本文關(guān)鍵詞：多功能微電流刺激儀的研制與實驗研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代社會生活壓力與工作壓力的增加,各種精神疾病和神經(jīng)性問題困擾著越來越多的人群。相對于傳統(tǒng)的治療方法,使用微電流刺激這一高效、無痛的方法治療精神類疾病正在成為主流。本文中著力研制了一種基于藍牙控制的可穿戴式多功能微電流刺激儀,并用其進行實驗研究。本文所述可穿戴式多功能微電流刺激儀的多功能指:1.具有多種參數(shù)可調(diào),包括刺激電流強度、刺激波形、刺激頻率、刺激脈寬、刺激時間。有助于針對復(fù)雜的精神疾病制定針對性的治療方案;2.與智能手機或具有藍牙功能的智能手表結(jié)合使用。本設(shè)備可通過藍牙模塊接收控制參數(shù)數(shù)據(jù),并為其開發(fā)了一款藍牙控制APP;3.既可進行微電流經(jīng)顱電刺激(Cranial Electrotherapy Stimulation,CES),又可進行微電流神經(jīng)肌肉電刺激(Neuromuscular Electric Stimulation,NMES)。4.恒定電流刺激,電流強度不隨負載的阻值變化而變化,經(jīng)過實際測試,實驗結(jié)果表明實際電流與理論電流之間的最大誤差僅為0.94%。針對本設(shè)備的應(yīng)用場景,本文為此設(shè)備設(shè)計了兩項實驗:微電流經(jīng)顱電刺激有效性驗證實驗、微電流神經(jīng)肌肉電刺激有效性驗證實驗。對微電流經(jīng)顱電刺激實驗得到的刺激前、后的數(shù)據(jù)除了進行腦電圖(electroencephalograph,EEG)功率譜分析外,還將雙因素等重復(fù)方差分析方法應(yīng)用在微電流刺激試驗中,分析結(jié)果表明本設(shè)備的四種刺激波形均能提升腦電α頻段頻譜含量,且提升效果較為顯著(p0.01);對微電流神經(jīng)肌肉電刺激實驗得到的刺激前、后的數(shù)據(jù)進行對比和雙因素等重復(fù)方差分析,分析結(jié)果表明本設(shè)備的四種刺激波形均能提升被試的上臂圍度和肌肉的最大等長收縮力,且提升效果極其顯著(p0.01)。
【關(guān)鍵詞】：可穿戴式微電流刺激儀 經(jīng)顱電刺激 神經(jīng)肌肉電刺激 腦電功率譜分析 雙因素等重復(fù)方差分析
【學(xué)位授予單位】：北京信息科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-11
• 1.3 課題的目的和意義11-12
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 生物電信號14-19
• 2.1 生物電位的基礎(chǔ)知識14
• 2.2 腦電圖知識14-15
• 2.3 腦電圖機的導(dǎo)聯(lián)15-16
• 2.4 肌電圖16
• 2.5 電刺激治療儀的設(shè)計原理16-18
• 2.5.1 電刺激的類型17
• 2.5.2 電刺激與電興奮的基本因素17-18
• 2.6 本章小結(jié)18-19
• 第3章 多功能微電流刺激儀的研制19-31
• 3.1 微電流刺激儀總體設(shè)計19-20
• 3.2 微電流刺激儀硬件設(shè)計20-26
• 3.2.1 5V轉(zhuǎn)負電壓原理20-21
• 3.2.2 5V轉(zhuǎn)正電壓模塊21
• 3.2.3 STC89C54單片機模塊21
• 3.2.4 波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊21-22
• 3.2.5 模擬開關(guān)模塊22-23
• 3.2.6 光電隔離模塊23
• 3.2.7 恒流源模塊23-25
• 3.2.8 CES、NMES選擇模塊25-26
• 3.3 微電流刺激儀程序設(shè)計26-28
• 3.3.1 單片機接收參數(shù)控制數(shù)據(jù)程序26-27
• 3.3.2 波形數(shù)據(jù)獲取程序27-28
• 3.3.3 產(chǎn)生波形程序28
• 3.4 設(shè)備圖及參數(shù)28-30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第4章 微電流CES療法實驗研究31-44
• 4.1 引言31
• 4.2 腦電信號的采集31-32
• 4.3 偽跡去除方法32-33
• 4.3.1 偽跡減法32
• 4.3.2 主成分分析32
• 4.3.3 獨立成分分析32-33
• 4.4 實驗方法33-35
• 4.4.1 實驗前準(zhǔn)備33-34
• 4.4.2 實驗流程34-35
• 4.5 腦電數(shù)據(jù)功率譜估計35-37
• 4.5.1 傅里葉變換35-36
• 4.5.2 功率譜密度36
• 4.5.3 非參數(shù)譜估計法36-37
• 4.6 功率譜估計結(jié)果分析37-38
• 4.7 CES療法的顯著性判斷38-42
• 4.7.1 雙因素重復(fù)方差分析的概念38-39
• 4.7.2 雙因素方差分析的假設(shè)前提39
• 4.7.3 偏差平方和及其分解39-40
• 4.7.4 檢驗方法40-41
• 4.7.5 EXCEL方差分析可重復(fù)雙因素分析41-42
• 4.8 本章小結(jié)42-44
• 第5章 微電流NMES療法實驗研究44-48
• 5.1 引言44
• 5.2 實驗前準(zhǔn)備44
• 5.3 評價指標(biāo)44-45
• 5.3.1 刺激前后上臂圍度變化44
• 5.3.2 雙臂同時屈姿位最大等長收縮力44-45
• 5.4 實驗流程45
• 5.5 NMES刺激波形的選擇45
• 5.6 NMES療法實驗結(jié)果45-47
• 5.6.1 上臂圍度結(jié)果分析45-46
• 5.6.2 最大等長收縮力結(jié)果分析46-47
• 5.7 NMES療法實驗研究總結(jié)47
• 5.8 本章小結(jié)47-48
• 第6章 總結(jié)與展望48-51
• 6.1 全文總結(jié)48-49
• 6.2 對未來工作的展望49-51
• 致謝51-52
• 參考文獻52-55
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果55

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本文編號：560255