基于FPGA的多功能经颅直流电刺激仪的设计
发布时间：2020-12-02 14:05
经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation,tDCS）是一种通过微弱直流电流刺激大脑皮层进而调节神经可塑性的非侵入性神经刺激技术。tDCS可引起皮层双相的、极性依赖性的改变,目前该技术已成为神经科学、神经康复医学、神经病学的研究热点。研究表明,tDCS可显著提升学习记忆能力。认知功能障碍患者与正常人的脑电复杂度（Lemple-Zie Complexity,LZC）存在一定差异性,因此,通过电极记录的脑细胞群的自发性、节律性电活动的EEG信号可以作为实施tDCS后刺激效果的重要评价指标。本文所开发的基于FPGA的多功能经颅直流电刺激仪,不仅实现了刺激功能,而且完成了脑电监测分析功能。该仪器以FPGA芯片EP2C8Q208C8N为硬件控制核心,利用VHDL语言进行编程。通过无线蓝牙接收到基于LabVIEW平台的上位机传输来的刺激波形参数和控制指令,驱动FPGA生成强度、波形类型、频率、占空比等参数可调的数字波形,然后通过D/A转换电路将数字信号转换成模拟信号,最后通过压控恒流源电路输出恒定电流作用于人体靶区域。同时利用一参考电阻获取流经负...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
经颅直流电刺激原理
脑电信号常用的分类方法，根据频率不同可以段[17]：波：频率范围 1～4Hz，振幅约 20～200uv。婴，成人在极度疲劳、昏睡或麻醉状态下也会出现θ 波：频率范围 4～8Hz，振幅约 100～150uv。少郁症和精神病患者也会出现 θ 波，正常成年人波：频率范围 8～14Hz，振幅约 20～100uv。安静闭目状态下即会出现 波，睁眼或受到光等β 波：频率范围 14～30Hz(其中 14～19Hz 为 β10uV。安静闭目时，主要在额叶出现。同时人在下均会出现 β 波。所以 β 波的出现可以指示大脑γ 波：频率范围为 30～60Hz，经常出现的区域为型的 EEG 波形如图 1.2 所示。
重庆大学硕士学位论文5615 的内部结构如图 2.10 所示，主要部件包括：DAC 电路、16 位移位寄存器、上电复位电路、控制电路和电压跟随器等。器用于接收串行二进制数据，同时该寄存器还引出了一个 DOU6 位移位寄存器中的 10 位数据并行移入 10 位 DAC 寄存器，1数据传输到 DAC 转换电路中，根据 REFIN 的参考值进行数模个 2 电路输出 2 倍于参考电压的模拟电压信号，芯片利用电压提供高达 10MΩ 的输入阻抗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多参数可调经颅微电流刺激仪的研制和基于脑电的效果评测[J]. 杨虎,汪毓铎,陈新华,殷胜勇,巫彤宁. 中国生物医学工程学报. 2015(06)
[2]经颅电刺激—一项具有发展前景的脑刺激技术[J]. 关龙舟,魏云,李小俚. 中国医疗设备. 2015(11)
[3]经颅直流电刺激的研究进展[J]. 吴春薇,谢瑛. 中国康复理论与实践. 2015(02)
[4]重复经颅直流电刺激对阿尔茨海默大鼠学习记忆能力的影响[J]. 俞雪鸿,温惠中,张运明,黄晓倩,唐媛恬,田学隆. 第三军医大学学报. 2015(05)
[5]基于ADS1298与FPGA的高性能脑电信号采集系统[J]. 谢宏,谢涛. 现代电子技术. 2013(11)
[6]多通道经颅交流电刺激仪的设计[J]. 刘光启,吴祖河,卓子寒,康鑫,唐劲天,江少锋. 中国医学物理学杂志. 2013(03)
[7]基于ADS1298与WiFi的脑电信号采集与传输系统设计[J]. 谢宏,董洋洋,姚楠,颜林. 现代电子技术. 2013(06)
[8]经颅微电流刺激对脑电波的增强效应[J]. 杨启辉,吴效明. 中国医学物理学杂志. 2011(06)
[9]Altium Designer软件在印刷电路板设计中的应用[J]. 牛耀国,朱朝霞,芮新芳. 电子科技. 2011(08)
[10]经颅微电流刺激仪的设计及其对α脑电波作用的研究[J]. 杨启辉,吴效明. 医疗卫生装备. 2011(08)
博士论文
[1]基于脑电信号的认知动力学系统研究——线性/非线性方法及动态时—频—空分析[D]. 缪晓波.重庆大学 2004
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集控制系统设计[D]. 李博志.西安电子科技大学 2015
[2]经颅直流电刺激仪的设计及动物实验研究[D]. 俞雪鸿.重庆大学 2015
