一種新穎的反饋電刺激裝置研制與應(yīng)用
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腦電放大器的第一級(jí)由運(yùn)放電路構(gòu)成電壓跟隨器，以提高放大電路的共模抑制比和輸入阻抗。考慮到供電與功耗的問(wèn)題，放大電路可選用微功耗可低電壓工作的四運(yùn)放運(yùn)算放大器芯片LM324，其結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低。放大電路的第二級(jí)選用了功率放大芯片LM386。后級(jí)是一個(gè)帶通濾波器，通帶為0．5～70 Hz，可以濾除腦電的高頻分量和一些高頻干擾信號(hào)。電路中應(yīng)設(shè)置60 Hz工頻濾除電路，即工頻陷波。經(jīng)過(guò)放大調(diào)理后的腦電信號(hào)，幅值應(yīng)在0～5 V之間。
1．3 回歸復(fù)雜度
對(duì)于N點(diǎn)的原始一維時(shí)間序列，如腦電圖時(shí)間序列ui，通過(guò)時(shí)間延遲的方法，可以重建得到一組相空間中的向量：
式中：τ是延遲時(shí)間；m是嵌入維數(shù)。
將上述向量采用如下所述的的算法在二維平面上展示出來(lái)，進(jìn)而分析該序列的相關(guān)特性和二維圖中每一點(diǎn)表示的時(shí)間i和時(shí)間j之間是否存在著復(fù)原關(guān)系，這樣的二維圖稱(chēng)之為回歸圖。
在數(shù)學(xué)上，回歸圖計(jì)算公式可以表示為：
式中：εi是截止距離；||?||表示范數(shù)；@(z)是Heavi-side函數(shù)
本裝置所進(jìn)行的計(jì)算中，嵌入維數(shù)m和時(shí)間延遲τ均取3，截止距離εi取所有向量距離中最大值的5％。在按上述方法得到腦電的回歸圖后，定義回歸復(fù)雜度為回歸圖上回歸點(diǎn)所占的比例：本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/188450.htm
該回歸復(fù)雜度的取值在0～1之間。根據(jù)回歸復(fù)雜度與睡眠的深度基本成正比的關(guān)系，可判斷睡眠質(zhì)量越好，回歸復(fù)雜度越??；睡眠質(zhì)量越差，回歸復(fù)雜度越大。圖2(a)為睡眠質(zhì)量較高時(shí)，回歸復(fù)雜度為0．17的回歸圖；圖2(b)為睡眠質(zhì)量不高時(shí)，回歸復(fù)雜度為0．71的回歸圖。
根據(jù)計(jì)算的腦電信號(hào)的回歸復(fù)雜度指數(shù)值，直接將睡眠的深度量級(jí)用回歸復(fù)雜度指數(shù)代表。即提取受試者不同睡眠期四道腦電回歸復(fù)雜度的平均值，該平均值是睡眠深度的量化結(jié)果。
1．4 刺激波形的產(chǎn)生
本文提出的個(gè)性化神經(jīng)反饋失眠治療裝置，是由一個(gè)CPU為C8051的單片機(jī)控制的。C8051單片機(jī)內(nèi)部集成了一個(gè)12位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、5個(gè)通用16位定時(shí)器、內(nèi)部可編程振蕩器、低功耗128 B的非易失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及豐富的輸入輸出資源，擴(kuò)展系統(tǒng)中還包含64 KB的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和64 KB的只讀存儲(chǔ)器ROM。運(yùn)用系統(tǒng)中的數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路通過(guò)編程可以產(chǎn)生方波、三角波和正弦波等不同波形和參數(shù)的刺激模式，通過(guò)在程序中加人延時(shí)程序可以改變刺激波形的頻率，通過(guò)改變數(shù)／模轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)值調(diào)節(jié)刺激波形的幅度。
利用單片機(jī)內(nèi)部可編程振蕩器作為單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘，內(nèi)部的參考電壓作為數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路的參考電壓，其中數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路的寄存器的值分別在定時(shí)器的中斷服務(wù)程序中設(shè)定，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)過(guò)由功率放大器進(jìn)行幅度放大。
評(píng)論