基于Cortex-MO+的无线低功耗脑电刺激器的研究与设计
发布时间：2021-01-18 14:16
脑电刺激技术已被广泛应用于脑机接口、神经性疾病治疗等多个研究领域。脑电刺激器的主要发展方向为体积小、功耗低以及具备无线通讯能力。目前的科研过程中缺乏可长期工作的无线低功耗刺激器,其主要原因是难以解决无线通讯与功耗体积之间的技术矛盾,从而严重制约了脑科学相关领域间的研究进展。因此,开发一款具备无线通讯能力的低功耗刺激器具有重要意义。本文以双向恒流脑电刺激器为基础,以无线低功耗为主要目标,提出了一种以功率模式可控的可关断轮询通讯功耗管理策略（Multi-power Mode Turn-off Polling Communication Power Management Strategy,MPPS）为核心的无线低功耗刺激器设计方案。定义了刺激器在不同时段的工作任务、工作状态、各功能模块的功耗模式以及各工作状态的转换方法。设计了刺激器相应的电源、MCU、无线通讯等电路,具体措施为:改双电源供电为单电源供电,选用具备多工作模式的Cortex-M0+芯片作为主MCU,选用具备低功耗工作模式的nRF24L01+作为无线通讯模块。另外,配合MPPS与具体电路设计了相应嵌软代码。所设计的刺激器实样具备无...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
$集成电路方式设计刺激器
更换对受试或患者造成风险，部分研究者利用无线能源刺激电路技术设计研发具??备更高安全系数的刺激器。例如，Ｑｉ?Ｘｕ等人设计的一款全植入式无线能源刺激??器［２６］，如图１．６所示，该刺激器系统由手持数码操作器（ＰＤＡ）、外部控制器、波??形发生器（ＩＰＧ）、剌激电极、电极延长线组成。ＰＤＡ（图１．６（ｃ））与外部控制器通过??无线方式传输数据，外部控制器（图１．６（ｄ））由电池供电，并通过线圈感应为内部的??刺激电极电路提供无线能源与刺激参数。无线能源刺激电路全植入大鼠体内，能??源由外部电路提供，无需电池更换，增加了剌激器的使用安全性。该刺激电路技??术是刺激器研究的另一重要方向，但非本文研究重点，这里只做简单介绍。??国内剌激器的研究重点关注在剌激器的无线通讯方向上，如南京航空航天大??学的壁虎动物机器人遥控刺激系统１２７］、鸽子机器人刺激系统，华中科技大学设计??的基于ＣＣ２４３０芯片的动物机器人遥控导航系统［２８］、浙江大学的植入式无线遥控??遥测系统??＿駆：??图１．７鸽子机器人？??南京航空航天大学设计的一款用于鸽子的基于３Ｇ网络通信的遥控刺激系统??＿如图１．７所示。该系统硬件由Ｔｉｎｙ６４１０核心板和底板构成，使用时，硬件系统??连接上３Ｇ网络
浙江大学硕士学位论文???第１章绪论??浙江大学求是高等学院设计了一款用于大鼠压杆实验和八臂迷宫实验的恒??流刺激器［３１］，如图１．８所示，刺激器利用Ｃ８０５１Ｆ００７作为主板ＭＣＵ、ＢＣ０４蓝牙??模块作为通讯工具，体积３４＊２５＊１４ｔｎｍ，刺激器输出波形、恒流效果、无线通讯??等均满足设计需求，通讯距离２０ｍ，但平均工作电流３０ｍＡ，功耗较大，同样不??能够进行长期实验。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种无线多通道动物神经刺激系统[J]. 刘新林,侯维岩,常雲果. 电子测量技术. 2017(06)
[2]直接神经接口与控制技术[J]. 官金安,林家瑞,赵婕. 国外医学.生物医学工程分册. 2004(06)
[3]低频刺激后海马CA1区场兴奋性突触后电位与群体锋电位的变化[J]. 梁华为,沈岳良,陈志雄,夏强. 生理学报. 2002(05)
博士论文
[1]脑机接口中植入式无线遥控遥测技术的研究[D]. 王鹏.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于丘脑电刺激的大鼠机器人转向控制的研究[D]. 周宏.浙江大学 2015
