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基于植入式片上系统的便携式医疗设备的发展 摘要：在充分了解当前国际和国内基于植入式片上系统的便携式医疗设备的发展情况的基础上，本文对其中主要部分植入式片上系统进行综述。介绍了植入式便携医疗设备的基本结构模型，讨论了植入式片上系统实现的关键技术、存在的问题以及可能的解决方案。最后展望植入式片上系统以及基于此技术的便携式医疗设备的发展趋势。 关键词：植入式片上系统，便携式医疗设备，发展 The Development of Portable Medical Device Based on Implantable SoC Wang Xu (College of Material Science and Engineering, HuaZhong University of Science and Technology) Abstract: After fully understanding of the international and domestic development of Portable Medical Device based on Implantable SoC, this paper presents the summary of Implantable SoC. This paper comes up with a common infra-structure of Implantable Portable Medical Device and discusses the key techniques to implement a implantable SoC, the existing problems and the possible solutions. At last, we predict the future of Implant SoC and Portable Medical Device on the basis of it. Key Words：Implantable SoC, Portable Medical Device, Development 1.引言： 健康与每个人都息息相关，已成为当今人类社会关注的热点。目前，某些疾病的治疗离不开对患者身体健康情况进行长期的、不间断的数据采集和监控，并在一定程度上实施治疗。例如心脏复苏除颤器，作为治疗心律失常的主要治疗手段，连续监测患者的心律，当监测到心律失常时，该设备会对心脏实施适当的电击，挽救患者生命。[1]这就要求所用的医疗设备尽量不影响患者的正常生活并且有足够强大的功能。因此，便携式医疗器械的设计是在相对的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，如小尺寸与高功能性，低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力之间的取舍。[2] 而植入式片上系统技术的发展使这些看似矛盾的要求成为可能。植入式片上系统，即在生物体或人体内安装一些体表或植入式传感器监测节点，利用传感器网络长时间地收集人体生理数据，[3]植入系统对数据处理后做出恰当的治疗反应，如刺激神经组织等，以恢复或代替某些器官的功能。此外，植入系统当遇到超出自身处理能力的紧急情况时，还应该能够发出警报，提醒患者及周围的人及时做出应急反应。 目前，基于植入式片上系统技术的便携式医疗设备已经有了一定程度的发展，并已经推出相关产品，比如St.Jude医疗用品公司旗下的Advanced Neuromodulation Systems公司推出的Eon脊髓刺激器[2]（如图一），是用于治疗慢性疼痛的可植入装置，向脊髓附近的导体发送微弱的电脉冲，屏蔽或阻断丛神经系统发送到大脑的痛感；SmartPill推出的可吞咽式内窥镜[2]（如图二），进行胃肠道状况的监测，以无线方式向外部数据采集设备发送数据，对患者在检查肠胃过程中造成的创伤极小。 在对当前国际和国内基于植入式片上系统的便携式医疗设备的研究情况进行综合分析后，本文介绍了植入式便携医疗设备的基本结构模型，讨论了植入式系统实现的关键技术、存在的问题以及可能的解决方案，最后，展望了植入式系统以及基于此技术的便携式医疗设备的发展趋势。  图一:Eon脊髓刺激系统 图二：可吞咽式内窥镜  2.植入式便携医疗设备基本结构模型： 根据当前国际和国内关于植入式片上系统的研究，本文总结了基于植入式片上系统技术的便携式医疗设备的基本结构模型，如图三所示。该模型分为体外单元和体内单元两个部分，各部分结构及功能概述如下： 接收器 调制器 片上系统芯片 解调器 计算机 信号发射器 数据接口 数据接口 主传输线圈 接收线圈 发射线圈 体外单元 体内单元 皮肤 信号刺激目标 图三：植入式便携医疗设备基本结构模型 （1）体外单元：体外单元接收器可接收体内单元