《智能脑波仪系统硬件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能脑波仪系统硬件设计（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中北大学学位论文智能脑波仪系统硬件设计摘要本文提出了一种将传统的针刺规律与有节奏的声光刺激相结合的脑波同步诱导方法，研究了声光刺激与低频电脉冲刺激的治疗机理，确定了仪器的设计参数，并以此作为设计智能脑波仪系统的必要理论基础。本文主要完成智能脑波仪系统的硬件电路设计，包括：参数要求、方案确定、硬件设计、系统可靠性设计及与软件设计相结合进行系统调试。本文参阅大量文献，结合当前脑波音乐波形合成方式，提出了一种新型脑波诱导音频信号波形合成方法：即采用治疗频率的正弦波来对一定频率的载波进行幅度调制，生成调幅波，然后使用模拟开关对该调幅波进行开、关控制，经滤波后得到双声道治疗音频信号。在低频电脉冲升压电路
2、的设计上，创新采用脉冲变压器反接的方式进行升压，既达到了脉冲升压的目的，又实现了输入输出电路的电气隔离，很好的保证了电极治疗对人体的安全性。软硬件联调证明，该方案切实可行，达到了预期的设计目标，为脑波治疗仪器的设计提供了一个较好的解决方案。关键字：智能仪器，单片机，诱发脑电波，脑波同步，抗干扰中北大学学位论文H a r d w a r eD e s i g no nS y s t e mo fB r a i n w a v eT h e r a p e u t i cI n s t r u m e n tA B S T R A C TT h i st h e s i sp r o p o s
3、e san e wi n d u c t i o nm e t h o do fB r a i n w a v eE n t r a i n m e n tw h i c hc o m b i n e st h et r a d i t i o n a la c u p u n c t u r ew i t hr h y t h m i ca c o u s t o - o p t i cs t i m u l a t i o n ，s t u d i e st h et h e r a p e u t i cm e c h a n i s mo fa c o u s t o o p t i
4、cs t i m u l a t i o na n dl o w f r e q u e n c ye l e c t r i c a lp u l s es t i m u l a t i o n ，a n dd e t e r m i n e st h ed e s i g np a r a m e t e r so ft h et h e r a p e u t i cI n s t r u m e n t A n dt h e nw ed e s i g nt h ei n t e l l i g e n tB r a i n w a v eT h e r a p e u t i cI
5、 n s t r u m e n ts y s t e mb a s e do nt h ea b o v es t u d y I nt h i st h e s i s ，w em a i n l yd e s i g nt h eh a r d w a r ec i r c u i to ft h ei n t e l l i g e n tB r a i n w a v eT h e r a p e u t i cI n s t r u m e n ts y s t e m ，w h i c hi n c l u d e sp a r a m e t e r so ft h et h
6、e r a p e u t i cI n s t r u m e n t ，s c h e m ed e c i s i o n ，h a r d w a r ed e s i g n ，t h er e l i a b i l i t yd e s i g no ft h es y s t e ma n dt h es y s t e md e b u g g i n gc o m b i n e dw i t ht h es o f t w a r ed e s i g n A f t e rr e f e r r i n gt om a n yr e f e r e n c e s ，t
7、 h et h e s i sp r o p o s e san e wm e t h o do fB r a i n w a v eE n t r a i n m e n ta u d i ow a v e f o r ms y n t h e s i sc o m b i n e dw i t l lt h ec u r r e n tw a y s ，w h i c hm o d u l a t e st h ea m p l i t u d eo ft h ec a r d e rb yt h eu s eo ft r e a t m e n ts i n e w a v ef r e
8、 q u e n c yt og e n e r a t ea m p l i t u d em o d u l a t i o ns i g n a l s ，c o n t r o l st h e m 嘶t ha n a l o gs w i t c h e s ，a n dt h e na c q u i r e st h ed u a l - c h a n n e la u d i os i g n a lb yt h eu s eo ff i l t e rc i r c u i t I nt h ed e s i g no fb o o s tc i r c u i t ，w
