基于DSP的拟生物神经信号刺激器的研制

介绍一种用于研究生物体运动神经机理的在体拟生物信号电刺激装置。刺激器以DSP为计算核心,采用基于振动理论的神经元模型生成信号,输出模拟电压,通过微电极进行在体刺激。实验结果证实,刺激信号在形态上与生物信号基本吻合,并且刺激强度、频率等可调。此研究为后续研究生物机器人技术提供了硬件准备。     

面向鸽子机器人的磁刺激线圈仿真设计及实验研究

为了探究将磁刺激技术应用于动物机器人运动控制的可行性,本文面向鸽子机器人,仿真分析线圈半径、匝数等因素对磁刺激强度、深度及聚焦性的影响,提出线圈设计方案。将线圈置于鸽子头部及腿部,磁刺激同时记录腿部肌电。结果发现,磁刺激时肌电明显增强。降低磁刺激系统输出频率,输出电流增大,肌电随之增强。与脑部磁刺激相比,刺激坐骨神经引起的肌电增强反应更为显著。这表明,磁刺激系统通过驱动该线圈可以有效地实现对脑及外周神经功能的调控。本研究为后续实用性线圈优化改进提供了理论及实验指导,为动物机器人磁刺激运动控制实施奠定了初步的理论和实验基础。     

电刺激与磁刺激运动诱发电位的比较研究

在２２名正常成人志愿者的上下肢比较电与磁两种经皮运动皮层、脊髓刺激法所引出之运动诱发电位（ＭＥＰ）的差异。结果表明，电刺激诱发成功率为１００％，磁刺激在下肢肌诱发成功率为０％～１４．３％（皮层刺激）和０％～４２．９％（脊髓刺激）；电刺激ＭＥＰ波幅比磁刺激高２．４７～４１倍（平均１１．３倍）；电刺激ＭＥＰ潜时比磁刺激平均短２．７８ｍｓ（皮层刺激）和１．３４ｍｓ（脊髓刺激）。作者认为，易引出高大而可靠的ＭＥＰ的电刺激方法值得临床推广应用，而磁刺激法则应加强基础和方法学研究。     

集落刺激因子的生物功能

正常人体中,只有骨髓中存在多能干细胞,它能产生血液循环中所有的成熟红细胞,中性粒细胞,嗜酸性粒细胞,嗜碱性粒细胞,单核细胞,淋巴细胞及血小板。这些成熟细胞的寿命较短,它们持续不断的更替有赖于多能干细胞的大量增殖。血细胞的产生受到复杂而严密的调控,保证健康状态的血细胞水平维持稳定,并在受到外伤或感染时能迅速变化。每个成年人每日大约更新１２００亿个粒细胞,若感染时,其产生数量最少增加十倍。 １９６６年, Ｂｒａｄｌｙ, Ｍｅｔａｃａｆｆ和Ｉｃｈｉｋａｗａ等建立了一种细胞培养系统,允许粒细胞和单核细胞的…     

仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统

目的肠道微机器人的设计采用仿尺蠖气动运动系统,以更好地无创诊断人体肠道.方法机器人采用单节尺蠖结构,利用薄壁气囊和伸缩气缸作为径向钳位机构和轴向伸缩机构.气动系统由微型真空泵和流体分配器构成.该系统在流体分配器的控制下,微型真空泵可以驱动各运动机构,实现微机器人的主动运动.研制的机器人运动系统样机直径20mm,长105mm,质量109.15g,可实现42.4mm的径向变形和35mm的轴向步距.测量了运动机构的输出驱动力,并测试了机器人样机在不同运动环境下的运动性能.结果气动驱动系统能够向运动机构提供充足的驱动力,伸缩机构可以输出最大1.82N的推力,钳位气囊最大钳位压强为23.69kPa,机器人能够在不同角度的刚性管道中运动,并且在离体猪结肠中也能够有效运动.结论仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统为人体肠道机器人内窥镜研究提供了一种有效途径.     

