發(fā)布時間：2018-06-17 18:52

  本文選題：視覺假體 + 無線能量與數(shù)據(jù)傳輸��； 參考：《上海交通大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：視覺假體是一種幫助視覺損傷人士修復(fù)視覺功能的植入式醫(yī)療裝置。該類裝置采集視覺圖像，提取關(guān)鍵視覺信息并進行神經(jīng)編碼，通過植入體內(nèi)的微刺激器對視皮層、視神經(jīng)或者視網(wǎng)膜進行電刺激，誘發(fā)光幻視，實現(xiàn)被植入者的視覺感知。視覺假體的設(shè)計中必須考慮到視覺假體長期植入、隨時攜帶的要求。相關(guān)裝置對于視覺信息的處理、編碼、傳輸?shù)膶崟r性也具有較高的要求。此外，植入裝置的體積還受到嚴格限制。以上要求決定了視覺假體須采用無線傳輸?shù)捏w內(nèi)外供能和通信方案。 為了提高視覺感知效果，視覺假體設(shè)計中傾向增加電刺激電極數(shù)量，目前已知相關(guān)研究中最大電極數(shù)超過1000個。隨著視覺假體電極數(shù)量的不斷增多，體內(nèi)裝置的功耗也將大大增加，體內(nèi)外無線傳輸方案也面臨許多新的問題。一是視覺假體便攜式電源容量有限，內(nèi)部功耗增加將大大減少裝置續(xù)航時間。因此需要高效率利用電源能量的無線傳輸方案。二是視覺假體工作中持續(xù)傳輸較大功率會增加使用局部生物組織的電磁輻射，對長期使用時的生物安全性構(gòu)成潛在的威脅。 針對以上問題，本文提出了一種基于圖像信息的能量可調(diào)節(jié)無線傳輸方案，能夠根據(jù)視覺圖像信息預(yù)測體內(nèi)裝置需要的功率，并及時調(diào)節(jié)無線傳輸?shù)墓β�，實現(xiàn)體外發(fā)射功率和體內(nèi)需要功率的動態(tài)匹配。 本文首先介紹了能量可調(diào)節(jié)無線傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，分析了功率放大器、數(shù)據(jù)調(diào)制和解調(diào)、能量可調(diào)節(jié)發(fā)射電路、接收電路等關(guān)鍵模塊和功能的設(shè)計思路，比較了國內(nèi)外相關(guān)研究，，力求實現(xiàn)適合視覺假體特定應(yīng)用背景的優(yōu)化設(shè)計。其后，本文闡述了基于圖像信息的能量可調(diào)節(jié)無線傳輸方法的流程，并進行了功率預(yù)測的相關(guān)仿真。應(yīng)用仿真結(jié)果，驗證了該方法的效果和意義。最后，本文對已實現(xiàn)的相關(guān)系統(tǒng)進行了測試，包括系統(tǒng)的傳輸能量、效率、執(zhí)行時間等。
[Abstract]:Visual prosthesis is an implantable medical device that helps visually impaired people to repair visual function. The device collects the visual images, extracts the key visual information and encodes the nerve, and stimulates the visual cortex, optic nerve or retina through the microstimulator in vivo to induce optical illusion and realize the visual perception of the implants. The design of visual prosthesis must take into account the requirement of long-term implantation and carrying at any time. The related device has high requirement for the real-time processing, coding and transmission of visual information. In addition, the size of the implant is also strictly limited. The above requirements determine that the visual prosthesis should adopt wireless transmission in vivo and in vitro energy supply and communication scheme. In order to improve visual perception, the design of visual prosthesis tends to increase the number of electrical stimulation electrodes. With the increasing number of visual prosthesis electrodes, the power consumption of devices in vivo will be greatly increased, and the wireless transmission scheme in vivo and in vitro will also face many new problems. First, the portable power supply capacity of visual prosthesis is limited, and the increase of internal power consumption will greatly reduce the life time of the device. Therefore, a wireless transmission scheme with high efficiency using power supply is needed. The other is that the continuous transmission of high power in visual prosthesis will increase the electromagnetic radiation of local biological tissue and pose a potential threat to biological safety in long-term use. In order to solve the above problems, this paper proposes a wireless transmission scheme based on image information, which can predict the power needed by the device and adjust the power of wireless transmission in time. The dynamic matching between the external emission power and the in-vivo required power is realized. This paper first introduces the hardware design of the energy adjustable wireless transmission system, analyzes the key modules and functions of power amplifier, data modulation and demodulation, energy adjustable transmission circuit, receiving circuit, etc. The relative research at home and abroad is compared in order to realize the optimal design suitable for the specific application background of visual prosthesis. Then, the flow of the energy adjustable wireless transmission method based on image information is described, and the simulation of power prediction is carried out. The effectiveness and significance of the method are verified by simulation results. Finally, the system is tested, including transmission energy, efficiency, execution time and so on.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.18

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本文編號：2032090