基于恒流源的大鼠神經(jīng)刺激系統(tǒng)的研制.pdf

1、基于腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface）的動(dòng)物機(jī)器人技術(shù)以其諸多優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用前景，其中大鼠機(jī)器人在國內(nèi)外有較多的研究成果。刺激器是大鼠機(jī)器人系統(tǒng)中非常核心的部分。
　　論文設(shè)計(jì)了恒流低功耗刺激系統(tǒng)，旨在利用電刺激大鼠腦區(qū)來進(jìn)行行為控制，刺激器的電性能目標(biāo)為:恒流刺激方式，刺激強(qiáng)度精確，波形時(shí)序可調(diào)，具有無線通訊方式，體積小，重量輕，功耗低?；诖艘笳撐奶岢隽嗽O(shè)計(jì)方案:基于AD620的高精度

2、恒流源輸出電路作為刺激模塊，實(shí)現(xiàn)電流波形強(qiáng)度、頻率、脈寬可調(diào)整。采用C8051F007為主控制器的CPU模塊，結(jié)合了藍(lán)牙通訊方式，具有較高的系統(tǒng)集成度。采用基于DC-DC升壓技術(shù)的電源方案，有效提高了電池使用效率。研究了基于狀態(tài)機(jī)編程方法的嵌入式軟件設(shè)計(jì)，有效地節(jié)省了單片機(jī)片內(nèi)資源的消耗，降低了單片機(jī)運(yùn)行頻率，從而進(jìn)一步降低功耗。
　　刺激器的設(shè)計(jì)結(jié)果為:刺激器的平均工作電流低于30mA，在80mAh小體積鋰電池供電條件下滿足實(shí)驗(yàn)

3、需求。刺激器（包含電池）最終重量為12.7g，體積為34*25*14mm。電性能測試表明，刺激器的輸出波形、恒流效果、功耗均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。共制作了9臺刺激器，性能指標(biāo)基本一致，其中4臺進(jìn)行了長達(dá)一年的多種腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，均工作正常。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面。刺激器樣機(jī)進(jìn)行了大鼠愉悅區(qū)(MFB)刺激強(qiáng)度和刺激效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在1mA峰-峰值下具有最好的效果。對三只大鼠進(jìn)行了不同刺激強(qiáng)度下多重刺激阻抗變化測量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腦區(qū)阻抗隨刺