植入式医疗设备的人体通信方法研究

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人体通信是一种利用人体作为信号传输途径的新型非射频无线通信技术,被设计用于进行可穿戴设备和植入式医疗设备网络间的通信。由于人体通信所需的设备体积小,功耗低,不会受到阴影效应影响,通信速率也有一定的保障,十分适合在使用条件苛刻的植入式医疗设备中应用,完成信号由体内向体外传递的功能。因此,本课题提出对植入式医疗设备的人体通信方式进行研究,以探索这项技术在植入式医疗设备通信中的应用前景。主要工作内容及研究成果包括:  (1)建立了人体通信过程的等效电路模型,对人体通信不同耦合方式的信号衰减进行了计算机仿真。分析了电容耦合、电流耦合、正向容阻耦合以及反向容阻耦合四种不同的耦合方式对于信号的影响,为进一步设计人体通信电路提供了理论支持和最优选择。  (2)在计算机仿真的基础上设计实验对不同耦合方式下的植入式医疗设备人体通信衰减进行了测量。结合之前的耦合方式计算结果,对不同耦合方式对信号的影响进行了理论分析,最终确定了正向容阻耦合方式是最适用于进行植入式医疗设备人体通信的。  (3)设计制作了人体通信的发送及接收电路,并结合PIC单片机搭建了半双工通信系统,随后将其植入实验动物体内进行通信测试。结果表明通信系统可利用人体通信方式进行信号的双向传输,证明了人体通信方式在植入式医疗设备通信中的有效性。  综上所述,本文建立等效电路模型进行了理论分析,研究了植入式医疗设备人体通信的最佳耦合方式,并通过设计通信系统和动物实验验证了该方式的可行性。研究结果为植入式医疗设备的通信提供了一种新的方法,为进一步降低植入式医疗设备功耗、减小设备体积提供了可能性。
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