盆腔神经刺激器的研制

盆腔神经刺激器的研制

一、盆神经刺激器的研制(论文文献综述)

黄安穴[1](2021)在《面向机器人鸽的分布式远程神经刺激器研制》文中研究说明机器人鸽是指通过对鸽子神经系统施加脉冲电信号以调控其行为,使其能够按照人类期望或意图完成相应任务的动物机器人。不同于其它动物机器人,机器人鸽具有活动范围广、能量消耗小且隐蔽性能好等优势,在军民两用领域都具有重要价值。对于机器人鸽而言,能够产生脉冲电信号的神经刺激器是其核心组成部分,其性能决定着最终的控制效果。然而,目前大多数的神经刺激器主要面向于室内动物使用,传输距离短而且体积大,难以满足鸽子等鸟类的应用需求。针对鸽子解剖结构和行为特点,本文利用柔性印刷工艺和分布式设计理念,研制了一款面向机器人鸽的手持式远程神经刺激器,并从静态、体外和在体三方面测试了其性能。主要工作具体如下:1)为提高机器人鸽的飞行平衡性,刺激器采用分布式结构设计,根据功能将其分为刺激端、中继端和定位端三个独立模块,不同模块之间采用无线方式进行通信。刺激端主要负责产生脉冲电信号;中继端负责与手持端进行远程通信;定位端负责获取鸽子实时位置。分别将其安装在鸽子身体的不同部位,不仅大幅降低了身体单一部位承受的重量,而且减小了飞行过程中对其身体平衡性的影响。2)采用了柔性印刷工艺,制作了电池在内、电路板在外的立方体封装式的刺激端,该模块的长宽高为1.67×1.67×1.87cm,重约4.7g。相比于传统的平面叠加结构,立方体封装式结构使刺激端体积大幅减少。此外,柔性印刷工艺进一步降低了刺激端的重量。体积和重量的减少对于机器人鸽具有重要实际价值。3)开发了鸽子轨迹追踪的安卓手机软件,结合手持式遥控器实现了操控装置由电脑端向手持端的转换,提高了刺激器操控的便捷性。采用安卓手机软件和网络服务器,完成了服务器配置、定位和远程控制三方面的程序设计。此外,定位端还支持多用户同时在线访问机器人鸽的实时位置数据,能够更精准追踪鸽子的位置和观察刺激调控的效果。

王祎明,陈国庆,英小倩,廖利民[2](2020)在《神经调控技术在下尿路功能障碍中的应用进展》文中指出对于那些传统治疗如行为疗法、药物治疗等效果不佳的顽固性下尿路功能障碍患者,神经调控术逐渐成为可供选择的治疗方案。目前,各类神经调控技术已经被越来越多的学者应用于动物实验及临床研究中,并且研究者们在继续寻找更有效的治疗下尿路功能障碍的神经调控方法以及对神经调控的作用机制进行探索。本文综述了目前常用的神经调控技术的作用原理及优势,并对近年来一些新的神经调控技术在排尿功能障碍治疗领域的应用进行分析,展示其未来的发展方向及应用前景。

杨俊卿[3](2019)在《面向机器人鸽的神经电刺激电子系统设计与实验研究》文中提出机器人鸽是以活体鸽子为本体,其运动行为可通过神经电刺激控制的动物机器人。与传统的机器人不同,动物机器人依靠动物自身视、听及感觉能力感知周围环境,依靠自身体能运动,具有高度的智能和卓越的运动能力。机器人鸽运动速度快,活动范围大,在空中搜救或侦查等方面具有潜在的应用价值,研究意义重大。本文在深入研究神经电刺激的基础上,详细讨论了动物机器人行为控制模型的研究方法,设计了动物机器人神经电刺激的电路和系统,并通过实验室环境中的机器人鸽行为控制实验验证了上述方法和系统的有效性。进一步地,开展了自由空间环境中机器人鸽飞行控制的方法研究和实验验证。并详细讨论了神经电刺激专用芯片的设计方法,完成了专用芯片的版图设计和仿真验证。本文提出了“交叉验证-同源移植”的动物机器人行为控制模型的研究方法,成功探索出高效的动物机器人行为控制模型-“虚拟恐惧”行为控制模型,并通过机器人鸽行为控制实验证明了该行为模型的有效性。与先前的“虚拟奖赏”行为控制模型相比,基于本模型的动物机器人无需预先训练即可具有运动行为的人工调控功能,具有更高的效率。本文提出了多模式神经电刺激方法,设计了多模式神经刺激电路和系统,并通过实验测试和实验数据分析,探索出优化设计方法,提高了系统的输出精度。基于上述系统开展机器人鸽行为控制实验研究:首先在单一固定刺激模式下分别实验验证本文所提出的三种刺激模式的有效性。其次开展了在三种刺激模式下随机变换输出的机器人鸽行为控制实验研究。最后对比分析单一刺激和随机刺激的实验结果。对比结果表明随机变换的刺激模式比单一固定的刺激模式对机器人鸽具有更稳定的控制效果,变化的刺激在一定程度上缓解了神经系统由单一稳定刺激所导致的适应性。本文提出了自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验的研究方法,设计了可同步记录GPS位置信息和刺激参数的神经刺激电路与系统,进一步地探索出基于卡尔曼滤波的数据处理方法。实验结果表明基于卡尔曼滤波处理后的数据所形成的轨迹线更符合被测目标的运动趋势,验证了该方法在滤除GPS定位干扰方面的有效性,进而实现了机器人鸽飞行方位角和转向角的精确估计。结合本文所提出的自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验范式和基于飞行轨迹的控制性能分析方法,得到刺激参数与方位角和转向角的对应关系,实现了机器人鸽飞行控制性能的量化评估,从而探索出自由空间环境中机器人鸽飞行控制的量化研究方法。本文讨论了可植入神经电刺激专用芯片的研究方法,根据动物机器人神经电刺激的特性,设计了神经电刺激专用芯片的框架,进一步完成了各模块的设计和基于FPGA的功能验证。并基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,利用Cadence,Synopsys,Calibre等EDA工具完成了神经电刺激专用芯片的版图设计和仿真验证。本课题属于多学科交叉研究,本文致力于动物机器人的神经刺激电路与系统的设计及实验研究。得到以下研究结果:本文所提出的“交叉验证-同源移植”研究方法提高了动物机器人研究的效率;本文所设计的多模式神经刺激电路与系统实现了更稳定的动物机器人行为控制效果;本文所提出了用于自由空间环境中的机器人鸽飞行控制的实验范式和基于卡尔曼滤波的数据处理方法,实现了自由空间环境中机器人鸽飞行控制的精确估计和量化研究;基于TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了可植入式神经电刺激专用芯片的版图,完成了仿真验证,为外置式刺激器所带来的接口脱落问题提供可行解决方案。上述研究结果将有利用于推动动物机器人的实用化研究进展,同时也可为神经电刺激相关的其它研究提供借鉴。

