摘要：设计了一款用于视皮层视觉修复的基于FPGA的多通道视皮层刺激器。该刺激器由FPGA和外围电压/电流转换电路两部分组成。FPGA内部包括刺激脉冲发生器和多个多路选择器:刺激脉冲发生器产生各种形式的脉冲序列信号;多路选择器作为控制端实现对信号的选择,每一通道对应一个多路选择器,增加多路选择器即可实现通道的增加。FPGA输出的电压信号通过外围电压/电流转换电路,转换为电流信号后传入电极阵列。采用Altera公司Cyclone系列EP1C6型FPGA制作了四通道实验样机进行动物实验。采用猫作为实验对象,在猫的视皮层硬脑膜外左右两侧植入微电极,左侧接入刺激信号,右侧记录脑电,实验结果显示,视皮层能够响应来自对硬脑膜的电刺激,验证了所设计的刺激器是可行的。

摘要：表面肌电信号(sEMG)被广泛应用于假肢控制,但是由于解剖组织、生理状态等因素使肌电信号表现出较大的个体差异,传统的参数归一化方法需要大样本的训练构建适合用户的肌电控制模型,新近发展起来的一种基于动作因素和个体因素的双线性模型为肌电假肢控制提供了新的思路。利用指总伸肌的综合强度和肌电活动的空间分布特征构建双线性模型,将指总伸肌肌电活动从神经-肌肉生理机制的角度分解为用户相关的个人因素矩阵和与动作相关的动作模式矩阵。为了验证该模型,设计了食指、中指、无名指在20%MVC、40%MVC、60%MVC 3个力量水平的单指按压实验,然后利用32通道柔性阵列电极所采集的6名志愿者的指总伸肌sEMG完成双线性模型的构建,在较少的样本训练下实现了对力量水平和手指模式的较好识别。结果表明双线性模型可用于简化肌电假肢接口的训练过程,对肌电假肢手力量和手指动作控制有较大的应用前景。

摘要：设计了一种基于柔性印刷工艺的表面肌电电极阵列装置。该电极阵列由12个直径1.2mm的镀金圆电极分成两列组成,内部电极间距为3mm。电极载体材料(聚酰亚胺,厚50μm)具有较高的机械柔性,表面镀金(厚度2μm)的电极具有较低的阻抗,特制的聚酯双面胶带用于可重复使用的电极阵列装置的固定。在单指力量输出任务时记录指浅屈肌的多通道表面肌电(surface Electromyogram,sEMG)信号的实验中得到了稳定的基线和较好的sEMG信号。初步的实验结果表明,设计的这种低成本、体积小的高密度电极阵列装置能用于表面肌肉空间sEMG信号的检测。

摘要：通过探索微线圈阵列实现多路神经电刺激信号透皮传输的可行性及影响传输效率的相关因素。根据电磁耦合原理,设计了包括脉冲发生、高频振荡、AM调制、功率放大、选频等刺激信号发射电路,信号接收电路,以及用于多通道信号耦合的微线圈阵列和相应实验测试装置。实验中对电路的性能以及线圈发生横向失配和角形失配时电路的可靠性进行了测试,在此基础上设计了2×2阵列的多通道传输装置。结果表明在调谐网络的作用下通道间信号的干扰较小,各通道输出信号能满足神经电刺激的要求。该方法经试验验证具有可行性,可用作各类植入式医疗仪器刺激或者控制信号的多通道传输装置,具有广泛的应用前景。

摘要：本研究的目的是检测与指力相关的指浅屈肌(FDS)活动模式。设计了食指6、8、10、12 N等4个不同力量等级的单指压力实验,采用6×2(行×列)阵列电极采集8名受试者(男性4名,女性4名,年龄20～24岁)FDS的6通道sEMG信号,提取各通道sEMG信号特征值RMS,分析RMS与力量水平和FDS解剖位置的相关性。研究发现,随着食指力量水平的增大,各通道sEMG信号RMS均呈现递增趋势;相同力量水平下,FDS不同空间解剖位置处RMS幅值有显著性差异,处于FDS中间解剖位置的两通道sEMG信号RMS,对力量水平的敏感度几乎为其他通道的两倍。结果表明,FDS同一功能分区内,激活强度随手指力量水平的增加而呈现递增趋势;不同解剖位置激活强度差异性较大,对运动单位的募集具有空间选择性。

