目的:设计一种基于LED调光的频闪光刺激实验系统,并进行实验验证.方法:该系统包括LED调光系统和生理数据采集系统2个部分.其中LED调光系统主要由微处理器系统、LED驱动器和LED 3个部分组成,通过采用脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)技术调制驱动电流的占空比和频率来灵活控制LED的光强和闪烁频率;生理数据采集系统选用Biopac公司的16通道生理信号记录分析系统.应用该系统完成频闪光刺激实验,验证该系统的性能.结果:频闪光刺激实验表明,该系统可以精准控制LED的闪烁频率,并实时采集实验过程中受试者的皮肤电数据、心电图数据等生理数据,且频闪光刺激会使人的皮肤电数据和心电图数据发生改变.结论:该系统操作简单、使用方便,可用于研究频闪光刺激的光生物效应.

介绍一种自动化学发光免疫分析系统中,应用ARM快速中断同步控制多部步进电机方案.高分辨率脉冲前沿是多轴联动数控系统最重要环节,充分发挥脉宽调制技术(Pulse Width Modulation,PWM)单边沿匹配输出特性,经整形电路得到完整的步进电机驱动脉冲波形,最多可实现六轴联动.基于50 μs中断周期,PWM技术自动匹配达到主时钟72 MHz级脉冲前沿时间分辨率,32位系统的强大插补计算能力有助于提高系统运动平稳性.给出了PWM驱动数据结构及计算方法.介绍了匀速运动、梯形运动控制周期的计算.例举了快速中断调用C中断处理函数的方法.对柱塞泵控制测试,初步验证了方案的可行性.此方案是实现各分立轴自适应前瞻插补控制的良好基础.

目的 设计一种基于光伏发电技术的新型电热防寒服,可实现自发电供暖和智能化温度控制.方法 针对高原高寒地域光照充足的环境特点,采用柔性太阳能电池板、充电锂电池、柔性电热片,通过温度传感器反馈实时温度,应用单片机脉宽调制技术实现温度精确控制,从而将太阳能转换为热能用于防寒供暖.结果 通过测试,本系统能够充分利用太阳能持续供暖,可实现实时智能温度控制.结论 本系统可有效解决人们在野外无源环境下的抗寒取暖问题,有望为高原高寒地区野外长时间作业人员抗寒取暖提供一种新装备.

目的 研究设计适用于战场寒冷环境的便携式静脉输液自动加热控温装置,改善寒冷战场输液条件,降低不良反应的发生.方法 分析战场环境的特殊需求,针对野外战场电能供应不稳定,选定可快速充电的电池供能方式;根据战场机动性要求,确定体积小、重量轻、佩戴方便、操作简单等要求;根据战场环境恶劣多变,确定加热响应速度快、可自动控温、具有高温断电保护和声光报警等功能要求.以嵌入式微控制器LPC1788为核心,用温度传感器实时监测出口处药液温度,运用脉宽调制技术实现加热功率的连续动态调整,形成闭环反馈,使药出口处药液温度迅速达到并平稳保持在目标值.结果 整套装置重量约为200 g,体积约为300 cm3.在环境温度15℃,输液滴速80 gtt/min条件下,可在通电后4 min内将出口处药液加热到34℃.结论 该自动加热控温装置结构设计合理、小巧便携、加热响应快、运行安全可靠,特别适用于战时战场低温环境输液时使用.

目的:设计基于STM32芯片的可穿戴式中医电针治疗仪系统,使其具备无线控制、体积小、功耗低、安全性高的特点.方法:通过文献查阅、需求功能分析、电子电路设计、嵌入式设计等技术手段提出了中医电针治疗仪的原理和结构.设计了基于STM32芯片可穿戴式中医电针治疗仪系统的硬件电路及嵌入式系统.结果:本系统采用正弦波作为治疗波形,通过STM32芯片产生正弦脉冲宽度调制(SPWM)波,经过滤波电路将SPWM波过滤得到正弦波,由功率放大器和升压变压器对正弦波进行信号放大达到目标输出电压.结论:本系统与传统的电针治疗仪设计方案相比,可穿戴式中医电针治疗仪系统的治疗数据能实现精确控制,波形稳定,同时系统的稳定性和安全性更高,体积更小便于穿戴.