袁媛,姜长青,陈玥,加福民,李路明[4](2018)在《神经调控技术的发展与展望》文中进行了进一步梳理神经调控技术作为一种不破坏神经组织的可逆性神经外科疗法,在疼痛、帕金森病、癫痫、强迫症等功能性神经疾病和精神疾病的治疗上有显着疗效,应用前景广泛。文中介绍了脊髓刺激器、脑深部刺激器,迷走神经刺激器和骶神经刺激器为代表的神经刺激器技术和应用现状,结合脑深部刺激器,迷走神经器和骶神经刺激器的国产化进程,分析了神经刺激器的未来发展趋势。

汪建荣[5](2018)在《磁共振供电的植入式神经刺激器研制》文中认为本文提出一种磁共振供电的植入式神经刺激器,主要由磁共振能量传输系统和植入式神经刺激器两部分构成。其中,磁共振能量传输系统为植入式神经刺激器进行无线供能,从而避免频繁更换电池给患者带来的痛苦;植入式神经刺激器采用闭环反馈控制,实时调节刺激参数,从而提高神经刺激效率。本文主要从以下几个方面具体展开植入式神经刺激器的研制工作:1.分析目前国内外植入式神经刺激器的研究现状,总结其当下亟待解决的技术问题,并据此提出磁共振供电的植入式神经刺激器的设计构思。2.根据理论分析给出相应的系统解决方案和技术指标。重点分析了磁共振能量传输系统的原理与特性,并据此给出了线圈结构、功率放大、共振频率以及传输效率等方面的系统设计方案;同时根据植入式神经刺激器的临床设计要求,给出了双相刺激、低功耗、微型化和通信安全等方面的系统设计方案。3.依据系统设计方案与电路原理分析,设计出磁共振能量传输系统中各硬件模块电路,并对各模块电路进行了仿真验证与优化,主要包括高频振荡电路、射极跟随电路、功率放大电路、谐振能量发射与接收电路和整流滤波网络等。在上述系统电路设计的基础上,提出一种频率、功率和能量转换效率可调的磁共振能量发射模块。4.着重介绍植入式神经刺激器关键模块电路的设计,重点分析了刺激脉冲产生电路、神经信号处理电路和能量储存与管理电路的实现,并提出一种基于镜像电流源的刺激脉冲产生电路。最后,阐述了闭环模式下,植入式神经刺激器的嵌入软件设计思路。5.根据系统总体以及各模块的设计完成系统样机的研制,并对系统样机进行了经生物体组织的无线供能测试与动物实验。系统测试结果表明,磁共振能量传输系统的工作频率在1.62MHz2.00MHz范围内连续可调,其波段覆盖系数为1.23。在供电电压为+12V、工作频率为2MHz、传输距离为20mm、生物体组织厚度为10mm以及负载电阻为1.5 K?时,系统的传输效率可达8%。植入式神经刺激器的刺激脉冲幅度在10μA30mA之间大范围可调,脉冲频率在1300Hz之间可调,脉冲宽度在100μs2500μs可调。局部场电位处理电路在0200Hz范围内增益可达到40dB,棘波信号处理电路在300Hz5KHz范围内增益可达80dB。最后,进行了大鼠癫痫外科实验,实验表明所研制的植入式神经刺激器样机对神经性疾病治愈效果显着。

孟勇[6](2016)在《具有无线信息与能量传输功能的可编程脊髓电刺激器研制》文中研究指明临床研究表明,脊髓电刺激能促进脊髓损伤患者的行走功能康复,但是对其治疗机制仍缺乏深入的理解,需要通过动物实验进行研究,为此本文设计出一种具有无线通信和无线充电功能的可编程脊髓电刺激器,为动物实验提供先进的研究手段。与已开发的采用一次性电池供电的可植入刺激器相比,解决了电池容量的限制,降低了体内外无线通信的功耗,从而满足长期植入的要求。本文研制的刺激器系统分为体外和体内两个部分,其中体外部分包括无线能量发射装置和安装在手机上的控制器APP,实验人员可通过该APP对体内刺激器的刺激参数进行设定;体内刺激器通过低功耗蓝牙接收APP发送的刺激参数,并输出相应的双向平衡刺激脉冲,刺激参数调整范围如下:脉宽4004000μs(步长400μs),幅值10mV10V(步长10mV),频率1Hz200Hz(步长1Hz)。采用基于磁耦合谐振原理的无线能量发射装置和能量接收线圈,设计了体内刺激器的充电电路,使得刺激器的能量接收线圈在距发射线圈高为3cm的平面上,直径为10cm的圆内,刺激器的容量为8mAh的锂离子电池可获得大于2mA的充电电流,解决了刺激器长期植入体内的供能问题。论文首先介绍了国内外植入式电刺激器的研究与发展状况,以及脊髓电刺激疗法在镇痛和行走功能康复等方面的研究及应用。其次,介绍了脊髓电刺激的总体设计及各模块的软硬件设计,并对刺激器样机进行了测试,在距发射线圈5cm高度平面上对体内刺激器的锂离子电池进行无线充电实验,容量为8mAh的锂离子电池充电时间小于5小时。最后对本文研制的刺激器与课题组前期开发的刺激器的功耗、驱动能力等参数进行了对比,对比结果表明,本文研制的刺激器满足长期植入的要求,并且具有较低的体内外通信功耗,较高的带负载能力等优点。

