基于LabVIEW和AVR單片機(jī)的鎮(zhèn)痛儀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

摘要：通過(guò)對(duì)穴位施加低頻的脈沖電壓刺激穴位神經(jīng)釋放內(nèi)源性物質(zhì)，從而達(dá)到減輕疼痛的作用已經(jīng)被證實(shí)。基于此醫(yī)學(xué)原理，本系統(tǒng)使用LabVIEW編寫上位機(jī)控制界面，通過(guò)NIVISA模塊驅(qū)動(dòng)USB進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，采用高性能AVR主控芯片設(shè)計(jì)下位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)寬范圍數(shù)字升壓(12～100V)的高質(zhì)量互補(bǔ)對(duì)稱脈沖波穩(wěn)定輸出特性。在疼痛疾病的治療以及醫(yī)療保健治未病等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW；USB通信；DC—DC升壓；AD采集

疼痛治療一向是臨床醫(yī)學(xué)深感棘手的問題之一，在疼痛治療領(lǐng)域，穴位刺激鎮(zhèn)痛一直備受推崇，即通過(guò)對(duì)穴位施加低頻的脈沖電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的刺激，使其釋放阿片肽，達(dá)到減輕疼痛的目的。上世紀(jì)80年代以來(lái)，電子技術(shù)在疾病診療領(lǐng)域的取得廣泛應(yīng)用，穴位刺激鎮(zhèn)痛治療儀器成為其中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，韓式儀是其中的一個(gè)典型代表。隨著電子技術(shù)便攜化和智能化的發(fā)展，利用當(dāng)前最新技術(shù)革新產(chǎn)品，研發(fā)新型鎮(zhèn)痛醫(yī)療器械勢(shì)在必行。
針對(duì)鎮(zhèn)痛儀電路研發(fā)要求，以及人體對(duì)低電頻生理反映的特征，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW和AVR單片機(jī)的一個(gè)精度高、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、可擴(kuò)展性強(qiáng)的醫(yī)療器械鎮(zhèn)痛儀。

1 系統(tǒng)總體介紹
本系統(tǒng)包括上位機(jī)模塊、通信模塊和下位機(jī)模塊，其中上位機(jī)采用LabVIEW軟件編寫的人機(jī)交互界面，使用方便，具有良好的可視化效果和可擴(kuò)展性；通信部分采用即插即用的USB通信模塊，其傳輸數(shù)據(jù)速率快，能滿足對(duì)下位機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋的要求；下位機(jī)模塊主要由脈沖發(fā)生電路、升壓電路和互補(bǔ)對(duì)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(jī)控制命令，完成各種模式下的脈沖強(qiáng)度精確調(diào)制以及控制對(duì)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(shù)字電位器，實(shí)現(xiàn)精確可調(diào)的數(shù)字升壓，系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟硬件及其組成
2．1 上位機(jī)LabVIEW人機(jī)交互界面
上位機(jī)軟件用于用戶信息管理和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。其中包括下位機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集的即時(shí)顯示，以及存儲(chǔ)用戶的治療資料等。軟件采用圖形化編程語(yǔ)言編寫，其開發(fā)時(shí)間短、通用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確簡(jiǎn)單、可移植性強(qiáng)，界面設(shè)計(jì)的人性化，使操作方便，具有良好的可視化效果和可擴(kuò)展性，上位機(jī)流程圖如圖2所示。