九游（NINEGAME）娱乐股份有限公司-官方网站

　　

　　本发明公开基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置及方法，该装置包括：通信连接的电刺激模块、超声发射单元、检测模块、信号转换单元和数据处理模块；电刺激模块配置用于发射第一电刺激信号，并将其作用于试验对象；超声发射单元配置用于发射第一超声刺激信号；检测模块配置用于接收第一超声刺激信号，并将其作用于试验对象；其还配置用于在第一电刺激信号和第一超声刺激信号作用于试验对象后，采集试验对象的颅内神经元产生的荧光信号；信号转换单元配置用于将荧光信号转换为第一数字电信号；数据处理模块配置用于根据第一数字电信

　　1.一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，其特征在于，包括：通信连接

　　的电刺激模块(1)、超声发射单元(2)、检测模块(3)、信号转换单元(4)和数据处理模块(5)；

　　所述电刺激模块(1)，配置用于发射第一电刺激信号，并将其作用于试验对象；

　　所述检测模块(3)，配置用于接收所述第一超声刺激信号，并将其作用于试验对象；

　　所九游科技述检测模块(3)，还配置用于在所述第一电刺激信号和所述第一超声刺激信号作用

　　所述数据处理模块(5)，配置用于根据所述第一数字电信号，调整所述第一电刺激信号

　　2.根据权利要求1所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，其特

　　超声调整模块(7)，配置用于调整所述初始超声刺激信号的输出方向，得到第一超声刺

　　3.根据权利要求1所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，其特

　　4.根据权利要求3所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，其特

　　信号放大模块(10)，其与所述光电探测模块(8)、所述数据采集模块(9)通信连接；所述

　　信号放大模块(10)配置用于放大所述第一模拟电信号并传输至所述数据采集模块(9)。

　　5.根据权利要求3所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，其特

　　征在于，还包括：滤波模块(11)，其与所述数据采集模块(9)、所述数据处理模块(5)通信连

　　所述滤波模块(11)配置用于对所述第一数字电信号滤波处理，并传输至所述数据处理

　　6.一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，基于权利要求1至5所述的装

　　判断当前的颅内神经元活动状态为非预设状态时，调整作用于所述试验对象的第一电

　　7.根据权利要求6所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，其特

　　响应于数据处理模块(5)发出的神经刺激指令，向试验对象发射第一电刺激信号和第

　　8.根据权利要求6所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，其特

　　征在于，调整作用于所述试验对象的第一电刺激信号以及第一超声刺激信号的强度，具体

　　根据自适应滑模控制算法调整作用于所述试验对象的第一激光刺激信号的波段以及

　　9.根据权利要求6所述的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，其特

　　征在于，根据所述第一数字电信号，确定所述试验对象当前的颅内神经元活动状态，具体包

　　判断所述神经元幅值处于第一预设幅值区间时，判定所述试验对象当前的颅内神经元

　　判断所述神经元幅值处于第二预设幅值区间时，判定所述试验对象当前的颅内神经元

　　[0001]本发明一般涉及颅内神经元调控和检测技术领域，具体涉及基于自适应滑模控制

　　[0002]多年来，科学家将电、磁、光、声等技术与神经科学相结合，产生了脑深部电刺激、

　　磁刺激、光遗传学、颈颅超声刺激等神经刺激与调控技术。其中，电刺激是一种应用低频脉

　　冲电流或通过信号‑电流转换放大后送入人体产生即时效应，人为地使由于中枢神经系统

　　受损而瘫痪的人体产生动作的方法。低强度经颅超声刺激则是一种可穿透颅骨、具有选择

