多功能微电流刺激仪的研制与实验研究

发布时间：2017-07-18 23:18

  本文关键词：多功能微电流刺激仪的研制与实验研究

  更多相关文章： 可穿戴式微电流刺激仪 经颅电刺激 神经肌肉电刺激 脑电功率谱分析 双因素等重复方差分析

【摘要】：随着现代社会生活压力与工作压力的增加,各种精神疾病和神经性问题困扰着越来越多的人群。相对于传统的治疗方法,使用微电流刺激这一高效、无痛的方法治疗精神类疾病正在成为主流。本文中着力研制了一种基于蓝牙控制的可穿戴式多功能微电流刺激仪,并用其进行实验研究。本文所述可穿戴式多功能微电流刺激仪的多功能指:1.具有多种参数可调,包括刺激电流强度、刺激波形、刺激频率、刺激脉宽、刺激时间。有助于针对复杂的精神疾病制定针对性的治疗方案;2.与智能手机或具有蓝牙功能的智能手表结合使用。本设备可通过蓝牙模块接收控制参数数据,并为其开发了一款蓝牙控制APP;3.既可进行微电流经颅电刺激(Cranial Electrotherapy Stimulation,CES),又可进行微电流神经肌肉电刺激(Neuromuscular Electric Stimulation,NMES)。4.恒定电流刺激,电流强度不随负载的阻值变化而变化,经过实际测试,实验结果表明实际电流与理论电流之间的最大误差仅为0.94%。针对本设备的应用场景,本文为此设备设计了两项实验:微电流经颅电刺激有效性验证实验、微电流神经肌肉电刺激有效性验证实验。对微电流经颅电刺激实验得到的刺激前、后的数据除了进行脑电图(electroencephalograph,EEG)功率谱分析外,还将双因素等重复方差分析方法应用在微电流刺激试验中,分析结果表明本设备的四种刺激波形均能提升脑电α频段频谱含量,且提升效果较为显著(p0.01);对微电流神经肌肉电刺激实验得到的刺激前、后的数据进行对比和双因素等重复方差分析,分析结果表明本设备的四种刺激波形均能提升被试的上臂围度和肌肉的最大等长收缩力,且提升效果极其显著(p0.01)。
【关键词】：可穿戴式微电流刺激仪 经颅电刺激 神经肌肉电刺激 脑电功率谱分析 双因素等重复方差分析
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状分析10-11
• 1.3 课题的目的和意义11-12
• 1.4 论文的主要内容及组织结构12-14
• 第2章 生物电信号14-19
• 2.1 生物电位的基础知识14
• 2.2 脑电图知识14-15
• 2.3 脑电图机的导联15-16
• 2.4 肌电图16
• 2.5 电刺激治疗仪的设计原理16-18
• 2.5.1 电刺激的类型17
• 2.5.2 电刺激与电兴奋的基本因素17-18
• 2.6 本章小结18-19
• 第3章 多功能微电流刺激仪的研制19-31
• 3.1 微电流刺激仪总体设计19-20
• 3.2 微电流刺激仪硬件设计20-26
• 3.2.1 5V转负电压原理20-21
• 3.2.2 5V转正电压模块21
• 3.2.3 STC89C54单片机模块21
• 3.2.4 波形数据转换模块21-22
• 3.2.5 模拟开关模块22-23
• 3.2.6 光电隔离模块23
• 3.2.7 恒流源模块23-25
• 3.2.8 CES、NMES选择模块25-26
• 3.3 微电流刺激仪程序设计26-28
• 3.3.1 单片机接收参数控制数据程序26-27
• 3.3.2 波形数据获取程序27-28
• 3.3.3 产生波形程序28
• 3.4 设备图及参数28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 微电流CES疗法实验研究31-44
• 4.1 引言31
• 4.2 脑电信号的采集31-32
• 4.3 伪迹去除方法32-33
• 4.3.1 伪迹减法32
• 4.3.2 主成分分析32
• 4.3.3 独立成分分析32-33
• 4.4 实验方法33-35
• 4.4.1 实验前准备33-34
• 4.4.2 实验流程34-35
• 4.5 脑电数据功率谱估计35-37
• 4.5.1 傅里叶变换35-36
• 4.5.2 功率谱密度36
• 4.5.3 非参数谱估计法36-37
• 4.6 功率谱估计结果分析37-38
• 4.7 CES疗法的显著性判断38-42
• 4.7.1 双因素重复方差分析的概念38-39
• 4.7.2 双因素方差分析的假设前提39
• 4.7.3 偏差平方和及其分解39-40
• 4.7.4 检验方法40-41
• 4.7.5 EXCEL方差分析可重复双因素分析41-42
• 4.8 本章小结42-44
• 第5章 微电流NMES疗法实验研究44-48
• 5.1 引言44
• 5.2 实验前准备44
• 5.3 评价指标44-45
• 5.3.1 刺激前后上臂围度变化44
• 5.3.2 双臂同时屈姿位最大等长收缩力44-45
• 5.4 实验流程45
• 5.5 NMES刺激波形的选择45
• 5.6 NMES疗法实验结果45-47
• 5.6.1 上臂围度结果分析45-46
• 5.6.2 最大等长收缩力结果分析46-47
• 5.7 NMES疗法实验研究总结47
• 5.8 本章小结47-48
• 第6章 总结与展望48-51
• 6.1 全文总结48-49
• 6.2 对未来工作的展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55
• 在学期间发表的学术论文与研究成果55

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本文编号：560255