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用于植入式裝置的遙測系統設計
摘要：介紹一種采用脈沖位置調制（ＰＰＭ）的植入式裝置遙測技術，給出了遙測系統電路和數據傳送的幀結構及遙測的原理，指出了實現該系統需注意的問題。關鍵詞：植入式裝置 遙測 編程器 脈沖位置調制
植入式裝置（例如植入式心臟起搏器、神經電刺激器等）的體內植入部分和體外程控器之間進行遙測時，工作距離不超過４０ｍｍ，一般選用電磁耦合方式實現數據的傳送。由于體內植入裝置的能量供應受限制，為了延長其使用壽命，需要系統發送數據時的功耗盡量低。據此，本文設計了一種采用脈沖位置調制（ＰＰＭ）的植入式裝置遙測技術，包括控制單元、耦合單元、發射預處理單元和接收預處理單元。在發送數據時平均功耗很低，且電路簡單可靠，可以減小裝置的體積。
１ 硬件設計思路
硬件電路是采用ＰＰＭ方式進行遙測的物理基礎，由于當前的植入式裝置一般都具有雙向通信功能。因此本文對體內植入部分和體外程控器采用相同的遙測電路結構，如圖１所示。
（１）控制單元
由于體內植入部分對功耗、工作電壓、裝置體積及電路復雜度等因素的嚴格要求，所以采用靜態功耗少、電壓低、功能多、體積小的單片機進行控制。采用軟件實現數據的脈沖位置調制和解調過程。
（２）數據發射單元
來自控制單元的數據信號，驅動能力很弱，無法直接驅動耦合回路將數據發射出去。采用ＭＯＳ開關作為中間級，用來自控制單元的數據信號控制ＭＯＳ開關的開啟和閉合，驅動耦合單元發射瞬間的高壓脈沖。
（３）數據接收單元
接收端接收到的信號由發射端天線的反沖電壓耦合到接收端天線上形成，具有衰減的振蕩拖尾。通過接收單元，把有衰減振蕩的脈沖波形變換成標準的方波信號，使控制單元能夠直接處理。
（４）耦合單元
脈沖信號的發射和接收效果與耦合單元性能有關，本文采用優化的空心短圓柱線圈作為天線。
２ 工作原理
（１）模式切換
如圖１所示，開關Ｐ是Ｐ溝道ＭＯＳＦＥＴ，其柵極Ｇ由ＭＣＵ控制。當柵極Ｇ被設置為低電平時，開關Ｐ導通，此時電路工作在數據脈沖的發射模式；當柵極Ｇ被設置為高電平時，開關Ｐ關斷，這時電路工作在數據脈沖的接收模式。
（２）脈沖的發射
不同于電路比較復雜的諧振回路發射信號，本文中數據信號的發射基于電感升壓原理：當發送端的開關Ｎ（Ｎ溝道ＭＯＳＦＥＴ）導通時，電流流經線圈Ｌ１，電磁能量儲存在線圈Ｌ１中；當Ｎ關斷時，回路截止，線圈Ｌ１感應出瞬間的高壓窄脈沖，緊接著是衰減的振蕩拖尾信號，其中高壓窄脈沖被用作ＰＰＭ信號。接收端通過電磁耦合方式接收信號。
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