[3]基于LabVIEW的生理电信息数据采集检测系统[D]. 王丽芳.燕山大学 2014
[4]基于FPGA的脑电信号采集系统设计[D]. 聂云杰.济南大学 2012
[5]颞叶癫痫大鼠认知功能改变与脑电的相关性研究[D]. 李金坤.电子科技大学 2011
[6]针对正弦余弦计算的CORDIC算法优化及其FPGA实现[D]. 孔德元.中南大学 2008
[7]植入式神经肌肉电刺激器的电路研究[D]. 冯正权.重庆大学 2007
[8]基于FPGA的脑电信号采集系统的设计[D]. 侯俊钦.安徽大学 2007
本文编号：2895429
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
经颅直流电刺激原理
脑电信号常用的分类方法，根据频率不同可以段[17]：波：频率范围 1～4Hz，振幅约 20～200uv。婴，成人在极度疲劳、昏睡或麻醉状态下也会出现θ 波：频率范围 4～8Hz，振幅约 100～150uv。少郁症和精神病患者也会出现 θ 波，正常成年人波：频率范围 8～14Hz，振幅约 20～100uv。安静闭目状态下即会出现 波，睁眼或受到光等β 波：频率范围 14～30Hz(其中 14～19Hz 为 β10uV。安静闭目时，主要在额叶出现。同时人在下均会出现 β 波。所以 β 波的出现可以指示大脑γ 波：频率范围为 30～60Hz，经常出现的区域为型的 EEG 波形如图 1.2 所示。
重庆大学硕士学位论文5615 的内部结构如图 2.10 所示，主要部件包括：DAC 电路、16 位移位寄存器、上电复位电路、控制电路和电压跟随器等。器用于接收串行二进制数据，同时该寄存器还引出了一个 DOU6 位移位寄存器中的 10 位数据并行移入 10 位 DAC 寄存器，1数据传输到 DAC 转换电路中，根据 REFIN 的参考值进行数模个 2 电路输出 2 倍于参考电压的模拟电压信号，芯片利用电压提供高达 10MΩ 的输入阻抗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多参数可调经颅微电流刺激仪的研制和基于脑电的效果评测[J]. 杨虎,汪毓铎,陈新华,殷胜勇,巫彤宁. 中国生物医学工程学报. 2015(06)
[2]经颅电刺激—一项具有发展前景的脑刺激技术[J]. 关龙舟,魏云,李小俚. 中国医疗设备. 2015(11)
[3]经颅直流电刺激的研究进展[J]. 吴春薇,谢瑛. 中国康复理论与实践. 2015(02)
[4]重复经颅直流电刺激对阿尔茨海默大鼠学习记忆能力的影响[J]. 俞雪鸿,温惠中,张运明,黄晓倩,唐媛恬,田学隆. 第三军医大学学报. 2015(05)
[5]基于ADS1298与FPGA的高性能脑电信号采集系统[J]. 谢宏,谢涛. 现代电子技术. 2013(11)
[6]多通道经颅交流电刺激仪的设计[J]. 刘光启,吴祖河,卓子寒,康鑫,唐劲天,江少锋. 中国医学物理学杂志. 2013(03)
[7]基于ADS1298与WiFi的脑电信号采集与传输系统设计[J]. 谢宏,董洋洋,姚楠,颜林. 现代电子技术. 2013(06)
[8]经颅微电流刺激对脑电波的增强效应[J]. 杨启辉,吴效明. 中国医学物理学杂志. 2011(06)
[9]Altium Designer软件在印刷电路板设计中的应用[J]. 牛耀国,朱朝霞,芮新芳. 电子科技. 2011(08)
[10]经颅微电流刺激仪的设计及其对α脑电波作用的研究[J]. 杨启辉,吴效明. 医疗卫生装备. 2011(08)
博士论文
[1]基于脑电信号的认知动力学系统研究——线性/非线性方法及动态时—频—空分析[D]. 缪晓波.重庆大学 2004
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集控制系统设计[D]. 李博志.西安电子科技大学 2015
[2]经颅直流电刺激仪的设计及动物实验研究[D]. 俞雪鸿.重庆大学 2015
[3]基于LabVIEW的生理电信息数据采集检测系统[D]. 王丽芳.燕山大学 2014
[4]基于FPGA的脑电信号采集系统设计[D]. 聂云杰.济南大学 2012
[5]颞叶癫痫大鼠认知功能改变与脑电的相关性研究[D]. 李金坤.电子科技大学 2011
[6]针对正弦余弦计算的CORDIC算法优化及其FPGA实现[D]. 孔德元.中南大学 2008
[7]植入式神经肌肉电刺激器的电路研究[D]. 冯正权.重庆大学 2007
[8]基于FPGA的脑电信号采集系统的设计[D]. 侯俊钦.安徽大学 2007
本文编号：2895429
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