目的 研制一种集中药熏蒸、腰背部按摩和直腿抬高功能锻炼于一体的多功能骨科康复综合治疗机.方法 该多功能骨科康复综合治疗机主要由床体、熏蒸装置、直腿抬高训练装置、腰背部按摩装置和控制装置构成.以台迭PLC作为控制系统的核心,采用先进的AI人工智能调节算法和PWM脉冲宽度调制技术分别对温度和阻力实现精准控制.结果 研制出的样机结构紧凑、使用方便,控温精度达±0.5℃,训练阻力控制精度±1N,计时精度±1s,腰背部滚动轮能够沿人体脊柱生理曲线滚动按摩.结论 该产品节约了患者治疗时间,节省了设备占地空间,值得临床推广使用.

目的 评估磁悬浮类血泵电磁串扰问题以及探索相应的解决思路.方法 本文通过分析由控制器产生,经控制线传输的大电流驱动信号的信号波形,研究控制器信号调制、驱动方式等对所产生的电磁骚扰的大小、路径.结合其电磁特性的分析结果,如电磁场的分布、电磁能量的传递,评估这种电磁骚扰对其他植入器械如植入式起搏器、植入式除颤器等的影响.结果 三相电机U、V、W控制驱动信号按照驱动时序在特定的时间引入驱动信号,完成对血泵转子的控制,本血泵的驱动信号(方波)频率约为40 kHz.在小转速条件下,脉冲宽度约等于5 ms;大转速条件下,脉冲宽度约等于1.8 ms.此外,不同工作模式下频谱成分基本一致,但分布有所差异.结论 随着左心室辅助设备和其他心脏治疗设备协同治疗在终末期患者中变得越来越常见,设备的相互作用应该被考虑和重视.

目的:设计一种神经反射弧调节机器臂教学装置,用于医学本科生的虚拟仿真神经反射弧调节实验教学.方法:利用现代计算机技术、人工智能和电子技术,在人体骨骼标本右上肢(肱骨)、左上肢(肱骨)、右下肢(股骨)和左下肢(股骨)上连接舵机固定支架,固定4部舵机,舵机连轴器与连杆分别连接肱骨和尺骨,或连接股骨和胫骨,舵机的转动受脉冲宽度调制(PWM)控制.采用超低功耗16位单片机MSP430X149作为系统的中心微控制器,由MSP430X149微控制器的控制程序选择电路控制输出的舵机.结果:机器臂教学装置,能够使医学生直观的观察到反射弧协调控制的全过程,使教师从多个知识点进行系统讲解,其教学内容形象、生动和逼真,有效提高了学生的学习兴趣.结论:研制的神经反射弧调节机器臂教学装置已成为学校生理学形象化实验教学的模型设备,该教学装置能够使医学生进行虚拟仿真神经反射弧调节完整真实实验,有助于提高医学实验教学效果.

目的 设计一款新型、人性化理疗设备.方法 利用智能语音单片机控制技术,动态根据患者语音,随时调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率、占空比以及强度的数值,以达到人机对话,充分了解患者意愿并针对病灶进行刺激治疗.结果 通过单片机计算,在保障医疗安全电压输出前提下,LD3320的ASR运算可以对不同人的语音进行无差别识别,抗噪音能力较强,实用性佳.结论 基于单片机智能语音技术的理疗仪,可按照人的意愿延长或有针对性的治疗,安全可靠、性能稳定,可更好地发挥理疗仪康复理疗的作用.

目的 纳秒脉冲电场治疗设备的临床应用,需要准确稳定获取脉冲输出电流幅值.由于治疗用脉冲前沿陡、脉宽短、电磁干扰强,故本研究旨在研发一种新型的脉冲电流检测技术,以实现脉冲电流检测功能.方法 采用高性能隔离式电流传感器进行脉冲电流采样,电流信号调制衰减后通过阻抗匹配和差分的方式进行传输,现场可编译门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)缓存模数转换后的电流数字量信号,以通讯方式传输到微控制芯片进行电流数据的分析处理.采用多层板的印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)设计,增强抗干扰性.结果 静态直流测试和实际负载下的动态脉冲测试误差均≤5％,实现了纳秒级别的稳定采样.结论 该纳秒脉冲电流检测模块能满足医用级治疗设备的应用要求且方便集成,具有较强的临床实用性.