Современная электроника №3/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2024 тельностью 3,4 мс разделено мульти - плексорами в двух каналах : на 3 бита и , соответственно , 8 бит . Параметры стимуляции задают по первому кана - лу связи , а обмен данными и измере - ния проводят по второму . Так , в услов - ной сети передачи данных удалось настроить и обеспечить синхрониза - цию с помощью внешнего приёмо - передатчика . DOT- устройство разра - ботано таким образом , чтобы его выходные данные стимуляции пере - давались кодом в заключительной части потока данных . Поэтому мож - но посылать команды на генерации в имплантате желаемой частоты , а двухфазные импульсы или последо - вательности импульсов вполне могут запускаться с частотой до 250 Гц . Для частот > 250 Гц , к примеру , для сти - муляции частотой 500 Гц , выбирают соответствующий режим ( последова - тельности импульсов ) во встроенном ПО устройства и запускают функцию с помощью внешнего приёмопередатчи - ка . На рис . 4 представлен метод циф - ровой двунаправленной связи и экс - плуатационные характеристики DOT. Пояснение к рис . 4 . 4a: время при генерации импульсов стимуляции в диапазоне ±6,75…±14,5 В с шагом 250 мВ . Пример эксперимен - тальной последовательности выходных сигналов приёмопередатчика и стиму - ляции имплантата . Приёмопередат - чик запускается последовательностя - ми импульсов длительностью 3,4 мс . Устройство было запрограммировано таким образом , чтобы на стимулирую - щий электрод воздействовали импуль - сы с частотой 500 Гц пачками по 10. Для получения диагностической информации от имплантата в режи - ме реального времени внедрена двух - канальная передача данных : для управления ( вкл / выкл , активации ) магнитным полем обратного рассея - ния ; и этот режим потребляет крайне мало энергии . Так , передатчик сиг - налов активируется для возбужде - ния режима резонанса пленки ME, а затем передатчик деактивируется , но остаточное магнитное поле , генериру - емое при затухании резонанса ME, всё ещё обеспечивает питание импланта - та . Внутренний переключатель режима работы имплантата модулирует ампли - туду отражённого сигнала ( рис . 4b). 4b: иллюстрация , показывающая , как цифровые данные кодируются с помощью пассивного обратного рас - сеяния ME. Если выход плёнки ME активирован в режиме стимуляции , фронт импуль - сов будет более длинным , чем без акти - вации МЕ ( рис . 4d). Способ кодирования битов с имплан - тата . Биты 1 и 0 кодируются путём переключения между короткими ( дан - ные 1) и длинными ( данные 0) после - довательностями . Результирующие биты 0 и 1 разделяются на стороне приёмопередатчика с помощью ана - логовой схемы ( рис . 4d, e). Магнито - электрическая плёнка МЕ , входящая в состав имплантата , возбуждается магнитным полем приёмопередатчи - ка , и тогда поле обратного ( отражён - ного ) сигнала измеряется с помощью дифференциально спаренных катушек датчика , в то время как поле возбужде - ния неактивно . Условная перегрузка на плёнке ME не превышает 40 мс . Циф - ровые данные из последовательности импульсов декодируются по положи - тельному фронту сигнала . 4d: последовательность 1 и 0 битов , используемая для калибровки поро - гового значения для различения двух битов , используется в режиме измене - ний имплантата . 4e: гистограмма , показывающая интегральное напряжение отражён - ного сигнала « отбоя » для битов 1 и 0 с дискредитацией 223 888 битами при расположении имплантата на расстоя - нии 1 см от катушек внешнего приёмо - передатчика . Биты 1 и 0 разделены , их легко отличить от сигнала приёмника . 4f: два положения , в которых устрой - ство способно выдавать двухфазные последовательности импульсов напря - жением 9 В , последовательности из 10 импульсов частотой 500 Гц с напря - жённостью поля 7 мТл на поверхности катушки для формирования соответ - ствующего выходного сигнала стиму - ляции . Расстояние между двумя элек - тродами > 2,5 см , что свидетельствует об относительно большом допуске на смещение устройства в случае воз - никновения двигательной активно - сти пациента , что в принципе важно в условиях операционной . 4g: график экспериментальных результатов двухфазных последова - тельных импульсов напряжением 9…14,5 В , пачек по 10 импульсов часто - той 500 Гц на разном расстоянии от катушек приёмопередатчика с напря - жённостью поля 7 мТл на поверхности катушки . На расстоянии 7,5 мм устрой - ство способно выдавать серии импуль - сов напряжением 14,5 В при площади воздействия 1 см ² и серии импульсов напряжением 9 В при площади 1,8 см ². Беспроводная передача данных обе - спечивает надёжную связь с имплан - татом в условно неконтролируемых средах , таких как медицинская опера - ционная . Эластичный материал плё - нок МЕ обеспечивает устойчивость к их возможному перекосу и деформа - ции при настройке устройства на воз - буждение магнитного поля мощностью 7 мТл ( в пределах допустимых значе - ний ) на поверхности катушки . При генерации импульсов двухфазной сти - муляции напряжением 9 В устройство надёжно работало на участке площа - дью 1,8–2,5 см ² в центре катушки при - ёмопередатчика на расстоянии 7,5 мм от катушки ( измерение по центру верх - ней части устройства ). При генерации импульсов двухфазной стимуляции с максимальной амплитудой 14,5 В устройство надёжно работало на пло - щади 0,78 см ² на расстоянии 7,5 мм от поверхности катушки ( рис . 4g). Такой результат принято считать хорошим в части обеспечения глубины импланта - ции , основанной на известной средней толщине костей свода черепа взросло - го человека в 5,8 мм [5]. О надёжности и безопасности Работа генератора импульсов ока - залась достаточно мощной , чтобы стимулировать кору головного моз - га через твёрдую мозговую оболоч - ку , но важны также аспекты обеспе - чения безопасности использования имплантата . Разработчики подтверж - дают , что устройство сможет безопас - но обеспечить такой же уровень сти - муляции с течением времени , если будет имплантировано постоянно . Чтобы доказать этот параметр пред - метно , использовали в качестве моде - ли свинью , и выбор обоснован тем , что анатомическая структура моз - га свиньи и толщина твёрдой мозго - вой оболочки наиболее соответству - ют анатомии тех же частей у человека . В следующем эксперименте протести - ровали способность DOT- устройства стимулировать неповреждённую твёрдую мозговую оболочку и изу - чали реакцию тканей на протяже - нии времени от нескольких часов до 30 суток . Вот как описывают проце - дуру внедрения имплантата прак - тикующие специалисты . « Опера - ция по имплантации заняла около 20 минут и не предполагала контак -