功能电刺激腕关节运动的自适应控制技术研究

针对功能电刺激(FES)康复技术中肌肉的时变和高度非线性的特点,提出一种实时调整FES系统输出,实现康复患者自适应训练的方法。考虑到患者间和康复各阶段肌肉对电刺激响应能力的差异,利用神经网络良好的非线性逼近能力,采用神经网络辨识器辨识相关运动肌肉的FES模型,并在此基础上,利用神经网络控制器在线调节控制策略及刺激参数,提高FES系统的自适应能力。通过人体腕关节运动控制的FES实验,验证该方法具有较高的轨迹跟踪控制精度和较强的自适应能力。     

经颅电刺激用于深脑刺激的研究进展

经颅电刺激（TES）是一种无创、经济、耐受性好的神经调控技术。但是,传统TES为全脑性刺激,且刺激电流较小,无法满足临床治疗中对深部脑区的有效聚焦刺激的需求。随着TES技术临床应用的不断深入,研究人员不断探索出新的刺激方法来提高刺激聚焦性、刺激强度和刺激深度,尤其是以高精度经颅电刺激、时间干涉刺激为代表的多电极刺激研究已展开。本文回顾了近年来TES的优化方案,并进一步分析了现有刺激方法的特点和局限,以期为相关临床应用提供借鉴和参考,并为后续研究提供指导。此外,本文还对TES未来发展趋势进行了展望,并提出了可能用于深脑刺激的TES优化方向,以期能为后续研究和应用提供新的思路。     

水生动物机器人的研究现状与进展

生物机器人是人类通过控制技术施加干预信号调控生物行为,从而实现人类可操控的生物,是融合多学科和多专业理论与技术的产物。由于水生动物具有运动灵活、活动隐蔽、适应环境、自主供能等突出的优势特性,而成为水生动物机器人的研发对象,更具科学研究意义与实际应用价值。根据神经科学理论和国际常用的生物控制方法,介绍刺激感受器、刺激神经中枢和刺激效应器等3种类型的水生动物机器人,综述其控制方法及机制,阐述其中的控脑技术,并就发展趋势进行展望。     

重症肌无力重复神经刺激的研究

重复神经刺激 (ＲＮＳ)是诊断重症肌无力 (ＭＧ)的首选电生理检查法 ,其中低频ＲＮＳ对ＭＧ的诊断阳性率最高。现在多数实验室对低频ＲＮＳ的波幅衰减值通用 >10 %或 >15 %的标准[1,2 ] 。然而目前有研究认为不同的刺激频率以及不同的肌肉 ,其波幅衰减值亦不相同[3 ] 。本文对此进行研究。1　资料与方法ＭＧ组 :本文 2 7例均系 1997年 2月至 2 0 0 0年 5月我科和大连市友谊医院神经科经临床确诊的病例 ,即 :有典型的临床表现 ,抗胆碱酯酶药物试验阳性 ,除外肌营养不良、运动神经元病和肌无力综合征等其它疾病[4] 。其中男 10例 ,女 17例。年…     

胶囊内窥镜中主动式运动机构综述

总结了国内外学者研究胶囊内窥镜主动式运动机构的最新进展,分析了不同机构的运动和控制原理,比较了它们的优缺点。由于人体肠道的复杂性,以及胶囊内窥镜对运动机构的尺寸和功耗的限制,目前还没有采用主动式运动机构的内窥镜胶囊用于临床。永磁体外部旋转磁场激励运动机构可以对已经商业化的内窥镜胶囊进行改进,但旋转磁场较为复杂。采用形态记忆合金激励的主动式运动机构将是今后的发展方向和研究重点。     

Gentle Perineal Skin Stimulation for Control of Nocturia

One of the major causes of nocturia is overactive bladder (OAB). Somatic afferent nerve stimuli are used for treating OAB. However, clinical evidence for the efficacy of this treatment is insufficient due to the lack of appropriate control stimuli. Studies on anesthetized animals, which eliminate emotional factors and placebo effects, have demonstrated an influence of somatic stimuli on urinary bladder functions and elucidated the underlying mechanisms. In general, the effects of somatic stimuli are dependent on the modality, location, and physical characteristics of the stimulus. Recently we showed that gentle stimuli applied to the perineal skin using a soft elastomer roller inhibited micturition contractions to a greater extent than a roller with a hard surface. Studies aiming to elucidate the neural mechanisms of gentle stimulation-induced inhibition reported that 1–10 Hz discharges of low-threshold cutaneous mechanoreceptive Aβ, Aδ, and C fibers evoked during stimulation with an elastomer roller inhibited the micturition reflex by activating the spinal cord opioid system, thereby reducing both ascending and descending transmission between bladder and pontine micturition center. The present review will provide a brief summary of (1) the effect of somatic electrical stimulation on the micturition reflex, (2) the effect of gentle mechanical skin stimulation on the micturition reflex, (3) the afferent, efferent, and central mechanisms underlying the effects of gentle stimulation, and (4) a translational clinical study demonstrating the efficacy of gentle skin stimuli for treating nocturia in the elderly with OAB by using the two roller types inducing distinct effects on rat micturition contractions. Anat Rec, 302:1824–1836, 2019. © 2019 American Association for Anatomy     