鲍林军[7](2016)在《基于电刺激反馈的增强型人机接口研究》文中进行了进一步梳理目前电刺激技术在医疗康复领域应用广泛。高强度的电刺激能直接激活肌肉,辅助理疗师进行肢残病人的康复治疗;而低强度的电刺激作用于人体能产生丰富的人工触觉,可用于提高人机接口的性能。作为人机接口在医疗领域的典型应用,现有的商用智能假肢普遍缺少触觉反馈,使用者操作负担重、认同度低。针对其使用中存在的问题,本文引入了电触觉反馈增强智能假肢的性能。本文首先分析了当前电刺激器的特点和不足,针对智能假肢的需求提出了便携性电刺激器的设计要求,完成了轻量级多通道电刺激器SJTU-Stimulator的软硬件设计,并进行了人体实验验证其电触觉的有效性。该电刺激器能够输出压力感、振动感和滑动感等多种电触觉。电刺激会干扰控制智能假肢的自主肌电信号,影响控制效果。本文对电刺激脉冲带来的伪迹影响进行了理论分析和实际检测,提出了基于简化的二阶陷波滤波器的一种在线级联高阶IIR陷波滤波器,利用最小二乘法追踪伪迹频率并进行滤波,显着提高肌电信号的信噪比。通过对自主肌电信号的高度还原,保证了电刺激反馈在增强双向人机接口性能同时不引入负面影响。假肢手的接触信息能有效提高抓取效果,本文在假肢指尖加入柔性力传感器,并利用电触觉对假肢手与物体的接触状况进行实时反馈,形成假肢手控制闭环。然后设计实际假肢手抓取实验,考察假肢控制的可靠性、快速性和稳定性。实验结果表明基于滑觉、压力触觉和振动触觉的电触觉反馈策略,能够提高假肢手的抓取成功率,同时在完成高难度抓取任务时提升抓取快速性,而不增加额外的认知负担,是一种可靠的增强式人机交互手段。最后结合肢残病人对智能假肢的控制需求,提出一种基于高密度阵列电刺激的肌肉激活策略。正常人能够通过该策略激活多类精细手部动作,而中风病人也完成了特定手指的激活,可以预见长期实验将大幅度提升其特定肌肉活性,增加其操控肌电假肢可能性。

袁明军[8](2015)在《光遗传学无线光刺激器与闭环调控系统研制》文中指出光遗传学技术是一种具有精确靶向性,高时空分辨率,毫秒级快速响应等优点的新兴神经调控手段。传统的光遗传调控系统主要是依赖激光器、有线光纤以及电生理记录仪。首先,庞大的激光器和光纤的有线连接限制了自由活动小动物的在体光遗传神经调控研究,尤其是涉及到观察动物大范围行为的情形,这就需要无线控制的微型化光刺激器。其次,随着光遗传技术向智能闭环调控发展,亟需研发集成光刺激和神经电活动记录的调控系统,为闭环策略研究提供支持。因此光调控系统的微型化和无线化对于促进光遗传技术在活体动物神经调控领域的应用具有重要意义。本文针对微型化和无线控制技术需求及在体自由活动和闭环调控研究需求,研制基于uLED的微型无线程控光刺激器和闭环光刺激-电记录神经调控系统。首先,研制具有多通道输出、微型化、参数无线程控可调等优点的无线程控光刺激器。该刺激器系统包括(1)上位机软件:采用LabVIEW图形化语言编写,用于调节刺激参数。(2)无线发送模块:以微控制器nRF51822为核心,接插在PC的USB口,负责将上位机的控制指令无线发送至刺激器。(3)刺激器:选用集成无线通信模块的微控制器nRF51822,实现系统控制、各模块驱动以及接收上位机控制指令,提高集成度减小尺寸重量。LED驱动模块选用恒流驱动芯片MBI5036实现64阶亮度调节。(4)植入式神经刺激光极,在其尖端焊接波长460nm的蓝光uLED实现对神经元的光刺激。其次,研制具有集成度高,光刺激-电记录,无线传输,实时处理,存储数据等特点的闭环调控系统。该闭环系统包括(1)上位机软件:采用LabVIEW编写,用于调节刺激参数,脑电波形显示和数据存储。(2)无线收发模块:作为上位机与刺激传感模块通信的中间点,与PC上位机的通信采用芯片CP2102实现,和刺激传感模块的通信采用nRF24L01。(3)刺激传感模块:选用STM32F417芯片作为处理器,主频高达168M,集成DSP指令,提升实时处理能力;选用TI公司的24位8通道采样的低噪声芯片ADS1299,实现脑电多靶点的电记录检测;选用nRF24L01传输脑电数据至上位机;LED驱动模块用MBI5036。(4)集成LED和记录电极的光电神经接口。最后,将光极埋置到转基因(Thy1-ChR-EYFP)小鼠M2脑区,完成三个验证实验:对比无线光刺激器与激光器的刺激效应,验证无线光刺激器的重量尺寸适用于自由活动小鼠的行为调控实验,验证闭环调控系统刺激和同步脑电采集存储功能。结果表明:微型无线光刺激器尺寸为20 mm×16 mm,重3 g,输出光功率1.5 mW4.5 mW,无线距离10米,刺激效应与激光器相似,30 Hz光刺激增强小鼠运动情况,适用于小鼠自由活动的光遗传神经调控实验。闭环系统给予小鼠30Hz光刺激时以1 kSPS的采样率记录到与刺激相对应的脑电活动变化。本文针对光遗传学科学实验需求,研制微型无线光刺激器和闭环神经调控系统。系统参数测试和动物在体实验表明两套设备满足光遗传学中激活离子通道和记录脑电信号的要求,且具有微型化、低成本、可扩展等优点,为小动物行为相关的神经调控搭建光遗传学实验平台,有利于促进光遗传技术在小动物在体神经环路研究、疾病模型探索等领域的应用。

