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研究生:許雅婷
研究生(外文):HSU, YA-TING
論文名稱:用於促進神經修復之電刺激系統暨動物試驗模式
論文名稱(外文):Electrical Stimulator and Animal Testing Model for Promoting Nerve Recovery
指導教授:邱弘緯邱弘緯引用關係
指導教授(外文):CHIU, HUNG-WEI
口試委員:曾乙立陳筱青林致廷
口試委員(外文):TSENG, YI-LICHEN, HSIAO-CHINLIN, CHIH-TING
口試日期:2020-07-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:射頻脈衝高壓電刺激器生醫電子神經修復
外文關鍵詞:Nerve recoveryPulsed radiofrequencyHigh voltage stimulatorBimedical engineering
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本論文分成三大階段,前段為高壓射頻脈衝電刺激器之設計,中段為使用高壓射頻脈衝電刺激器實踐於動物試驗上的實驗過程和結果,後段結合無線傳電技術實踐植入式電刺激器回傳電刺激數值,達到監測的目的。文中所介紹之高壓射頻脈衝電刺激器是運用「細胞電穿孔原理」造成神經細胞短暫失去功能,並改善先前因功率不足而造成電極端電壓差不足等問題。
此高壓脈衝電刺激器將依照功能分別介紹隔離式電源系統、MCU訊號控制系統、D類放大器以及高壓電源系統,加以說明實際量測結果,並將其設計至動物實驗驗證功能和效果。
以動物試驗證實此刺激器可以達到細胞電穿孔原理並以其為基礎進行神經修復測試參數等試驗,用直接量測神經訊號的方式紀錄神經電生理訊號做為參考數據,並藉由使用不同的功率、電壓或時間等參數與對照組做比較。

This paper is divided into three major stages. The first stage is the design of high-voltage radio frequency pulsed electrical stimulator, the middle stage is the experimental process and results of using high-voltage radio frequency pulsed electrical stimulator in animal study, and the latter stage is combined with wireless power transmission technology to implant the electrical stimulation. The device returns the value of the electrical stimulation to achieve the purpose for monitoring. The high-voltage radio frequency pulsed electrical stimulator introduced in this article uses the principle of "cell electroporation" to cause the nerve cells to temporarily lose their function, and to improve the previous problem of insufficient voltage difference at the electrode terminals due to insufficient power.
This high-voltage pulsed electrical stimulator will introduce the isolated power system, MCU signal control system, class D amplifier and high-voltage power system according to the function, explain the actual measurement results, and design it to animal study to verify the function and effect.
Animal studies have confirmed that this stimulator can achieve the principle of cell electroporation and perform nerve repair test parameters and other experiments based on it. The nerve electrophysiological signal is recorded as a reference data by directly measuring the nerve signal, and by using different Parameters such as power, voltage or time are compared with the control group.

摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 4
第二章 神經電刺激概述 5
2.1 神經細系統與傳導 5
2.1.1 神經系統 5
2.1.2 神經傳導 6
2.2細胞電穿孔 7
2.2.1 不可逆性細胞電穿孔 7
2.2.2 可逆性細胞電穿孔 8
2.3脈衝式射頻電刺激 9
第三章 高功率射頻脈衝電刺激器系統 10
3.1 高功率射頻脈衝電刺激器系統 10
3.2 電源系統 11
3.2.1 Buck Converter 11
3.2.2 隔離式直流電源系統 13
3.2.3 高壓直流電源系統 14
3.3 MCU 15
3.3.1 LCD 控制器 17
3.3.2 Timers 17
3.4 D類功率放大器 20
3.4.1 D類功率放大驅動IC 20
3.4.2 D類功率放大線路 21
3.5 高壓射頻脈衝電刺激器成品 22
第四章 植入式藍芽微型電刺激器 24
4.1 植入式藍芽微型電刺激器架構 24
4.2 植入式藍芽微型電刺激器 25
4.2.1 耦合電路 25
4.2.2 整流以及穩壓電路 27
4.2.3 藍芽回傳 28
4.3生物性處理 30
4.4.1 矽膠塑模 31
4.4.2 生物性鍍膜 31
4.4植入式藍芽微型電刺激器成品 32
第五章 動物試驗 34
5.1 電生理訊號量測介紹 34
5.1.1 BSL MP45介紹 34
5.1.2 神經訊號量測 35
5.2 高壓射頻脈衝電刺激器系統電燒測試 37
5.2.1 電燒實驗設計 38
5.2.2 電燒實驗實測 38
5.3 高壓射頻脈衝電刺激器系統神經修復測試 40
5.3.1 神經修復實驗設計 40
5.3.2 神經修復實驗實測 41
5.3.3 神經修復實驗結果 43
5.4 植入式藍芽微型電刺激器測試 58
5.4.1 植入式藍芽微型電刺激器設計 58
5.4.2 植入式藍芽微型電刺激器實測 59
第六章 結論與未來展望 62
6.1 結論 62
6.2 未來展望 62
參考文獻 64


[1] 台灣歐姆龍健康事業股份有限公司。歐姆龍低週波治療器HV-F021。2020年6月25月,取自https://www.omronhealthcare.com.tw/product/TENS/HV-F021/。
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[3] M. E. Sluijter and G.Racz, "Technical Aspects of Radiofrequency," Pain Practice, vol.2, pp.195-200,2002
[4] 2020年6月25月,取自https://www.chhw.mohw.gov.tw/?aid=53&pid=119&page_name=detail&iid=156
[5] Thomas M.Brushart et. al, "Electrical Stimulation Promotes Motoneuron Regeneration without Increasing Its Speed or Conditioning the Neuron," Journal of Neuroscience, Vol. 22, No.15,pp.6631-6638,Aug.1,2002
[6] 2020年6月25月,取自http://www.hksports.net/hkpe/nss_pe/human_body/nerve_cells.htm
[7] Chih-YangHsiao and Kai-WenHuang, "Irreversible Electroporation: A Novel Ultrasound-guided Modality for Non-thermal Tumor Ablation"
[8] Ya-Ting Hsu, Po-Ying Lee1, Yi Ting Lin1 and Yong-Wei Chiu, "Electical neurotomy using a high voltage PRF stimulator"
[9] ON Semiconductor, “1.5 A, Step-Up/Down/Inverting Switching Regulators,” MC34063A datasheet.
[10] MEAN WELL "Isolated DC-DC Converters" PSD-30B-12 datasheet.
[11] STMicroelectronics STM32F746 datasheet
[12] 2020年6月25月,取自 https://os.mbed.com/platforms/ST-Discovery-F746NG/.
[13] 田佳鑫,無線穩壓之植入式藍芽微型電刺激器,碩士論文,國立台北科技大學電子工程學研究所,台北,2018。
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