摘要：视觉反馈对运动功能执行的准确性有重要作用,而视觉反馈增益、反馈延迟时间及反馈频率都会影响运动功能的输出。通过测试不同增益的视觉反馈刺激对握力输出的影响,从行为学上研究视觉反馈增益在运动功能执行中的调节作用。作者设计了变化速度快慢不同的两种力量跟踪任务,在高低不同的两种视觉反馈增益下测定12个受试者力量输出的出错率和偏差两个参数。统计分析表明,视觉反馈增益对力量输出有显著影响;对同样的力量变化速度,视觉反馈增益提高使力量输出的调节作用增强。实验结果提示,视觉反馈增益变化会引起不同皮层区域参与运动功能的执行。

摘要：目的检测不同食指力量水平下指浅屈肌运动单元的募集模式。方法设计食指20%、40%、60%最大随意收缩力量(maximum voluntary contraction,MVC)3个单指力量输出任务,采用8×1(行×列)阵列电极采集8名受试者的指浅屈肌sEMG信号,利用快速独立分量分析算法提取sEMG信号中运动单位动作电位(motor unit action potential,MUAP)信息,分析不同类型MUAP发放模式与力量的相关性。结果在原始信号中成功提取4种MUPA,且随力量水平的增加,MUAP总数目呈现递增趋势;不同力量水平下,4种类型MUAP所占比重不同,且随力量变化趋势不同。结论不同力量水平下,指浅屈肌改变运动单元募集模式以产生相应肌力。

摘要：光热治疗对生物组织温度的准确性和稳定性具有较高要求,针对该应用设计了基于ARM处理器和嵌入式Linux操作系统的LED光热治疗系统。系统包括光源模块、测温模块、LED驱动模块、微处理器模块及人际交互模块。根据光热治疗的实际需要采用积分分离PID算法提高了治疗中组织温度的控制品质。选用离体组织样品进行光热治疗模拟实验,实验结果表明系统温度控制具有较低的调节时间和超调量,稳态误差为±0.5℃,能较好满足光热治疗对温度控制的要求。

摘要：目的运用全脑fMRI技术研究视觉反馈增益在运动功能执行中的调节作用。方法设计快、慢两种变化速度的力量跟踪任务,在高低不同的两种视觉反馈增益下令15名正常受试者做右手握力运动,同时接受BOLD-fMRI扫描;采用t检验分析获得不同运动状态与静息状态信号对比的脑功能图,对比观察脑皮层兴奋区的异同。结果四种模式握力运动均可激活初级躯体感觉运动区(SMC)、双侧前运动区(PMC)、辅助运动区(SMA)、小脑、基底节(BG)和对侧后顶叶(PPC)等。随着反馈增益的提高:S1、PPC、PMC、小脑等激活强度、范围均降低,BG恰好相反;SMA激活强度提高但范围缩小,M1表现不明显。结论视觉反馈增益对力量输出有显著影响,不同增益所激活的脑区不同。PPC、PMC、小脑、基底节等参与调节过程。

摘要：针对动态测量手指关节角度的需要,设计了一种基于MEMS加速度计的手指运动姿态检测方法。在该方法中,通过固定于手指上的三轴加速度计ADXL330的各个敏感轴感受到的重力加速度分量的大小来检测手指的关节角度。为了验证该方法的可行性,设计了一步进电机控制的能在竖直平面内转动的装置,通过同步检测传感器的输出和电机转动的角度,评估传感器在动态条件下的测量精度,结果表明:在动态条件下,其绝对误差为1°～2.5°,相对误差为3%～6%。在此基础上,将传感器用于测量手指关节的运动姿态,采集手指敲击键盘时传感器的输出,通过数据处理获得食指MCP关节、PIP关节和DIP关节随时间的变化关系。实验结果表明:加速度计可以有效地检测手指的运动姿态。