陈希[9](2014)在《基于恒流源的大鼠神经刺激系统的研制》文中进行了进一步梳理基于脑机接口(Brain-Computer Interface)的动物机器人技术以其诸多优点在多个领域都有较好的应用前景,其中大鼠机器人在国内外有较多的研究成果。刺激器是大鼠机器人系统中非常核心的部分。论文设计了恒流低功耗刺激系统,旨在利用电刺激大鼠脑区来进行行为控制,刺激器的电性能目标为:恒流刺激方式,刺激强度精确,波形时序可调,具有无线通讯方式,体积小,重量轻,功耗低。基于此要求论文提出了设计方案:基于AD620的高精度恒流源输出电路作为刺激模块,实现电流波形强度、频率、脉宽可调整。采用C8051F007为主控制器的CPU模块,结合了蓝牙通讯方式,具有较高的系统集成度。采用基于DC-DC升压技术的电源方案,有效提高了电池使用效率。研究了基于状态机编程方法的嵌入式软件设计,有效地节省了单片机片内资源的消耗,降低了单片机运行频率,从而进一步降低功耗。刺激器的设计结果为:刺激器的平均工作电流低于30mA,在80mAh小体积锂电池供电条件下满足实验需求。刺激器(包含电池)最终重量为12.7g,体积为34*25*14mm。电性能测试表明,刺激器的输出波形、恒流效果、功耗均达到了设计要求。共制作了9台刺激器,性能指标基本一致,其中4台进行了长达一年的多种脑机接口实验应用,均工作正常。实验设计方面。刺激器样机进行了大鼠愉悦区(MFB)刺激强度和刺激效应实验,实验结果表明在1mA峰-峰值下具有最好的效果。对三只大鼠进行了不同刺激强度下多重刺激阻抗变化测量实验,发现脑区阻抗随刺激增强而下降的规律。刺激器在大鼠压杆实验与八臂迷宫实验中获得了90%以上的成功率。实验与测试结果表明,刺激器性能指标、工作稳定性满足设计要求,适合大鼠脑机接口的应用,恒流刺激器为进一步定量科学研究提供了准确的实验平台。已经在大鼠机器人控制、大鼠癫痫模型研究等相关研究领域得到应用。

周慧[10](2012)在《用于行走功能恢复的硬膜外脊髓电刺激系统研究》文中指出脊髓损伤是指由于外界直接或间接因素导致的对脊髓任意部位的损伤或者在脊髓椎管内脊神经的损伤,在损害的相应节段出现各种运动、感觉和括约肌功能障碍,肌张力异常及病理反射等相应病变。脊髓损伤后的行走功能恢复是众多脊髓损伤患者的美好愿望,但目前尚无有效疗法能够恢复脊髓损伤导致的运动及感觉缺陷,许多脊髓损伤患者只能在轮椅上度过下半辈子,这给病人及家庭都带来灾难性的后果。近年来,部分临床研究证实对于与行走功能相关的腰骶段脊髓神经元回路依然完好的脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)患者,使用硬膜外脊髓电刺激(EpiduralSpinal Cord Stimulation, ESCS)和减重疗法(Partial Weight Bearing Therapy, PWBT)相结合的方法能够促进患者行走功能的改善。但这些临床研究仅对少数SCI患者进行,该疗法中合理的刺激参数(频率、脉宽、强度、位置等)、疗法的有效性及作用机理还需要通过长期的动物实验进行研究。而目前用于此研究的动物实验用植入式硬膜外脊髓刺激装置尚未见报道,亟待开发。脑―机接口(Brain―Computer Interface,BCI)可以建立起人脑与计算机或其他电子设备间的直接的交流和控制通道,能帮助患者恢复一定的自主生活能力。而使用头皮脑电(electroencephalograph, EEG)信号的BCI,由于具有无创性及信号易提取,引起了人们广泛的研究。从EEG信号中可以提取出运动意图,此运动意图可以转换成控制命令,控制ESCS的开始或停止,以及控制ESCS的刺激模式。通过将BCI与ESCS相结合,脊髓损伤后瘫痪患者便有可能通过运动想象产生不同的下肢动作,如站立或行走等,这给脊髓损伤患者带来了新的希望。这种全新的BCI控制ESCS的运功神经重建系统是否可行,很大程度上取决于EEG信号的特征提取与分类算法。本论文不仅对基于EEG的BCI的特征提取与分类方法进行了研究,而且研制了可用于动物实验的植入式ESCS系统,并建立了大鼠ESCS的有限元模型。最后采用研制的植入式ESCS装置进行了动物实验研究,得出了不同刺激参数对后肢运动功能的作用。主要的工作及结果包括以下方面:(1)研究了基于EEG信号的BCI的特征提取与分类方法。采用离散小波变换提取μ节律与β节律附近频带的特征信号,并使用支持向量机(SVM)方法进行分类;此外,还应用了模糊支持向量机(FSVM)方法对EEG信号进行分类,均实现了较高的分类准确率与互信息率。(2)研制了可用于动物实验的植入式ESCS系统,该系统可用于ESCS的行走功能作用研究,由植入式脉冲发生器、刺激电极、磁铁、外部控制器、上位机组成。采用固形胶及硅胶的封装方法,使刺激器具有生物兼容性,并能较好抵抗体液的侵蚀。针对大鼠脊髓解剖学结构,设计了具有3触点的镀金柔性电路板电极。封装后的植入式脉冲发生器体积为33mm×24mm×8mm,质量约12.6g,满足了外科植入要求。植入体采用了基于2.4GHz载波频率的体内外无线通讯方案,有效通讯距离可达1米。此外,还结合干簧管,设计了植入体的低功耗工作方案,刺激器平时工作在休眠状态,休眠电流仅40μA。使用单个普通3V纽扣电池时,刺激器能在体内工作2周左右。(3)建立了大鼠脊髓电刺激的场—神经元模型,研究了脉宽对后根、前根、背柱神经纤维激活效果的影响,并讨论了脊髓电刺激作用下募集的神经元结构。该模型可用于指导大鼠脊髓电刺激实验。(4)使用研制的植入式ESCS刺激器对大鼠进行脊髓电刺激的实验,研究了不同刺激参数对大鼠后肢运动功能的作用。首先,大鼠脊髓腰骶段为有效刺激节段。然后,对于运动阈下的刺激,大鼠胫骨前肌没有明显EMG响应;而当实施运动阈上刺激时,胫骨前肌的平均EMG峰峰值随着刺激强度增加而增强。随着刺激频率的增加,胫骨前肌的平均EMG峰峰值出现了下降趋势。最后,当刺激脉宽增加时,诱发平均EMG峰峰值逐渐上升。

