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我国残疾人人口重多,为改善他们的生活状况,本文提出了一款用于中风、偏瘫之后,改善人体上肢、下肢肌肉强度,恢复机体功能的功能电刺激装置。
论文以Microchip公司的PIC单片机作为硬件平台的核心,对功能电刺激装置设计的相关技术做了系统的研究和开发,系统开发使用的软件平台为MPLABIDE,仿真器为ICD2,同时又使用了EWB、proteus仿真软件进行理论验证,然后使用DXP软件进行原理图绘制、PCB板的布局,设计了一套即可以产生功能电刺激,又可以适应皮肤变化的电刺激装置,与此同时,还使用了Visual studio2008软件进行图形交互界面的设计。
由于功能电刺激的本质是细胞的兴奋性,动作电位是细胞兴奋性的主要表现,而神经元模型能够模拟动作电位产生的机制,同时也有学者研究发现对神经元模型进行改进可以得到皮肤电阻模型,因此论文通过对外加电流刺激神经元模型,分析电流对模型的影响,从一个方面证明了电刺激可以使细胞发生放电,在一定程度上说明了其改善人体机能的原理。论文通过对一组大鼠放电的数据使用功率谱、递归图,计算其混沌不变量的方法进行混沌分析,证明放电序列具有混沌的特性并研究其内在特征。论文通过对大鼠放电数据的分析研究,可以为今后研究人体皮肤电阻模型提供一种可以使用的数据分析方法。
在对功能电刺激装置的研究与设计的基处上,本文的创新点如下:
1、分析了电刺激作用下神经元模型的变化情况,并采用大鼠实验数据进行了相关非线性分析,验证了电刺激下对功能改善的原理,尝试将非线性动力学的分析方法引入到电刺激的应用中;
2、设计开发了基于PIC芯片功能电刺激装置,并使用电路仿真软件进行了验证。