生理参数反馈给数据传输模块，后者的作用 是测量植入式脊髓神经刺激器和患者脊髓内待刺激处周围组织的温度。压力传感器， 它的作用是测量植入式脊髓神经刺激器被植入人体后患处周围的压力变化，有利于 医生对刺激发生时患者状态的观察，防止意外的发生。

8、眼孔，它的作用是为短期内撤走植入式脊髓刺激器提供方便，它可以在两根 电极的任意一个球头上，而且该通孔的中心线是与电极的轴线相垂直的。

9、填充物，它的作用是填补外壳内部各模块之间的空间，使得脊髓神经刺激器 的每一部位稳定，保证刺激器的安全性，物料我们可以选择环氧树脂或者凝胶 。