采用间歇供电的人工关节无线监视系统关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    60906010
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    陈虹
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    F0402.集成电路设计
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

植入人工关节由于长期承受运动应力易导致骨溶解、磨损和松动等情况，严重影响了病人的生活质量和健康。本项目利用压电陶瓷材料能将机械能转化为电能的特点，设计压电陶瓷间歇供电电路取代寿命有限的传统电池，并采用微电子技术在植入关节与计算机之间建立一个能量和压力数据传输的无线通道，帮助医生及时发现由于压力造成植入人工关节错位和松动等问题，及早采取措施减少病人痛苦。研究包括压电陶瓷间歇供电技术和符合项目需求的低功耗电源电路、微处理器、模数变换电路及射频电路设计技术。本项目研发出的人工关节无线监测系统，包括人工关节内数模混合电路和体外射频收发电路。该研究成果为植入人工关节与计算机交互控制建立了技术支撑平台，能早期发现并预防人工关节出现的问题。该成果可以广泛应用于人工关节研究、设计和使用领域，对推动医疗设备的智能化具有重要意义。

结项摘要

膝关节置换术是解决膝关节患者痛苦的重要手段。成功的膝关节置换术能使植入关节为患者服务十到二十年，而不成功的手术将导致植入关节发生骨溶解、磨损和松动等情况，病人需做二次翻修手术，给病人带来了更多的痛苦。决定手术成功的重要因素是能否保证植入关节的韧带平衡，即人工关节的受力平衡。而本项目的目的就是设计术中压力平衡无线检测系统，辅助医生在术中进行准确判断确保手术的成功。具体研究内容为：（1）研究压电陶瓷材料将机械能转化为电能的特点，设计压电陶瓷间歇能量获取电路；（2）研究低功耗数字电路技术，包括异步电路技术和亚阈值电路技术；（3）研究低功耗的模数转换电路；（4）研究数模混合的电路设计技术；（5）研究系统集成技术，包括软硬件结合技术、系统外壳设计与密封技术等。目前已经分别完成了低功耗微控制器电路、模数转换电路以及模数混合的单芯片电路设计。系统集成的方案已经应用于临床试验研究，得到了医生的好评。.本课题在重要学术期刊和国际会议上发表了18篇论文，已被SCI收录2篇、被EI收录16篇、被ISTP 收录7篇。我们也申请5项中国发明专利和1项美国专利；并建立了一只完整的科研队伍，培养了6名研究生，2名博士生。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（12）
专利数量（6）
A light-powered subthreshold microprocessor
光供电亚阈值微处理器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Semiconductors
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Ming Liu;Hong Chen;Chun Zhang;Changmeng Li;Zhihua Wang
  • 通讯作者：
    Zhihua Wang
人工膝关节置换术中压力平衡测量装置
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    传感器与微系统
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    万维逸;陈虹;刘鸣;唐竟;张春;王志华
  • 通讯作者：
    王志华
亚阈值32位数据通路设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    清华大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘鸣;陈虹;贾晨;王志华
  • 通讯作者：
    王志华
Low-Power Circuits for the Wireless Ligament Balance Measurement System in TKA
TKA 无线韧带平衡测量系统的低功耗电路
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Analog integrated circuit and signal processing
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Hong Chen;Ming Liu;Chun Zhang;Zhihua Wang
  • 通讯作者：
    Zhihua Wang
An ultra-low-power 1Kb Sub-threshold SRAM in 180nm CMOS Process
采用 180nm CMOS 工艺的超低功耗 1Kb 亚阈值 SRAM
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Semiconductors
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Ming Liu;Hong Chen;Changmeng Li;Zhihua Wang
  • 通讯作者：
    Zhihua Wang

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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈虹;勒慧敏;邹卫平;孙鹏远
  • 通讯作者：
    孙鹏远
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    胡云峰;陈虹;刘明星;许芳;Hu Yunfeng1,2,Chen Hong1,2,Liu Mingxing2,Xu Fang2(;2 Department of Control Science;Engineering,Ji
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    Engineering,Ji
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    厉彦忠

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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