9、ei n n o v a t es e l e c tt h er e v e r s ep u l s et r a n s f o r m e rs t e p u pm a n n e rw h i c hn o to n l ya c h i e v e st h ep u r p o s eo fp u l s es t e p u pb u ta l s ot h ee l e c t r i c a li s o l a t i o no fi n p u ta n do u t p u tc i r c u i t s B yt h i sw a y , w ec a ne n
10、 s u r et h et r e a t m e n to fe l e c t r o d ei ss a f ef o rh u m a n S o f t w a r ed e b u g g i n gc o m b i n e dw i t ht h eh a r d w a r ec i r c u i tp r o v e st h a tt h i sp l a ni sp r a c t i c a la n df e a s i b l e ，h a sa c h i e v e dt h ea n t i c i p a t e dp r o j e c to b j
11、 e c t i v e ，p r o v i d e dag o o ds o l u t i o nf o rt h ed e s i g no fb r a i n w a v et h e r a p e u t i ci n s t r u m e n t K e yw o r d s ：I n t e l l i g e n tI n s t r u m e n t ，M C U ，E P , B r a i n w a v eE n t r a i n m e n t ，A n t i - ja m m i n g原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下
12、，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期12 象：翻：望日期：! Z 名! 主g ：望关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅：学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密后
13、遵守此规定) 。签名：导师签名：日期：! ! 笨! 主囵2 旦日期：中北大学学位论文1 1 问题的提出及其研究意义1 1 1 问题的提出1 绪论随着生活节奏的日益加快，当人们长时间面对生存与竞争的压力、失意与失落的苦涩、繁重的学业、决定人生前途命运的高考和寻求就业之路等压力时，失眠、抑郁症、焦虑症、神经衰弱、精神障碍等一系列精神疾病如同“隐形杀手”正威胁着人类，它严重干扰了人们的正常工作，影响了人们的生活质量和身心健康，轻者使患者倍受折磨、重者使患者苦不堪言，甚至轻生自杀【l 】。据卫生部近期健康调查，中国约有2 2 亿人的神经系统处于失衡状态且每年呈上升趋势，我国有7 5 的人处于亚健康状态
14、，神经系统失衡所引发的疾病在我国疾病总负担中排名首位，约占疾病总负担的2 5 ，2 0 0 4 年世界卫生组织资料显示，神经系统疾病目前已成为世界上第四大顽疾，而在未来几年中将仅次于心脑血管病名列第二。传统的治疗手段和各种药品、保健品虽有治疗疾病、康复机体和健身的效果，但易引起各种副作用，且常常忽视在疾病治疗中生理与心理的辨证关系，忽视心态和情绪对疾病的影响，治疗效果并不理想【2 】。基于此，我们开发了智能脑波仪系统，它依据脑波同步及经络平衡原理，将特殊编制的声、光信号及低频电脉冲，分别作用于人体的耳、眼、和相关经络穴位，利用声、光信号频率( 节律) 变化，影响、调节人体的脑电活动水平及兴奋水
15、平，从而减轻焦虑紧张、缓解压力、控制疼痛、消除疲劳、激发学习记忆和创造能力。1 1 2 智能脑波仪系统的研究意义中国是一个拥有1 3 亿人口的大国，医疗设备需求庞大，是世界上最大的普及型医疗器械市场3 1 。近年来，随着经济发展和医疗技术的进步，大量先进的医疗器械产品被广泛应用于临床实践，医疗器械市场规模迅速扩大。另外一方面，国际市场对中国医疗器械设备的需求也在逐年增加吲。中北大学学位论文据南方医药经济研究所统计分析，我国医疗器械市场年销售总额2 0 0 4 年为5 4 8 亿元，2 0 0 5 年将达到6 0 0 亿元。2 0 0 6 年中国医疗器械行业研究咨询报告指出，未来1 0 年中国医
16、疗器械市场将持续增长。2 0 0 7 年，我国已成为继美国和日本之后世界第三大医疗市场【5 J ，医疗装备市场销售额达到7 1 2 亿元，并且将以每年1 4 左右的速度增长，脑波治疗仪的普及将会加速这一趋势。同时中国被公认为潜力最大的市场- 在发达国家，医疗设备与器械产业和制药业的产值比为1 ：1 9 ，而在中国，这个比率仅为l ：5 ，脑波治疗仪的广泛使用将使我们与发达国家的水平更加接近。在国外，关于脑波的研究起步较早，技术相对成熟，脑波治疗仪也得到了广泛的应用，并且取得了较好的治疗效果。据不完全统计，国内各种电子治疗仪也多达近千种【6 1 ，但多数是引进国外先进技术加工制作而成，由于缺乏自己的专利技术，仪器功能单一，且制作成本居高不下，因而各种理疗仪器，特别是脑波治疗仪只出现在少数大型医院，无法进一步推广。国内对脑波治疗仪的研究起步比较晚，1 9 9 0 年才有上海一家企业引进国外脑波同步技术，采用中西医结合的原则进行二次开发，1 9 9 2 研制出国内首台脑波治疗仪，并开始应用于临床。此后，国内多家科研单位、公司
