功能电刺激器研制及刺激伪迹滤除研究

发布时间：2017-04-15 00:14

  本文关键词：功能电刺激器研制及刺激伪迹滤除研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：依据电极在皮肤内的位置,功能性电刺激可以分为三类：经皮表面电刺激、皮下电刺激和完全植入式电刺激。经皮表面功能性电刺激的明显优势在于非入侵式治疗,基本上无副作用,患者在康复训练中的效果也比较明显,而且此疗法使用起来极为简便,因此患者的普遍接受程度比较高。本次设计完成了每个通道刺激参数均可调节的4通道恒流源输出的低频脉冲功能性刺激器的设计与实现,所研制的刺激器为促进血液循环和纠正足下垂的两种方式可选的刺激器。刺激器的设计是基于C8051F121单片机进行开发的,采用按键和足底压力两种方式来对功能性电刺激器进行开启与关闭的控制,利用MPC1652芯片对Boost升压电路进行了设计,并结合了双向压控恒流技术,得到了在临床中广泛应用的正负相完全对称的双极性刺激波形。刺激器采用了传统的按键和液晶显示相结合的人机交互方式,通过按键可以对刺激器的通道进行选择和各个通道的刺激信号的强度、频率和脉宽进行调节,通过液晶显示可以实时地观测到输出刺激信号的参数。刺激器的每个通道通过电极线与刺激电极相连接,4个刺激通道可以同时单独地进行工作。与以往传统的单通道以及其他的刺激器相比,使用起来比较灵活,在寻求患者的最优刺激参数之后,在进行治疗时可以自主地对电极数量进行选择,也可以分别地对4个通道的刺激参数进行设定。最后,利用了离散的小波变换对带有刺激伪迹的肌电信号进行了刺激伪迹的滤除,为将来以提取肌电信号特征作为反馈量的闭环刺激器研发提供了参考。论文主要分为了六大部分,首先对目前功能性电刺激的国内外发展情况进行了分析与总结；然后通过介绍了相关的理论基础知识,确定了刺激器的输出波形以及参数的范围；基于C8051F121单片机,完成了刺激器的硬件的设计和正负相完全对称的双极性刺激波形的实现；之后,刺激器的软件设计采用了模块化的设计方式,并对软件和硬件系统进行了联机调试,实验结果表明可以对正负相完全对称的双极性刺激波形的强度、频率和脉宽进行调节,达到了本次设计的要求。最后,利用利用了离散的小波变换对带有刺激伪迹的肌电信号进行了刺激伪迹的滤除。
【关键词】：功能性电刺激 足下垂 表面肌电信号 离散小波变换 刺激伪迹滤除
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 功能性电刺激的研究背景及意义10-11
• 1.1.1 功能性电刺激的分类及应用10
• 1.1.2 足下垂的研究背景10-11
• 1.1.3 功能性电刺激纠正足下垂的研究意义11
• 1.2 功能性电刺激器的国内外研究现状11-13
• 1.3 本文的研究意义13-14
• 1.4 研究内容及章节安排14-15
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 章节安排14-15
• 第2章 相关知识基础15-27
• 2.1 功能性电刺激的基本理论15-25
• 2.1.1 神经肌肉兴奋原理15-17
• 2.1.2 功能性电刺激的刺激参数17-19
• 2.1.3 功能性电刺激系统的功能模块19-25
• 2.2 表面肌电信号25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 低频脉冲刺激器的硬件设计27-39
• 3.1 低频脉冲刺激器的总体结构设计27
• 3.2 低频脉冲刺激器的硬件设计27-38
• 3.2.1 C8051F121单片机简介28
• 3.2.2 电源供电模块28-30
• 3.2.3 恒流源输出模块30-32
• 3.2.4 D/A转换模块32-33
• 3.2.5 足底压力检测模块33-37
• 3.2.6 显示模块37
• 3.2.7 按键控制模块37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 低频脉冲刺激器的软件设计及系统调试39-58
• 4.1 软件开发平台及开发语言简介39-40
• 4.1.1 软件开发平台39
• 4.1.2 软件开发语言39-40
• 4.2 PWM脉冲的软件设计40-42
• 4.2.1 PWM波形与PCA原理40-41
• 4.2.2 8位PWM波形的软件设计41-42
• 4.3 D/A转换模块的软件设计42-44
• 4.4 刺激器输出刺激参数的软件设计44-50
• 4.4.1 输出刺激波形的软件设计44-45
• 4.4.2 输出刺激信号脉宽的软件设计45-46
• 4.4.3 输出刺激信号频率的软件设计46-49
• 4.4.4 输出刺激信号强度的软件设计49-50
• 4.5 人机接口的软件设计50-53
• 4.5.1 LCD显示模块的软件设计51-52
• 4.5.2 按键控制模块的软件设计52-53
• 4.6 足底压力检测模块的软件设计53-54
• 4.7 系统调试及实验结果54-57
• 4.8 本章小结57-58
• 第5章 表面肌电信号的刺激伪迹滤除研究58-69
• 5.1 小波变换与多尺度分析59-61
• 5.2 腓骨长肌EMG采集61
• 5.3 功能性电刺激伪迹滤除算法61-65
• 5.3.1 刺激伪迹的探测与定位62-64
• 5.3.2 EMG信号的刺激伪迹滤除64-65
• 5.4 实验结果65-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第6章 结论与展望69-71
• 6.1 工作总结69
• 6.2 研究展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间获奖情况75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张国华;袁中凡;李彬彬;;心音信号特征提取小波包算法研究[J];振动与冲击;2008年07期

  本文关键词：功能电刺激器研制及刺激伪迹滤除研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307184