二、盆神经刺激器的研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、盆神经刺激器的研制(论文提纲范文)

(1)面向机器人鸽的分布式远程神经刺激器研制(论文提纲范文)

摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 刺激器国内外研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节安排
2.分布式远程神经刺激器系统方案
    2.1 鸽子行为特点分析
    2.2 刺激器设计方案论证
    2.3 刺激器的整体框架概述
    2.4 本章小结
3.分布式远程神经刺激器硬件电路
    3.1 刺激器手持端电路
        3.1.1 显示模块与按键电路
        3.1.2 通信模块电路
        3.1.3 主芯片电路
        3.1.4 供电电路
        3.1.5 手持端电路板制作与外壳制作
    3.2 刺激器中继端
        3.2.1 通信模块电路
        3.2.2 主控芯片和供电电路
        3.2.3 中继通信端电路板制作
    3.3 刺激器电路
        3.3.1 主芯片与刺激生成模块电路
        3.3.2 刺激信号接口电路
        3.3.3 通信模块与供电电路
        3.3.4 刺激端电路板制作
    3.4 刺激器定位端电路
        3.4.1 GPS模块
        3.4.2 通信模块与供电电路
        3.4.3 主控芯片电路
        3.4.4 定位端电路板制作
    3.5 本章小结
4.分布式远程神经刺激器软件程序
    4.1 刺激器上位机平台构建
        4.1.1 公网IP的建立
        4.1.2 服务器的配置
    4.2 刺激器手持操控程序实现
        4.2.1 串口屏调试程序界面
        4.2.2 手持端主程序结构设计
        4.2.3 ZigBee主从机配置设置
    4.3 刺激器鸟载器件程序实现
        4.3.1 刺激器通信端程序
        4.3.2 刺激器刺激端程序
        4.3.3 刺激器定位端程序
    4.4 刺激器轨迹追踪软件
    4.5 本章小结
5.分布式远程神经刺激器性能测试
    5.1 刺激器静态测试
    5.2 刺激器体外性能测试
    5.3 刺激器在体刺激性能测试
        5.3.1 手术步骤
        5.3.2 鸽子地面任务
        5.3.3 鸽子飞行任务
    5.4 本章小结
6.总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录:硕士研究生学习阶段研究成果
致谢

(2)神经调控技术在下尿路功能障碍中的应用进展(论文提纲范文)

引言
1 骶神经调控术
    1.1 作用机制
    1.2 近年来的发展
2 胫神经刺激
3 足底神经刺激
4 阴部神经刺激
5 骶神经前根电刺激
6 经尿道膀胱腔内电刺激
7 背根神经节电刺激
8 总结

