基于Cortex--MO+的無(wú)線(xiàn)低功耗腦電刺激器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、腦電刺激技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于腦機(jī)接口、神經(jīng)性疾病治療等多個(gè)研究領(lǐng)域。腦電刺激器的主要發(fā)展方向?yàn)轶w積小、功耗低以及具備無(wú)線(xiàn)通訊能力。目前的科研過(guò)程中缺乏可長(zhǎng)期工作的無(wú)線(xiàn)低功耗刺激器，其主要原因是難以解決無(wú)線(xiàn)通訊與功耗體積之間的技術(shù)矛盾，從而嚴(yán)重制約了腦科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域間的研究進(jìn)展。因此，開(kāi)發(fā)一款具備無(wú)線(xiàn)通訊能力的低功耗刺激器具有重要意義。
　　本文以雙向恒流腦電刺激器為基礎(chǔ)，以無(wú)線(xiàn)低功耗為主要目標(biāo)，提出了一種以功率模式可控的可關(guān)斷輪詢(xún)通訊

2、功耗管理策略(Multi-power Mode Turn-off Polling Communication Power Management Strategy，MPPS)為核心的無(wú)線(xiàn)低功耗刺激器設(shè)計(jì)方案。定義了刺激器在不同時(shí)段的工作任務(wù)、工作狀態(tài)、各功能模塊的功耗模式以及各工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方法。設(shè)計(jì)了刺激器相應(yīng)的電源、MCU、無(wú)線(xiàn)通訊等電路，具體措施為:改雙電源供電為單電源供電，選用具備多工作模式的Cortex-M0+芯片作為主MCU，

3、選用具備低功耗工作模式的nRF24L01+作為無(wú)線(xiàn)通訊模塊。另外，配合MPPS與具體電路設(shè)計(jì)了相應(yīng)嵌軟代碼。
　　所設(shè)計(jì)的刺激器實(shí)樣具備無(wú)線(xiàn)通訊下的雙向恒流輸出、刺激參數(shù)調(diào)整、電源開(kāi)關(guān)控制等功能，輸出波形正常，大鼠腦電刺激實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)的電壓電流波形符合仿真結(jié)果。刺激器體積30*26*19mm3，重量10.9g，恒流輸出誤差小于2％，待機(jī)功耗35μA（待機(jī)8個(gè)月），連續(xù)刺激狀態(tài)（刺激間隔1s）功耗5.5mA(連續(xù)工作36h)，主要性能