迷走神经作为十二对脑神经中行程最长、分布范围最广的混合性脑神经,可调节循环、呼吸、消化三个系统。近年来,迷走神经刺激术(Vagus Nerve Stimulation,VNS)在治疗癫痫、镇痛、抑郁、心衰等方面被广泛应用,疗效也得到了广泛认可。但VNS的作用机制尚未明确,最佳参数组合尚未确定,在临床研究中,仅建议由低到高逐渐增加参数以顺应组织抵抗力。并且传统开环VNS系统刺激参数多为经验参数,参数设置的合理性无法进行有效地评估。为此,一种能根据患者生理信号的变化自适应调节刺激参数的VNS系统将会大大提高VNS的安全性和有效性。本文基于心电信号(Electrocardiogram,ECG)设计一款微型VNS自适应调节系统,具体内容如下:系统前端硬件电路的设计:该电路模块主要包括刺激器硬件电路和ECG前端采集电路两个子模块。刺激器硬件电路主要包括宽带放大电路和压控恒流源电路。宽带放大电路主要采用宽带电流反馈型运放(AD811)对数字可编程频率合成器(AD9850)输出的刺激波形进行放大实现调幅功能;恒流源电路主要是将电压信号转化为电流信号,实现恒流刺激。ECG前端采集电路主要是对ECG进行放大和滤除各种噪声。放大电路主要采用仪表放大器(AD620)与高精度运放(OPA1177)实现对心电信号1000倍左右的放大;滤波电路主要采用贝塞尔滤波器设计低通和高通滤波器和双T型陷波器滤除50Hz工频干扰。微处理器模块的设计:该模块(STC89C52)为整个系统的控制核心,主要作用在于控制AD9850输出参数可调的刺激波形,从而实现ECG的A/D转换和实时处理以及反馈调节刺激参数。无线蓝牙模块的设计:该模块(HC-06)实现系统与手机之间的无线数据传输,增加了系统与外设之间的数据传输方式。上位机模块的设计:上位机使用Eclipse开发可以将实时心率、平均心率以及心电信号波形显示、存储的Android软件。系统测试:为了验证系统设计的准确性,对系统的软硬件进行了功能测试。其包括对恒流源电路线性度和恒流性的测试、刺激波形和刺激参数的测试、ECG采集电路整体性的测试、微处理器间的通信测试以及上位机软件测试。通过对系统整体的测试,系统能够输出有效刺激波形、实现ECG的采集和实时处理以及自适应调节刺激参数等功能。本系统初步建立闭环VNS系统,为闭环VNS系统设备的研发提供一定思路,为实验室VNS的研究提供基础。