项目名称: 基于心跳能量搜集的低功耗单片集成植入式超声波心脏起搏器的研究

项目编号: No.61204032

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 信息四处

项目作者: 赵博

作者单位: 清华大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 传统的植入式心脏起搏器普遍存在体积和重量偏大、导线的植入和移除风险大、无线充电技术不成熟、随访困难、寿命有限等问题。针对这些问题,本课题拟实现面积小于5 mm×mm的基于心跳能量搜集的低功耗单片集成植入式超声波心脏起搏器,其创新之处和预期目标如下: (1)超声波无线心脏起搏电路的芯片实现,拟消除传统起搏器中植入心脏的导线;心律监测部分的功耗不超过10 μW,超声波发射机的最大功耗(输出功率为-10 dBm时)不超过300 μW。 (2)基于无线充电和心跳能量搜集相结合的功耗优化和电源管理算法,拟使得心脏起搏器的工作寿命达50年以上。 (3)自供能超低功耗唤醒接收机与高数据率主收发机相结合,拟实现超低功耗无线遥测;唤醒接收机的数据率为1 kb/s,功耗不超过10 μW;主收发机的数据率为10 Mb/s,接收模式下功耗不超过200 pJ/bit,发射模式下功耗不超过1 nJ/bit。

中文关键词: 心脏起搏器;心电图;电源噪声;无线充电;收发机

英文摘要: Traditional implantable cardiac pacemakers are with the problems of large volume, heavy weight, danger on implanting and removing of wires, immature wireless-power technology, difficulty on following up, limited lifetime, and so on. To set these problems, we will implement a single-chip low-power implantable ultrasonic cardiac pacemaker based on the heartbeat energy harvesting, and the chip area will be smaller than 5 mm×mm. The innovation and destination of this project can be summarized into following aspects: 1)The realization of the ultrasonic wireless pacemaker on a single chip will eliminate the implanted wires of traditional pacemakers; the power consumption of the heart-rhythm detector will be less than 10 μW, and the maximum power consumption of the ultrasonic transmitter will be less than 300 μW@-10 dBm. 2)The power optimization and management based on the combination of wireless powering and energy harvesting extend the pacemaker's lifetime to more than 50 years. 3)The combination of a self-powered ultra-low-power wake-up receiver and a high-data-rate main transceiver to realize ultra-low-power telemetry; the data rate of the wake-up receiver is 1 kb/s, and the power is less than 10 μW; for the main transceiver, the data rate is 10 Mb/s, whereas the energy consumption is less than 200 pJ/bit at the

英文关键词: Cardiac Pacemaker;electrocardiogram;supply noise;wireless power;transceiver

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