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用于植入式裝置的遙測系統(tǒng)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(tǒng)電路和數(shù)據傳送的幀結構及遙測的原理，指出了實現(xiàn)該系統(tǒng)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(xiàn)數(shù)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(tǒng)發(fā)送數(shù)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(fā)射預處理單元和接收預處理單元。在發(fā)送數(shù)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(tài)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(xiàn)數(shù)據的脈沖位置調制和解調過程。
（２）數(shù)據發(fā)射單元
來自控制單元的數(shù)據信號，驅動能力很弱，無法直接驅動耦合回路將數(shù)據發(fā)射出去。采用ＭＯＳ開關作為中間級，用來自控制單元的數(shù)據信號控制ＭＯＳ開關的開啟和閉合，驅動耦合單元發(fā)射瞬間的高壓脈沖。
（３）數(shù)據接收單元
接收端接收到的信號由發(fā)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(fā)射和接收效果與耦合單元性能有關，本文采用優(yōu)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(shù)據脈沖的發(fā)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(shù)據脈沖的接收模式。
（２）脈沖的發(fā)射
不同于電路比較復雜的諧振回路發(fā)射信號，本文中數(shù)據信號的發(fā)射基于電感升壓原理：當發(fā)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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