基于Cortex--MO+的無線低功耗腦電刺激器的研究與設計.pdf

1、腦電刺激技術已被廣泛應用于腦機接口、神經(jīng)性疾病治療等多個研究領域。腦電刺激器的主要發(fā)展方向為體積小、功耗低以及具備無線通訊能力。目前的科研過程中缺乏可長期工作的無線低功耗刺激器，其主要原因是難以解決無線通訊與功耗體積之間的技術矛盾，從而嚴重制約了腦科學相關領域間的研究進展。因此，開發(fā)一款具備無線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，以無線低功耗為主要目標，提出了一種以功率模式可控的可關斷輪詢通訊

2、功耗管理策略(Multi-power Mode Turn-off Polling Communication Power Management Strategy，MPPS)為核心的無線低功耗刺激器設計方案。定義了刺激器在不同時段的工作任務、工作狀態(tài)、各功能模塊的功耗模式以及各工作狀態(tài)的轉換方法。設計了刺激器相應的電源、MCU、無線通訊等電路，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+作為無線通訊模塊。另外，配合MPPS與具體電路設計了相應嵌軟代碼。
　　所設計的刺激器實樣具備無線通訊下的雙向恒流輸出、刺激參數(shù)調整、電源開關控制等功能，輸出波形正常，大鼠腦電刺激實驗中實測的電壓電流波形符合仿真結果。刺激器體積30*26*19mm3，重量10.9g，恒流輸出誤差小于2％，待機功耗35μA（待機8個月），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