　　性、靶向性、可逆性和非侵入性的高精度神经调控技术,国内外研究表明可以引起脑功能变

　　化,如诱发肌电和局部场电位，抑制癫痫发作，改变超声参数可实现不同的神经调节功能。

　　[0003]但是，现在市面上所有的设备只是将电刺激或者低强度颈颅超声刺激作为单一的

　　神经调控手段，以及对神经调控刺激为开环控制，控制达不到理想效果，不能及时观测神经

　　元的变化，导致对神经元造成不可逆的损伤，对神经调控手段正式进入医学界产生阻碍的

　　作用。因此，我们提出基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置及方法用以解决上

　　[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种一体化且精准、及时刺激神经

　　元变化与调控神经元活动，提升对神经元的调控且成本低的基于自适应滑模控制算法的脑

　　[0005]第一方面，本发明提供一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置，包

　　括：通信连接的电刺激模块、超声发射单元、检测模块、信号转换单元和数据处理模块；

　　[0006]所述电刺激模块，配置用于发射第一电刺激信号，并将其作用于试验对象；

　　[0008]所述检测模块，配置用于接收所述第一超声刺激信号，并将其作用于试验对象；

　　[0009]所述检测模块，还配置用于在所述第一电刺激信号和所述第一超声刺激信号作用

　　[0010]所述信号转换单元，配置用于将所述荧光信号转换为第一数字电信号；

　　[0011]所述数据处理模块，配置用于根据所述第一数字电信号，调整所述第一电刺激信

　　[0014]超声调整模块，配置用于调整所述初始超声刺激信号的输出方向，得到第一超声

　　[0017]数据采集模块，配置用于将所述第一模拟电信号转换为第一数字电信号。

　　[0019]信号放大模块，其与所述光电探测模块、所述数据采集模块通信连接；所述信号放

　　[0020]根据本发明实施例提供的技术方案，还包括：滤波模块，其与所述数据采集模块、

　　[0021]所述滤波模块配置用于对所述第一数字电信号滤波处理，并传输至所述数据处理

　　[0022]第二方面，本发明提供一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，基

　　[0024]根据所述第一数字电信号，确定所述试验对象当前的颅内神经元活动状态；

　　[0025]判断当前的颅内神经元活动状态为非预设状态时，调整作用于所述试验对象的第

　　[0026]根据本发明实施例提供的技术方案，获取试验对象产生的第一数字电信号，具体

　　[0027]响应于数据处理模块发出的神经刺激指令，向试验对象发射第一电刺激信号和第

　　[0029]根据本发明实施例提供的技术方案，调整作用于所述试验对象的第一电刺激信号

　　[0030]根据自适应滑模控制算法调整作用于所述试验对象的第一激光刺激信号的波段

　　[0031]根据本发明实施例提供的技术方案，根据所述第一数字电信号，确定所述试验对

　　[0033]判断所述神经元幅值处于第一预设幅值区间时，判定所述试验对象当前的颅内神

　　[0034]判断所述神经元幅值处于第二预设幅值区间时，判定所述试验对象当前的颅内神

　　[0035]综上所述，本发明公开一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测装置的具

　　体结构。本发明设计通信连接的电刺激模块、超声发射单元、检测模块、信号转换单元和数

　　据处理模块；利用电刺激模块发射第一电刺激信号，以及超声发射单元发射第一超声刺激

　　信号，第一超声刺激信号经检测模块作用于试验对象，并且第一电刺激信号和第一超声刺

　　激信号同时作用于试验对象上，检测模块采集到试验对象的颅内神经元产生的荧光信号，

　　利用信号转换单元将荧光信号转换为第一数字电信号，最后，数据处理模块根据第一数字

　　电信号，调整第一电刺激信号和第一超声刺激信号的强度。重复上述过程，直至最终得到的

　　颅内神经元活动状态为试验所期望的反应状态；实现一体化且准确、及时地检测和调控神

　　[0036]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它

