3、无线神经监测与视觉皮层神经假体技术解析

无线神经监测与视觉皮层神经假体技术解析

1. 植入式设备的射频遥测与能量收集

在植入式设备中，射频遥测和能量收集是关键技术。对于数据编码，Modified Miller编码格式易于实现，它可以使用外部输入时钟，也能由芯片内部生成时钟。这种编码格式为每个“1”数据传输两个信号转换，“0”数据则无转换。两电平NRZ信号的传输通过开启连接线圈和地之间电阻的NMOS晶体管来实现，这会调制线圈的阻抗，其变化可在传输线圈上读出。Modified Miller编码方案能使开关电阻负载的有效时间最小化，从而降低功耗，并且对噪声更具容忍性，它不依赖高脉冲的持续时间，而是脉冲的出现。

在替代编码和传输方案方面，数字化数据可通过不同调制技术传输以获得更高性能，但会增加复杂度。使用同一线圈进行功率传输和数据遥测的简单方案存在数据带宽限制，在特定设计中为40 kbps。若需要更高数据速率（如多通道ECoG测量），可在接收器端增加专用读取线圈，并采用替代编码方案，但这会增加复杂度和功耗。此外，优化接收器的解码器性能也能提高数据速率或降低错误率，还可考虑采用同步检测等替代ASK解调的包络检测方案。

为说明编码和解码策略对数据传输质量的影响，在不同数据速率（1 - 10 kbps）下发送和记录了10秒数据。该链路的最高理论数据速率为40 kbps，主要由发射线圈的品质因数决定。数据速率可通过增加功率来降低以维持相同传输距离。研究发现，在较高数据传输速率下，信号变小且更难检测，在10 kbps时，NRZ和Modified Miller数据格式均出现错误，且NRZ数据错误更多，这可能是解码复杂度增加所致。

相干解调是一种更稳健的ASK解调方案，它需要载波信号的锁相副本与接收信号相乘，并进行低通滤