经颅微电流刺激仪系统设计

发布时间：2017-08-23 09:25

  本文关键词：经颅微电流刺激仪系统设计

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【摘要】：随着人们的生活及工作压力越来越大,各类精神疾病的患病率呈日渐增多的趋势。根据2013年卫生部门调查表明,我国现有1亿多各类精神障碍者,其中重度精神病人大约有1600万人。面对庞大的患者人群和有限的医疗资源,减少精神障碍疾病发生、让患者合理治疗康复就显得迫在眉睫。经颅微电流疗法是一种通过夹在耳垂上的电极引入微电流直接作用于大脑的技术。通过微电流的刺激,可以增加alpha脑电波活动,增加调节相应激素的浓度,从而达到治疗精神类疾病的目的。由于它是对大脑进行直接刺激,因此对该系统的精度,稳定性及安全性有非常高的要求。本论文设计的微电流刺激系统基于LPC1768主控芯片,包括信号传输及隔离电路,微电流控制模块,脉冲检测模块,扩展通信模块,通道选择模块等部分。采用两块串转并芯片构成12位DA转换,并对信号进行了光电保护隔离,能够达到非常高的刺激精度,同时信号能够进行稳定的传输,并对主控芯片及人体都能起到良好的保护作用；设计了由正相加法器和压控恒流源电路构成的电流控制电路,产生不受负载影响的双向恒定电流输出,能够很好地满足微安级刺激精度,高稳定性的要求；添加了同步脉冲检测模块,能够有效检测脉冲的大小,防止过大的脉冲损伤人的大脑。使用示波器对刺激波形进行检测,显示刺激波形完全符合高精度、稳定的需求。后续再通过脑电图机检测在使用微电流刺激仪前后脑电波的变化,来验证微电流刺激对大脑神经的有益影响。整体设计方案的电路仿真和实际测试结果证明了该系统的可行性和可靠性。
【关键词】：微电流刺激 脑电波 压控恒流 同步脉冲检测
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH772
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• Contents8-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第二章 经颅微电流刺激仪整体方案设计15-19
• 2.1 经颅微电流刺激仪功能需求分析15-16
• 2.2 经颅微电流刺激仪功能整体方案设计16-18
• 2.2.1 系统硬件平台架构16-17
• 2.2.2 系统软件平台架构17-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 带有脉冲检测模块的微电流刺激仪硬件设计19-35
• 3.1 最小系统模块19-22
• 3.2 电源模块22-24
• 3.3 光电隔离及信号传输模块24-26
• 3.4 微电流控制模块26-29
• 3.5 脉冲检测模块29-30
• 3.6 扩展通信模块30-32
• 3.7 通道选择模块32-33
• 3.8 本章小结33-35
• 第四章 经颅微电流刺激仪软件设计35-45
• 4.1 Ken uVision4集成开发环境简介35-36
• 4.2 软件整体结构设计36-44
• 4.2.1 系统初始化36-37
• 4.2.2 串并转换部分37-38
• 4.2.3 串口通信38-40
• 4.2.4 刺激频率、脉宽、强度的设定40-42
• 4.2.5 显示屏部分42-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第五章 系统调试结果与分析45-51
• 5.1 调试的策略与方法45-46
• 5.2 微电流刺激系统的整体调试46-48
• 5.3 微电流刺激系统与FPGA开发板的联调48-50
• 5.4 下一步计划50
• 5.5 本章小结50-51
• 总结与展望51-53
• 参考文献53-57
• 攻读学位期间发表论文57-60
• 致谢60

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