(3)面向机器人鸽的神经电刺激电子系统设计与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 问题的背景
        1.1.1 动物机器人研究的背景和意义
        1.1.2 多种类型的动物机器人
        1.1.3 本人的动物机器人研究经历及课题来源
    1.2 本文的研究内容和创新点
        1.2.1 论文的创新点
        1.2.2 论文的主要研究内容和章节安排
    参考文献
第2章 动物机器人控制机理
    2.1 神经生物学基础
        2.1.1 神经元基本构成和功能
        2.1.2 生物电位
        2.1.3 动作电位的传输特性
    2.2 电刺激研究综述
        2.2.1 电刺激在医疗康复中的应用
        2.2.2 基于电刺激的动物机器人控制机理
    2.3 基于神经电刺激的机器人鸽
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 基于神经电刺激的行为控制模型
    3.1 基于电刺激的虚拟奖赏行为控制模型
        3.1.1 虚拟奖赏行为控制模型的机理
        3.1.2 基于虚拟奖赏行为控制模型的机器人鼠及其特点
    3.2 基于微电刺激的虚拟恐惧行为控制模型研究
        3.2.1 虚拟恐惧行为控制模型由来与研究方法设计
        3.2.2 神经电刺激对鸽子行为可控性的验证
        3.2.3 基于大鼠的虚拟恐惧行为控制模型研究与验证
        3.2.4 虚拟恐惧行为控制模型在鸽子上的移植研究
        3.2.5 机器人鸽原型设计
    3.3 实验室环境中的机器人鸽行为控制实验
        3.3.1 封闭小空间内的转向控制实验
        3.3.2 封闭空间内的强迫起飞和飞行控制
        3.3.4 封闭空间内地面行走导航实验
    3.4 虚拟恐惧行为控制模型的高效性
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 多模式神经电刺激系统设计与实验
    4.1 神经电刺激基础
        4.1.1 神经在电刺激作用下的等效电路模型及兴奋产生机理
        4.1.2 刺激波形的特性分析与刺激波形的选择
    4.2 神经电刺激系统设计与仿真测试
        4.2.1 刺激系统框架设计
        4.2.2 器件选型
        4.2.3 恒流型刺激器电路设计
        4.2.4 多通道转换电路设计
    4.3 软件设计与方法实现
        4.3.1 软件框架设计
        4.3.2 通讯协议设计
    4.4 神经电刺激系统电路性能测试与优化
        4.4.1 性能测试
        4.4.2 系统优化
    4.5 多模式神经电刺激设计
        4.5.1 多模式神经电刺激设计背景
        4.5.2 基于多模式神经电刺激的机器人鸽转向控制实验
        4.5.3 基于多模式神经电刺激的机器人鸽导航控制实验
    4.6 本章小结
    参考文献
第5章 自由空间中机器人鸽飞行控制实验方法
    5.1 自由空间环境中机器人鸽飞行控制方式的特殊性
    5.2 自由空间环境中机器人鸽飞行控制研究方案
        5.2.1 远距无线实时遥控方案及其缺点分析
        5.2.2 基于数据记录的新型刺激系统设计
    5.3 自由空间环境中机器人鸽刺激系统原型设计
        5.3.1 实验数据记录式神经电刺激器原型设计
        5.3.2 GPS位置信息记录和轨迹绘制功能设计与测试
        5.3.3 基于卡尔曼滤波的GPS位置信息处理与分析
    5.4 自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验
        5.4.1 自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验范式设计
        5.4.2 自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验测试
        5.4.3 自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验分析
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 可植入式神经电刺激专用芯片设计方法
    6.1 外置式刺激器所带来的问题
    6.2 可植入式神经电刺激专用芯片设计
        6.2.1 神经电刺激专用芯片设计流程和具体研究方案
        6.2.2 基于Verilog HDL的功能模块设计
        6.2.3 专用芯片接口设计
        6.2.4 基于FPGA的功能验证
    6.3 基于0.18μm CMOS工艺的专用芯片设计
        6.3.1 功能设计
        6.3.2 版图设计
        6.3.3 专用芯片版图后仿真
    6.4 本章小节
    参考文献
第7章 总结和展望
    7.1 论文工作的总结
    7.2 进一步的工作
读博期间的论文、专利和项目
致谢

(4)神经调控技术的发展与展望(论文提纲范文)

1 植入式神经刺激技术概述
    1.1 脊髓刺激技术
    1.3 迷走神经刺激技术
    1.4 骶神经刺激技术
2 神经调控装置的国产化发展
    2.1 脑深部刺激系统
    2.2 迷走神经刺激系统
    2.3 骶神经刺激系统
3 神经调控技术的展望
    3.1 核磁相容神经调控技术
    3.2 闭环神经调控技术
    3.3 远程程控技术
4 总结

(5)磁共振供电的植入式神经刺激器研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 磁共振能量传输研究现状
        1.2.2 植入式神经刺激器研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
第2章 磁共振供电的植入式神经刺激器系统方案
    2.1 磁共振供电的植入式神经刺激器系统总体设计
    2.2 磁共振供电的植入式神经刺激器系统工作原理
    2.3 磁共振能量传输系统设计方案
        2.3.1 磁共振能量传输系统线圈结构选择
        2.3.2 磁共振能量传输系统功放电路选择
        2.3.3 磁共振能量传输系统频率方案
        2.3.4 磁共振能量传输系统效率方案
    2.4 植入式神经刺激器设计方案
        2.4.1 刺激模式方案
        2.4.2 低功耗方案
        2.4.3 微型化方案
        2.4.4 通信安全方案
    2.5 本章小结
第3章 磁共振能量传输系统设计
    3.1 磁共振能量传输系统结构
    3.2 高频振荡电路
        3.2.1 高频振荡电路分析
        3.2.2 高频振荡电路设计与仿真
    3.3 射极跟随电路
        3.3.1 射极跟随电路分析
        3.3.2 射极跟随电路设计与仿真
    3.4 功率放大电路
        3.4.1 功率放大电路分析
        3.4.2 功率放大电路设计与仿真
    3.5 谐振发射与接收电路
        3.5.1 谐振电路设计与仿真
        3.5.2 谐振发射端与接收端能量传输特性仿真
    3.6 整流滤波网络
    3.7 改进型磁共振能量发射模块
        3.7.1 改进型磁共振能量发射模块电路结构
        3.7.2 高频压控振荡器设计
        3.7.3 迟滞比较器设计
        3.7.4 减法器设计
        3.7.5 Class-E功率放大器设计
    3.8 本章小结
第4章 植入式神经刺激器设计
    4.1 植入式神经刺激器系统框架
    4.2 微处理器最小系统电路
        4.2.1 微处理选型
        4.2.2 MSP430FR5969最小系统电路设计
    4.3 刺激脉冲产生电路
        4.3.1 刺激脉冲产生电路设计
        4.3.2 刺激脉冲产生电路仿真
    4.4 神经信号处理电路
        4.4.1 神经信号处理电路设计
        4.4.2 神经信号处理电路仿真
    4.5 能量储存与管理模块
        4.5.1 能量储存
        4.5.2 能量管理
    4.6 无线通信模块
        4.6.1 无线通信方式的选择
        4.6.2 UART通信
    4.7 系统嵌入式软件设计
    4.8 本章小结
第5章 磁共振供电的植入式神经刺激器样机与系统测试
    5.1 磁共振供电的植入式神经刺激器样机
    5.2 磁共振能量传输系统测试
        5.2.1 高频压控振荡电路测试
        5.2.2 迟滞比较电路测试
        5.2.3 Class-E功率放大电路测试
        5.2.4 磁共振能量传输系统测试
    5.3 植入式神经刺激器测试
        5.3.1 刺激脉冲产生电路测试
        5.3.2 神经信号处理电路测试
    5.4 动物实验
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间承担的科研任务和主要成果
致谢