A Method for Cellular Stimulation of Thyroid Transplant for Correction of Thyroid System Function

The efficiency of autotransplantation of the thyroid tissue into the greater omentum was demonstrated in experiments on rats. High viability of the transplant and restoration of the hormonal thyroid activity were attained after a single injection of the cell suspension of autologous adherent bone marrow cells directly into the transplant.__________Translated from Kletochnye Tekhnologii v Biologii i Meditsine, No. 2, pp. 117–119, 2005     

1．5T磁共振成像系统对人体外周神经刺激研究

医用磁共振成像系统中的时变梯度场对人体外周神经的刺激作用为磁共振扫描带来潜在危险，不容忽视。目的：引入一种新方法预测磁共振成像系统对人体的外周神经刺激。方法：用现今普遍应用于临床的1．5T磁共振成像系统，设计多个不同单梯度轴和多梯度轴组合的测试组，对35名志愿者进行临床实验测试扫描。通过逐步增强梯度线圈的磁场强度直到志愿者发生任何轻微的神经刺激感知来测定每个志愿者的个体刺激域值，最后通过求所有志愿者在所有测试组中的刺激域值的平均值得出系统梯度线圈的刺激域值，将实验数据与新方法中的安全模型计算值进行线性拟合及对比．结果：显示实验值与根据新方法安全模型的计算值具有良好的一致性。结论：虽然安全模型的计算值处于比较保守的水平．但我们认为此方法与其安全模型仍然对预测磁共振成像系统对人体的外周神经刺激有着科学且实用的意义，非常适合应用于实际磁共振产品系统安全测试中。     

Entrainment of Intestinal Slow Waves with Electrical Stimulation Using Intraluminal Electrodes

The aim of this study was to investigate whether the intestinal stimulation would be feasible using a less invasive method: intraluminal electrodes. The study was performed in nine healthy hound dogs (15–26 kg). Four pairs of electrodes were implanted on the serosa of the jejunum at an interval of 5 cm with the most proximal pair 35 cm beyond the pylorus. An intestinal fistula was made 20 cm beyond the pylorus. Simultaneous recordings of intestinal myoelectrical activity were made for 2 h in the fasting state from both intraluminal and serosal electrodes. Various pacing parameters were tested. The frequency of the intestinal slow wave recorded from the intraluminal electrodes was identical to that from the serosal electrodes , p < 0.001), and so was the percentage of normal 17–22 cycles/min waves (95.8±33.9% vs 98.16±1.33%, r=0.96, p<0.01).p < 0.01). A complete entrainment of the intestinal slow wave was achieved in every dog with electrical stimulation using intraluminal ring electrodes. The effective pacing parameters were pulse width of 70 ms, amplitude of 4 mA and frequency of 1.1 IF (intrinsic frequency). The time required for the entrainment of the intestinal slow wave with intraluminal pacing was 25.0±2.1s. The maximum driven frequency was found to be 1.43±0.01 IF. The results reveal that intraluminal pacing is an effective and efficient method for the entrainment of intestinal slow waves. It may become a potential approach for the treatment of intestinal motor disorders associated with myoelectrical abnormalities. © 2000 Biomedical Engineering Society. PAC00: 8754Dt, 8719Ff, 8717Nn     

基于中枢模式发生器控制的电刺激步行康复系统设计与实验

研发功能性电刺激(FES)康复系统来实现下肢瘫痪病人的行走运动。控制器采用基于中枢模式发生器(CPG)的仿生控制机理。针对基于递归神经振荡器的CPG模型,研究关键参数(激励性输入、时间常数、感觉反馈、输出阈值)对CPG输出幅值、频率、相位以及占空比的影响。建立包含12个神经元的CPG网络,以控制双腿的4个关节(左/右髋关节和膝关节)和八组肌群(左/右髂腰肌、臀大肌、股直肌和腘绳肌)。所搭建的实验系统和平台,包括悬吊减重系统、助行系统、电刺激系统和运动检测系统。在正常受试者参与的实验中,受试者在CPG控制的电刺激作用下产生非自主行走运动。实验结果表明,受试者双腿的髋关节和膝关节角度与正常人自主行走时的数据达到定性吻合,验证所设计的CPG控制器在FES康复系统中的可行性与有效性。