　　[0040]图中标号：1、电刺激模块；2、超声发射单元；3、检测模块；4、信号转换单元；5、数据

　　处理模块；6、超声发生模块；7、超声调整模块；8、光电探测模块；9、数据采集模块；10、信号

　　[0041]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描

　　述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了

　　[0042]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相

　　[0044]请参考图1所示的本发明提供的一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测

　　装置的结构示意图，包括：通信连接的电刺激模块1、超声发射单元2、检测模块3、信号转换

　　[0045]电刺激模块1，配置用于发射第一电刺激信号，并将其作用于试验对象；

　　任意的刺激波形，例如可将来自数学的函数曲线作为刺激波形，刺激脉冲在任意区域内和

　　跨突发间隔内可以反复产生脉冲。不同的波形模式可以应用到16通道刺激输出，并且可手

　　[0049]超声发生模块6，配置用于发出初始超声刺激信号；此处，超声发生模块6的类型，

　　例如为直径31mm的奥利巴斯超声换能器，其型号，例如为V301‑SU，其中心频率例如为

　　[0050]超声调整模块7，配置用于调整初始超声刺激信号的输出方向，得到第一超声刺激

　　信号；超声调整模块7的类型，例如为准直器，其型号，例如为COL6‑550‑F15‑FP；该准直器固

　　定连接在超声换能器的输出端，能够将超声波输出限制在设定的范围内向试验对象发射。

　　[0051]检测模块3，配置用于接收第一超声刺激信号，并将其作用于试验对象；其中，试验

　　[0052]检测模块3，还配置用于在第一电刺激信号和第一超声刺激信号作用于试验对象

　　[0053]此处，检测模块3的类型，例如为陶瓷插针。荧光信号的产生：将荧光蛋白基因导入

　　到鼠的基因组中，在鼠体内表达产生荧光蛋白，该蛋白在光照射下产生相应的荧光信号。

　　[0054]如图3所示，超声调整模块7设置在超声发生模块6的输出端，检测模块3位于超声

　　发生模块6的中心位置，检测模块3的探头端经超声调整模块7插入试验对象的颅内；同时电

　　刺激模块1和超声调整模块7相邻设置，电刺激模块1的电极段也插入试验对象的颅内。

　　[0057]光电探测模块8，配置用于将荧光信号转换为第一模拟电信号；此处，光电探测模

　　器对波长范围为200nm‑1000nm的光敏感，能够探测从直流到100KHz的光信号。

　　[0058]数据采集模块9，配置用于将第一模拟电信号转换为第一数字电信号；此处，数据

　　采集模块9的类型，例如为数据采集卡，其型号，例如为USB‑6001；该数据采集卡能够提供模

　　拟I/O、数字I/O和一个32位计数器。该设备具有轻便的机械外壳，采用总线供电，非常便于

　　携带。多功能I/O设备的I/O提供不同的通道、采样率、输出率可以满足对颅内神经元活动信

　　[0060]信号放大模块10，其与光电探测模块8、数据采集模块9通信连接；信号放大模块10

　　配置用于放大第一模拟电信号并传输至数据采集模块9；此处，信号放大模块10的类型，例

　　[0061]数据处理模块5，配置用于根据第一数字电信号，调整第一电刺激信号和第一超声

　　刺激信号的强度；此处，数据处理模块5的类型，例如为处理器，其型号，例如为R5

　　[0062]进一步地，还包括：滤波模块11，其与数据采集模块9、数据处理模块5通信连接；

　　[0063]滤波模块11配置用于对第一数字电信号滤波处理，并传输至数据处理模块5；此

　　[0065]在试验开始时，超声发生模块6发出初始超声刺激信号，初始超声刺激信号经超声

　　调整模块7调整后，得到第一超声刺激信号，并作用于试验对象的颅内所要检测的区域；同

　　时，电刺激模块1发射第一电刺激信号，并传输到检测模块3，检测模块3将第一电刺激信号

　　传输到试验对象的颅内所要检测的区域；需要说明的是，第一超声刺激信号和第一电刺激

　　[0066]然后，试验对象的颅内所要检测的区域受到第一超声刺激信号和第一电刺激信号

　　产生荧光信号，检测模块3采集到该荧光信号，并将荧光信号传输到光电探测模块8，光电探

