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,對人體的健康有著十分重要的影響。然而,近年來隨著社會的發(fā)展,人類承受著越來越大的壓力,失眠已經(jīng)成為一個影響人們健康的嚴重社會問題。傳統(tǒng)治療失眠常采用藥物治療和心理治療,因為藥物治療有很大的副作用,并且心理治療受到場地的限制,因此尋求一種新的治療失眠的方法,成為當前亟待解決的問題。近年來現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使得人們對腦電波的研究越來越深入,對現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用越來越純熟,進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)針灸有機結(jié)合在一起,設(shè)計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。本次設(shè)計主要完成了以下幾部分的工作:(1)完成了腦電信號采集系統(tǒng)的設(shè)計;實現(xiàn)了對腦電信號實時高效的采集,并同時對腦電信號做放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等預(yù)處理,為實驗提供可靠的數(shù)據(jù)保證。(2)完成了腦電信號處理系統(tǒng)的設(shè)計;采用軟硬件兩種方式對腦電信號進行處理,以形成對比。在軟件中實現(xiàn)了利用小波變換提取腦電信號中?波和?波,并且實現(xiàn)了樣本熵算法,用來計算?波和?波的樣本熵值,將計算出的結(jié)果與設(shè)定的樣本熵閾值范圍進行比較,比較的結(jié)果將對儀器的狀態(tài)進行控制,以此來實現(xiàn)其自適應(yīng)性;在FPGA上實現(xiàn)了小波變換的Mallat分解算法,完成了對腦電信號中?波和?波的提取。(3)完成了電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計;根據(jù)睡眠腦電中?波和?波的特點,在FPGA上設(shè)計實現(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,用來刺激人體會產(chǎn)生更好的治療效果。以上各部分組成了自適應(yīng)電針睡眠儀系統(tǒng),不僅實現(xiàn)了誘導(dǎo)失眠患者進入睡眠狀態(tài),而且還實現(xiàn)了當患者處在睡眠狀態(tài)時,系統(tǒng)對自身的自適應(yīng)控制。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

信號采集系統(tǒng)、腦電信號處理系統(tǒng)、電針脈沖發(fā)生系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體設(shè)計框圖如圖 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)失眠患者進入睡眠狀態(tài)。此模塊是根據(jù)腦電信號中的 波和 波基本節(jié)律設(shè)計的，輸出的信號完全模擬睡眠過程中 波和 波的基本節(jié)律，在設(shè)計的過程中加入多項控制，使得輸出的信號頻率可改變，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具有更好的刺激效果，有效的誘導(dǎo)失眠患者進入睡眠狀態(tài)；與此同時，腦電信號采集系統(tǒng)也開始運行，這部分的主要功能是完成對腦電信號實時高效的采集，同時對采集到的信號進行放大和濾波等預(yù)處理，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送到下一級電路的輸入端；腦電信號處理系統(tǒng)接收到腦電信號采集系統(tǒng)輸送的信號后，對得到的信號要做以下兩方面的處理：一是采用小波變換中的Mallat 算法完成對信號中的 波和 波的提��；二是采用樣本熵算法計算 波和 波的樣本熵，并且統(tǒng)計計算 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)運行。

圖 2.2 硬件連接電路2.1 腦電信號采集系統(tǒng)為了后級電路獲得高質(zhì)量的腦電信號，這就要求腦電信號采集模塊能夠高效實時的采集腦電信息。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)成了腦電信號采集系統(tǒng)。如圖 2.3 所示為腦電信號采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖。圖 2.3 腦電信號采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖因為腦電信號低信噪比、微弱等特性，故對采集系統(tǒng)提出了更高的要求，除了要

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

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2829417