(6)具有无线信息与能量传输功能的可编程脊髓电刺激器研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要内容
2 脊髓电刺激
    2.1 脊髓及脊髓损伤
    2.2 脊髓电刺激的研究与应用
    2.3 本章小结
3 脊髓电刺激器方案设计
    3.1 脊髓电刺激器的设计要求
    3.2 脊髓电刺激器的系统设计
    3.3 无线信息与能量传输技术
    3.4 本章小结
4 脊髓电刺激器软硬件设计
    4.1 控制器APP设计
    4.2 体内刺激器设计
    4.3 无线通信模块软件设计
    4.4 波形产生模块硬件设计
    4.5 波形产生模块软件设计
    4.6 无线充电模块硬件设计
    4.7 无线充电模块软件设计
    4.8 本章小结
5 脊髓电刺激器测试及实验结果
    5.1 双相平衡脉冲输出实验
    5.2 电池电量监测与无线充电
    5.3 休眠与唤醒测试
    5.4 样机功耗与驱动能力
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 (攻读学位期间发表论文目录)

(7)基于电刺激反馈的增强型人机接口研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
        1.2.1 基于抓取自适应的智能假肢手闭环控制
        1.2.2 基于视觉反馈的智能假肢手闭环控制
        1.2.3 基于人工触觉的智能假肢手闭环控制
    1.3 基于电刺激的双向人机接口研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文的章节安排
第二章 便携式电刺激器的研制与人体测试
    2.1 引言
    2.2 便携式电刺激器设计要求
    2.3 电刺激器总体设计
    2.4 电刺激器硬件设计
        2.4.1 电压转换模块
        2.4.2 通讯模块
        2.4.3 恒流源模块
        2.4.4 极性反转模块
        2.4.5 多路复用模块
    2.5 电刺激器嵌入式系统设计
        2.5.1 FREERTOS实时操作系统
        2.5.2 通讯协议
    2.6 电刺激器性能指标
        2.6.1 输出幅值
        2.6.2 输出脉宽
        2.6.3 输出频率
        2.6.4 滑觉模式
        2.6.5 与其他电刺激器比较
    2.7 电触觉人体测试
        2.7.1 实验设置
        2.7.2 实验结果
    2.8 本章小结
第三章 电刺激对肌电信号的影响及其伪迹抑制
    3.1 引言
    3.2 电刺激对肌电信号的干扰分析
    3.3 电刺激伪迹的抑制方法
        3.3.1 二阶IIR陷波滤波器
        3.3.2 级联高阶IIR陷波滤波器
        3.3.3 滤波器的延时问题
        3.3.4 自适应谐波陷波滤波器
    3.4 电刺激伪迹抑制算法的有效性验证实验
        3.4.1 离线滤波实验
        3.4.2 在线滤波实验
    3.5 本章小结
第四章 智能假肢闭环控制平台的搭建
    4.1 引言
    4.2 智能假肢闭环控制平台总体设计
        4.2.1 控制器设计
    4.3 SJTU-5a假手控制策略
        4.3.1 SJTU-5a假手结构设计
        4.3.2 SJTU-5a假手驱动设计
    4.4 硅胶手指压力传感器
        4.4.1 传感器系统整体结构设计
        4.4.2 传感器系统电气设计
        4.4.3 传感器制作
        4.4.4 传感器性能测试分析
    4.5 电刺激器反馈策略
    4.6 本章小结
第五章 智能假肢在线抓取实验
    5.1 引言
    5.2 实验流程
        5.2.1 实验范式
    5.3 实验软件平台
    5.4 评价指标
    5.5 数据处理及分析
        5.5.1 抓取失败次数
        5.5.2 抓取完成时间
        5.5.3 抓取力的波动值
        5.5.4 结果分析
    5.6 本章小结
第六章 基于高密度阵列电刺激的肌肉激活方案
    6.1 引言
    6.2 多通道电极阵列模块
        6.2.1 阵列电极
        6.2.2 多通道选通器
    6.3 正常人肌肉激活实验
        6.3.1 受试者
        6.3.2 实验范式
        6.3.3 实验结果
    6.4 中风病人手指激活实验
        6.4.1 受试者
        6.4.2 实验范式
        6.4.3 实验结果
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 研究内容总结
    7.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(8)光遗传学无线光刺激器与闭环调控系统研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 神经调控
        1.1.2 光遗传学技术
    1.2 开环光刺激器研究现状
        1.2.1 有线光刺激器
        1.2.2 无线光刺激器
        1.2.3 小结
    1.3 闭环调控系统研究现状
        1.3.1 有线调控系统
        1.3.2 无线调控系统
        1.3.3 小结
    1.4 本文研究内容及论文结构
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 论文结构
第2章 开环无线光刺激器研制
    2.1 光刺激器设计目标及总体设计
    2.2 光刺激器硬件设计
        2.2.1 神经刺激光极
        2.2.2 光刺激器设计及制作
        2.2.3 无线发送模块设计制作
    2.3 光刺激器软件设计
        2.3.1 软件开发环境介绍
        2.3.2 通讯协议
        2.3.3 上位机软件设计
        2.3.4 无线发送模块软件设计
        2.3.5 光刺激器软件设计
    2.4 刺激器性能测试及结果
        2.4.1 尺寸重量
        2.4.2 LED光功率测试
        2.4.3 刺激器功耗测试
        2.4.4 输出波形测试
        2.4.5 无线通信距离测试
    2.5 本章总结
第3章 闭环调控系统研制
    3.1 调控系统需求及总体设计
    3.2 调控系统硬件设计
        3.2.1 光电神经接口简介
        3.2.2 刺激传感模块硬件设计
        3.2.3 无线收发模块硬件设计
    3.3 调控系统软件设计
        3.3.1 通讯协议
        3.3.2 上位机软件设计
        3.3.3 刺激传感模块软件设计
    3.4 系统性能测试及结果
        3.4.1 光功率测试
        3.4.2 系统功耗测试
        3.4.3 无线通信速率
    3.5 本章总结
第4章 动物在体验证实验
    4.1 实验目标
    4.2 实验原理
    4.3 实验准备
    4.4 实验方案
        4.4.1 埋置神经刺激光极
        4.4.2 对比无线光刺激器和激光器
        4.4.3 闭环系统光刺激和同步记录
        4.4.4 光刺激调控小鼠行为
    4.5 实验结果
        4.5.1 对比无线光刺激器与激光器
        4.5.2 闭环系统光刺激和同步记录结果
        4.5.3 行为学调控结果
    4.6 本章总结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 讨论
    5.3 展望
参考文献
在学期间学术成果
指导教师及作者简介
致谢