　　测模块8将荧光信号转换为第一模拟电信号，信号放大模块10将第一模块电信号放大并传

　　输到数据采集模块9，数据采集模块9再将放大后的第一模拟电信号，转换为第一数字电信

　　号；利用滤波模块11滤除第一数字电信号中的干扰信号之后将其传输到数据处理模块5，数

　　据处理模块5对第一数字电信号中的神经元幅值进行分析，判断试验对象当前的颅内神经

　　[0067]若是，则无须再调整；若否，则数据处理模块5根据第一数字电信号以及试验所期

　　望的反应状态，向超声发生模块6和电刺激模块1发出相应的调整信号，进而调整超声发生

　　模块6下一次发出的第一超声刺激信号的强度，以及，电刺激模块1下一次发出的第一电刺

　　激信号的强度，调整后的数据经数据采集模块9发送给超声发生模块6和电刺激模块1，重复

　　上述过程，直至最终得到的颅内神经元活动状态为试验所期望的反应状态；实现一体化检

　　[0068]此处，数据采集模块9和超声发生模块6之间还可以设置功率放大器，在试验过程

　　中，当第一超声刺激信号和第一激光刺激信号的强度需要调整时，数据处理模块5发出的相

　　应的调整信号，可以经由数据采集模块9传输到功率放大器，功率放大器对调整信号放大后

　　再传输到超声发生模块9，便于更好地控制超声发生模块6发出调整强度后的第一超声刺激

　　[0070]本发明提供一种基于自适应滑模控制算法的脑神经刺激检测方法，基于实施例1

　　[0073]需要说明的是，获取试验对象产生的第一数字电信号，具体包括以下步骤：

　　[0074]响应于数据处理模块5发出的神经刺激指令，向试验对象发射第一电刺激信号和

　　[0075]其中，响应于数据处理模块5发出的神经刺激指令，电刺激模块1向试验对象发射

　　[0078]S20、根据第一数字电信号，确定试验对象当前的颅内神经元活动状态；

　　[0079]其中，根据第一数字电信号，确定试验对象当前的颅内神经元活动状态，具体包括

　　[0081]判断神经元幅值处于第一预设幅值区间时，判定试验对象当前的颅内神经元活动

　　[0083]判断神经元幅值处于第二预设幅值区间时，判定试验对象当前的颅内神经元活动

　　[0085]S30、判断当前的颅内神经元活动状态为非预设状态时，调整作用于试验对象的第

　　[0086]其中，调整作用于试验对象的第一电刺激信号以及第一超声刺激信号的强度，具

　　[0087]根据自适应滑模控制算法调整作用于试验对象的第一激光刺激信号的波段以及

　　[0088]具体地，自适应滑模控制算法是在控制律的作用下随时间呈“开关特性”变化，根

　　据反馈使装置按预先选择的轨迹，作高频小幅度的上下调整运动，与装置外部扰动变化以

　　[0089]其中，在自适应滑模控制算法中，控制器的设计分为两个部分：滑模控制器和自适

　　应机制。滑模控制器是一个非线性控制器，它通过将光纤记录系统记录到的脑神经元信号

　　引入一个滑模面来实现本装置的稳定。该滑模面通常是一个具有固定斜率的线性面，在理

　　想情况下，神经元活动信息状态会被快速地滑动到滑模面上并保持在上面。滑模控制器的

　　输出信号作用于本装置，根据滑模面与本装置当前状态之间的差异计算得出，以驱动本装

　　[0090]在自适应滑模控制算法中，控制信号的产生通过综合考虑滑模控制器的输出和自

　　适应机制的调节结果。通过不断地调整滑模控制器的参数，自适应滑模控制算法可以使控

　　制信号逐渐逼近最优解，并最终实现对本装置中第一电刺激信号和第一超声刺激信号的强

　　[0091]以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人

　　员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术

　　方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行

　　任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问加。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　风能发电系统 漂浮式海上风力发电机组一体化计算分析导则及编制说明.pdf

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者