睡眠是一種重要的人體生理現(xiàn)象,優(yōu)質(zhì)的睡眠可以緩解身體疲勞,調(diào)節(jié)人體的生理活動(dòng),對(duì)人體的健康有著十分重要的影響。然而,近年來隨著社會(huì)的發(fā)展,人類承受著越來越大的壓力,失眠已經(jīng)成為一個(gè)影響人們健康的嚴(yán)重社會(huì)問題。傳統(tǒng)治療失眠常采用藥物治療和心理治療,因?yàn)樗幬镏委熡泻艽蟮母弊饔?并且心理治療受到場(chǎng)地的限制,因此尋求一種新的治療失眠的方法,成為當(dāng)前亟待解決的問題。近年來現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使得人們對(duì)腦電波的研究越來越深入,對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用越來越純熟,進(jìn)而催生出一種治療失眠的新方法。電針治療儀是將腦電波的研究成果和現(xiàn)代電子技術(shù)與傳統(tǒng)中醫(yī)針灸有機(jī)結(jié)合在一起,設(shè)計(jì)而成的一種新的治療失眠的儀器。相較于傳統(tǒng)的方法其具有副作用小,可靠,便攜,方便,安全等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)主要完成了以下幾部分的工作:(1)完成了腦電信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦電信號(hào)實(shí)時(shí)高效的采集,并同時(shí)對(duì)腦電信號(hào)做放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等預(yù)處理,為實(shí)驗(yàn)提供可靠的數(shù)據(jù)保證。(2)完成了腦電信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì);采用軟硬件兩種方式對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行處理,以形成對(duì)比。在軟件中實(shí)現(xiàn)了利用小波變換提取腦電信號(hào)中?波和?波,并且實(shí)現(xiàn)了樣本熵算法,用來計(jì)算?波和?波的樣本熵值,將計(jì)算出的結(jié)果與設(shè)定的樣本熵閾值范圍進(jìn)行比較,比較的結(jié)果將對(duì)儀器的狀態(tài)進(jìn)行控制,以此來實(shí)現(xiàn)其自適應(yīng)性;在FPGA上實(shí)現(xiàn)了小波變換的Mallat分解算法,完成了對(duì)腦電信號(hào)中?波和?波的提取。(3)完成了電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì);根據(jù)睡眠腦電中?波和?波的特點(diǎn),在FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多種模式,多種頻率以及振幅和占空比可調(diào)的電針信號(hào),用來刺激人體會(huì)產(chǎn)生更好的治療效果。以上各部分組成了自適應(yīng)電針?biāo)邇x系統(tǒng),不僅實(shí)現(xiàn)了誘導(dǎo)失眠患者進(jìn)入睡眠狀態(tài),而且還實(shí)現(xiàn)了當(dāng)患者處在睡眠狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)對(duì)自身的自適應(yīng)控制。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

信號(hào)采集系統(tǒng)、腦電信號(hào)處理系統(tǒng)、電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖如圖 2.1所示。在系統(tǒng)開啟以后，電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)開始輸出設(shè)定好的波形，以此來刺激失眠患者，誘導(dǎo)失眠患者進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此模塊是根據(jù)腦電信號(hào)中的 波和 波基本節(jié)律設(shè)計(jì)的，輸出的信號(hào)完全模擬睡眠過程中 波和 波的基本節(jié)律，在設(shè)計(jì)的過程中加入多項(xiàng)控制，使得輸出的信號(hào)頻率可改變，相位可控制，幅度和占空比可調(diào)節(jié)。使得輸出的波形信號(hào)具有更好的刺激效果，有效的誘導(dǎo)失眠患者進(jìn)入睡眠狀態(tài)；與此同時(shí)，腦電信號(hào)采集系統(tǒng)也開始運(yùn)行，這部分的主要功能是完成對(duì)腦電信號(hào)實(shí)時(shí)高效的采集，同時(shí)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波等預(yù)處理，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送到下一級(jí)電路的輸入端；腦電信號(hào)處理系統(tǒng)接收到腦電信號(hào)采集系統(tǒng)輸送的信號(hào)后，對(duì)得到的信號(hào)要做以下兩方面的處理：一是采用小波變換中的Mallat 算法完成對(duì)信號(hào)中的 波和 波的提�。欢遣捎脴颖眷厮惴ㄓ�(jì)算 波和 波的樣本熵，并且統(tǒng)計(jì)計(jì)算 波和 波的樣本熵的均值和方差與設(shè)定的閾值范圍做比較，以此來判斷電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)是否持續(xù)運(yùn)行。

圖 2.2 硬件連接電路2.1 腦電信號(hào)采集系統(tǒng)為了后級(jí)電路獲得高質(zhì)量的腦電信號(hào)，這就要求腦電信號(hào)采集模塊能夠高效實(shí)時(shí)的采集腦電信息。濾波電路、放大電路、隔離電路、 AD 轉(zhuǎn)換電路以及一些外部電路構(gòu)成了腦電信號(hào)采集系統(tǒng)。如圖 2.3 所示為腦電信號(hào)采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖。圖 2.3 腦電信號(hào)采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖因?yàn)槟X電信號(hào)低信噪比、微弱等特性，故對(duì)采集系統(tǒng)提出了更高的要求，除了要

采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了能夠采集到高質(zhì)量的腦電信號(hào)連接到大腦上的腦電極采集腦電信號(hào)， 220 Hz的低通濾波次濾波，濾除信號(hào)中的高頻信號(hào)；前置放大電路接收到經(jīng)適當(dāng)?shù)姆糯�。將以上�?jīng)過初步處理的腦電信號(hào)送到 100 Hz波器完成對(duì)信號(hào)的第二次濾波，再次濾除高頻成分。本著計(jì)的過程中加入了隔離電路，實(shí)現(xiàn)了患者和采集系統(tǒng)的隔串口，將信號(hào)傳輸?shù)紽PGA中。號(hào)處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)的作用是處理接收到的腦電信號(hào)。首先，利用小波和 波，然后計(jì)算 波和 波的樣本熵，并且計(jì)算均值和現(xiàn)對(duì)儀器運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)控制。腦電信號(hào)處理系統(tǒng)主要器模塊、下采樣模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、 波和 波樣本熵和方差計(jì)算及比較模塊組成。如圖 2.4 所示為腦電信號(hào)處

【參考文獻(xiàn)】

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1 汪燦華;畢圣昭;何揚(yáng)名;熊雯雯;;嵌入式音樂電針治療儀音樂處方設(shè)計(jì)與療效評(píng)估[J];世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化;2014年10期

2 陳群;鄭日榮;阮經(jīng)文;鄭聲濤;;基于腦電節(jié)律樣本熵的睡眠分期[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2013年07期

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本文編號(hào)：2829417