[2]基于恒流源的大鼠神经刺激系统的研制[D]. 陈希.浙江大学 2014
[3]基于嵌入式系统的动物机器人遥控刺激系统的研制[D]. 朱志坚.南京航空航天大学 2013
[4]基于无线单片机的动物机器人遥控刺激系统研制[D]. 张春帅.南京航空航天大学 2011
[5]基于BCI的壁虎动物机器人遥控刺激系统研究[D]. 李海鹏.南京航空航天大学 2008
本文编号：2985094
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
$集成电路方式设计刺激器
更换对受试或患者造成风险，部分研究者利用无线能源刺激电路技术设计研发具??备更高安全系数的刺激器。例如，Ｑｉ?Ｘｕ等人设计的一款全植入式无线能源刺激??器［２６］，如图１．６所示，该刺激器系统由手持数码操作器（ＰＤＡ）、外部控制器、波??形发生器（ＩＰＧ）、剌激电极、电极延长线组成。ＰＤＡ（图１．６（ｃ））与外部控制器通过??无线方式传输数据，外部控制器（图１．６（ｄ））由电池供电，并通过线圈感应为内部的??刺激电极电路提供无线能源与刺激参数。无线能源刺激电路全植入大鼠体内，能??源由外部电路提供，无需电池更换，增加了剌激器的使用安全性。该刺激电路技??术是刺激器研究的另一重要方向，但非本文研究重点，这里只做简单介绍。??国内剌激器的研究重点关注在剌激器的无线通讯方向上，如南京航空航天大??学的壁虎动物机器人遥控刺激系统１２７］、鸽子机器人刺激系统，华中科技大学设计??的基于ＣＣ２４３０芯片的动物机器人遥控导航系统［２８］、浙江大学的植入式无线遥控??遥测系统??＿駆：??图１．７鸽子机器人？??南京航空航天大学设计的一款用于鸽子的基于３Ｇ网络通信的遥控刺激系统??＿如图１．７所示。该系统硬件由Ｔｉｎｙ６４１０核心板和底板构成，使用时，硬件系统??连接上３Ｇ网络
浙江大学硕士学位论文???第１章绪论??浙江大学求是高等学院设计了一款用于大鼠压杆实验和八臂迷宫实验的恒??流刺激器［３１］，如图１．８所示，刺激器利用Ｃ８０５１Ｆ００７作为主板ＭＣＵ、ＢＣ０４蓝牙??模块作为通讯工具，体积３４＊２５＊１４ｔｎｍ，刺激器输出波形、恒流效果、无线通讯??等均满足设计需求，通讯距离２０ｍ，但平均工作电流３０ｍＡ，功耗较大，同样不??能够进行长期实验。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种无线多通道动物神经刺激系统[J]. 刘新林,侯维岩,常雲果. 电子测量技术. 2017(06)
[2]直接神经接口与控制技术[J]. 官金安,林家瑞,赵婕. 国外医学.生物医学工程分册. 2004(06)
[3]低频刺激后海马CA1区场兴奋性突触后电位与群体锋电位的变化[J]. 梁华为,沈岳良,陈志雄,夏强. 生理学报. 2002(05)
博士论文
[1]脑机接口中植入式无线遥控遥测技术的研究[D]. 王鹏.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于丘脑电刺激的大鼠机器人转向控制的研究[D]. 周宏.浙江大学 2015
[2]基于恒流源的大鼠神经刺激系统的研制[D]. 陈希.浙江大学 2014
[3]基于嵌入式系统的动物机器人遥控刺激系统的研制[D]. 朱志坚.南京航空航天大学 2013
[4]基于无线单片机的动物机器人遥控刺激系统研制[D]. 张春帅.南京航空航天大学 2011
[5]基于BCI的壁虎动物机器人遥控刺激系统研究[D]. 李海鹏.南京航空航天大学 2008
本文编号：2985094
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