基于LabVIEW和AVR單片機的鎮痛儀系統實(shí)現

摘要：通過(guò)對穴位施加低頻的脈沖電壓刺激穴位神經(jīng)釋放內源性物質(zhì)，從而達到減輕疼痛的作用已經(jīng)被證實(shí)。基于此醫學(xué)原理，本系統使用LabVIEW編寫(xiě)上位機控制界面，通過(guò)NIVISA模塊驅動(dòng)USB進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，采用高性能AVR主控芯片設計下位機，從而實(shí)現寬范圍數字升壓(12～100V)的高質(zhì)量互補對稱(chēng)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(lǐng)域將有廣泛的應用。
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學(xué)深感棘手的問(wèn)題之一，在疼痛治療領(lǐng)域，穴位刺激鎮痛一直備受推崇，即通過(guò)對穴位施加低頻的脈沖電壓實(shí)現對神經(jīng)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(lái)，電子技術(shù)在疾病診療領(lǐng)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(gè)研究熱點(diǎn)，韓式儀是其中的一個(gè)典型代表。隨著(zhù)電子技術(shù)便攜化和智能化的發(fā)展，利用當前最新技術(shù)革新產(chǎn)品，研發(fā)新型鎮痛醫療器械勢在必行。
針對鎮痛儀電路研發(fā)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(gè)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(xiě)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(mǎn)足對下位機監控數據實(shí)時(shí)反饋的要求；下位機模塊主要由脈沖發(fā)生電路、升壓電路和互補對稱(chēng)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(chēng)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(shí)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(hù)信息管理和系統的實(shí)時(shí)控制。其中包括下位機數據的實(shí)時(shí)采集的即時(shí)顯示，以及存儲用戶(hù)的治療資料等。軟件采用圖形化編程語(yǔ)言編寫(xiě)，其開(kāi)發(fā)時(shí)間短、通用性強、數據處理準確簡(jiǎn)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。