(9)基于恒流源的大鼠神经刺激系统的研制(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 植入式脑机接口研究概况
    1.3 动物机器人技术
    1.4 神经刺激器
    1.5 研究目标和思路
    1.6 论文结构与安排
第二章 系统概述
    2.1 序言
    2.2 神经刺激器的生理学基础
        2.2.1 刺激电极和动物手术
        2.2.2 电刺激大鼠行为学实验
    2.3 神经刺激器的系统框架
        2.3.1 硬件系统概述
        2.3.2 软件系统设计
    2.4 本章小结
第三章 大鼠神经刺激器的硬件设计
    3.1 序言
    3.2 电源模块
    3.3 处理器模块
    3.4 通讯模块
    3.5 波形发生模块
    3.6 输出模块
    3.7 本章小结
第四章 大鼠神经刺激器的软件平台
    4.1 序言
    4.2 系统下位机程序设计
        4.2.1 Keil集成开发环境
        4.2.2 软件设计流程
    4.3 系统上位机界面设计
    4.4 通讯协议设计
    4.5 本章小结
第五章 刺激系统的实验设计
    5.1 序言
    5.2 系统功能
    5.3 恒流性验证实验
    5.4 大鼠导航实验
        5.4.1 大鼠压杆实验
        5.4.2 大鼠八臂迷宫实验
    5.5 大鼠脑部阻抗测量实验
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
        6.1.1 恒流刺激器设计总结
        6.1.2 研究期间阶段性成果
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间科研任务及主要成果

(10)用于行走功能恢复的硬膜外脊髓电刺激系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
英文缩写全称对照表
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 脊髓的解剖学结构与中枢模式产生器
    1.3 植入式神经刺激器的研究概况
    1.4 脊髓损伤后行走功能恢复的训练方法
    1.5 脑―机接口用于运动功能重建
    1.6 本论文的研究任务及论文结构
2 EEG 信号的特征提取与分类
    2.1 前言
    2.2 实验介绍与样本选取
    2.3 离散小波变换用于 EEG 特征提取
    2.4 基于支持向量机的分类方法
    2.5 分类结果与讨论
    2.6 本章小结
3 动物实验用植入式 ESCS 刺激器
    3.1 引言
    3.2 植入式脉冲发生器
    3.3 外部控制器
    3.4 刺激电极与导线
    3.5 封装与测试
    3.6 本章小结
4 大鼠硬膜外脊髓电刺激的仿真研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
    4.3 结果
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
5 硬膜外脊髓电刺激器的动物实验
    5.1 引言
    5.2 实验器材
    5.3 实验对象与手术过程
    5.4 ESCS 刺激参数对后肢 EMG 的影响
    5.5 本章小结
6 全文总结
    6.1 论文取得的研究成果
    6.2 下一步研究工作的展望
致谢
参考文献
附录 I 攻读博士期间发表的主要论文
附录 II 公开发表的论文与博士学位论文的关系
附录 III MRG 神经纤维模型

四、盆神经刺激器的研制(论文参考文献)

  • [1]面向机器人鸽的分布式远程神经刺激器研制[D]. 黄安穴. 中原工学院, 2021(08)
  • [2]神经调控技术在下尿路功能障碍中的应用进展[J]. 王祎明,陈国庆,英小倩,廖利民. 生物医学工程学杂志, 2020(02)
  • [3]面向机器人鸽的神经电刺激电子系统设计与实验研究[D]. 杨俊卿. 东南大学, 2019(05)
  • [4]神经调控技术的发展与展望[J]. 袁媛,姜长青,陈玥,加福民,李路明. 生命科学仪器, 2018(Z1)
  • [5]磁共振供电的植入式神经刺激器研制[D]. 汪建荣. 江苏科技大学, 2018(02)
  • [6]具有无线信息与能量传输功能的可编程脊髓电刺激器研制[D]. 孟勇. 华中科技大学, 2016(01)
  • [7]基于电刺激反馈的增强型人机接口研究[D]. 鲍林军. 上海交通大学, 2016(01)
  • [8]光遗传学无线光刺激器与闭环调控系统研制[D]. 袁明军. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2015(06)
  • [9]基于恒流源的大鼠神经刺激系统的研制[D]. 陈希. 浙江大学, 2014(08)
  • [10]用于行走功能恢复的硬膜外脊髓电刺激系统研究[D]. 周慧. 华中科技大学, 2012(07)

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盆腔神经刺激器的研制
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