基于LabVIEW和AVR單片機的鎮痛儀系統實現
摘要:通過對穴位施加低頻的脈沖電壓刺激穴位神經釋放內源性物質,從而達到減輕疼痛的作用已經被證實。基于此醫學原理,本系統使用LabVIEW編寫上位機控制界面,通過NIVISA模塊驅動USB進行實時通信,采用高性能AVR主控芯片設計下位機,從而實現寬范圍數字升壓(12~100V)的高質量互補對稱脈沖波穩定輸出特性。在疼痛疾病的治療以及醫療保健治未病等領域將有廣泛的應用。
關鍵詞:LabVIEW;USB通信;DC—DC升壓;AD采集
疼痛治療一向是臨床醫學深感棘手的問題之一,在疼痛治療領域,穴位刺激鎮痛一直備受推崇,即通過對穴位施加低頻的脈沖電壓實現對神經系統的刺激,使其釋放阿片肽,達到減輕疼痛的目的。上世紀80年代以來,電子技術在疾病診療領域的取得廣泛應用,穴位刺激鎮痛治療儀器成為其中的一個研究熱點,韓式儀是其中的一個典型代表。隨著電子技術便攜化和智能化的發展,利用當前最新技術革新產品,研發新型鎮痛醫療器械勢在必行。
針對鎮痛儀電路研發要求,以及人體對低電頻生理反映的特征,設計了基于LabVIEW和AVR單片機的一個精度高、穩定可靠、抗干擾能力強、功耗低、可擴展性強的醫療器械鎮痛儀。
1 系統總體介紹
本系統包括上位機模塊、通信模塊和下位機模塊,其中上位機采用LabVIEW軟件編寫的人機交互界面,使用方便,具有良好的可視化效果和可擴展性;通信部分采用即插即用的USB通信模塊,其傳輸數據速率快,能滿足對下位機監控數據實時反饋的要求;下位機模塊主要由脈沖發生電路、升壓電路和互補對稱脈沖輸出電路組成,其中主控芯片采用ATMEL公司的Atmega128,可接收上位機控制命令,完成各種模式下的脈沖強度精確調制以及控制對稱治療脈沖輸出。升壓電路采用Maxim Integrated Products公司的MAX1771DC/DC升壓芯片和AD公司的AD52 41系列數字電位器,實現精確可調的數字升壓,系統功能框圖如圖1所示。
2 系統軟硬件及其組成
2.1 上位機LabVIEW人機交互界面
上位機軟件用于用戶信息管理和系統的實時控制。其中包括下位機數據的實時采集的即時顯示,以及存儲用戶的治療資料等。軟件采用圖形化編程語言編寫,其開發時間短、通用性強、數據處理準確簡單、可移植性強,界面設計的人性化,使操作方便,具有良好的可視化效果和可擴展性,上位機流程圖如圖2所示。
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