个体经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带范围的检测系统的制作方法

1.本发明涉及医学仪器仪表技术中的数据识别、记录和处理技术领域，更具体地，涉及一种经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带范围的检测系统。


背景技术：

2.经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation, tacs）是一种非侵入性的脑调控技术。尽管目前尚且无法了解tacs的确切作用机制，但随着相关研究与报道证据的增多，对其作用机制可能的解释也逐渐丰富。tacs的典型应用方式是通过双电极在人体大脑头皮上施予的呈正弦波形变化的微弱电流（毫安级），以特定的刺激频率同步脑波震荡，进而诱导长期的突触可塑性以达到调节大脑功能/认知功能的目的。标准gbt13870.1-2008《电流对人和家畜的效应 第一部分：通用部分》对电流（包括交流电流和直流电流）流经人体是可能产生的生理效应进行了定量分析与阐述。就通过人体的一条给定的电流通路而言，对人的危险主要取决于电流的数值和通电时间。该标准给出了“一手到双脚通路，交流15hz至100hz的时间/电流区域”的图表简要说明，其将交流电对人体产生的生理效应由轻到重划分为4个“时间/电流”区域，分别为ac-1区域，ac-2区域，ac-3区域与ac-4区域。当“人体电流/电流持续时间”处于ac-1与ac-2区域内时，人体通常没有有害的电气生理效应；而当“人体电流/电流持续时间”处于ac-3与ac-4区域内时，人体心脏的生理效应从“可强烈地不自主的肌肉收缩、呼吸困难，可逆性心脏障碍”逐渐过渡到“出现心室纤维性颤动”。而ac-2区域与ac-3区域的分界线左边缘对应的人体电流振幅为5ma。研究论文《transcranial alternating current stimulation (tacs): from basic mechanisms towards first applications in psychiatry》综述了tacs在精神疾病领域的临床研究成果，其中多数研究采用的输出电流振幅在0~2.5ma范围内，其边界值小于上述标准中要求的人体电流振幅5ma，属安全范围。此外，综述的研究多采用的tacs输出电流频率范围为1-120hz，刺激时长在20-40min之间。因此，本

技术实现要素：
也将在安全的0~2.5ma电流振幅范围与1~100hz电流变化频带范围内进行个体化的tacs刺激电流振幅阈值和频带范围检测。
3.实验证明需要施加较高强度的电流才能可靠及时地影响神经元回路，从而提高治疗疗效。尽管在安全范围内对个体进行不同参数的tacs刺激，但是当个体接受刺激达到一定强度的电流振幅且处于一定频带范围内时，该刺激会给个体带来一些负面的刺激感受。2018年2月2日，在《nature communication》期刊中发表了题为《direct effects of transcranial electric stimulation on brain circuits in rats and humans》的研究论文，发现至少需要1mv/mm电压梯度才能影响神经元尖峰，人体和大鼠解剖表明需要约6ma的电流施加到头皮才能可靠且即时地影响神经元回路，研究将12个刺激电极组成的圆形阵列被放置在头部周围，刺激由一系列1hz正弦波组成，每个周期逐步调节电流振幅，检测出脑电α波段功率增强。尽管该研究的技术过程尚处于实验室阶段，但是其为个体化的经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带范围检测提供了依据。
发明内容
4.本发明的目的是提供一种个体经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带范围的检测系统，该系统根据频带范围占比和个体自报告刺激感受度来调整电流振幅变化量，并考察振幅阈值和频带范围，为后续的临床实践中个体化的经颅交流电刺激治疗方案制定提供了依据。
5.本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
6.个体经颅交流电刺激电流振幅及频带范围的检测系统，该系统包括：上位机，用于向刺激器发送刺激参数，接收和存储由刺激器发送的检测信息；操控键盘，用于获取个体在电流刺激下的刺激感受度，并传递给刺激器；刺激器，用于调节与检测交变刺激电流参数，频率调节阶段获取频带范围补区间，振幅调节阶段基于模糊控制算法，依据频带范围占比和刺激感受度来调整刺激电流振幅值，重复交替进行频率、振幅调节阶段，直到检测出个体电流振幅阈值或者达到测试时间上限。
7.所述系统的上位机，用于向刺激器发送刺激参数，接收和存储由刺激器发送的检测信息的内容包括：设置初始参数，管理员通过上位机设置的初始参数包括但不限于初始电流振幅、初始电流频率、电流振幅、测试时间上限，设置完成后由上位机通信装置发送至刺激器；存储检测信息，上位机通过内置的上位机通信装置，接收从刺激器通信装置发送的检测信息，包括但不限于计算出的电流振幅阈值、检测过的所有电流振幅及对应的频带范围，经过上位机处理器的处理后，生成频率-振幅二维图谱，存储在上位机存储器中；上位机处理器生成频率-振幅二维图谱，纵坐标标列出所有检测过的电流振幅，横坐标标列出最低频率和最高频率；若在任一电流振幅下，存在频带范围补区间，则以频带范围补区间下限和频带范围补区间上限为端点画线标识；自动补全未检测的电流振幅的频带范围补区间端点，连接相邻上下限端点，形成光滑边界的带颜色标识区块。
8.所述系统的操控键盘，用于获取个体在电流刺激下的刺激感受度的步骤包括：刺激器输出的电流稳定后，操控键盘通信模块接收刺激器通信装置发送的指令，依据指令要求，按键使用权被开放；操控键盘通信模块向刺激器发送查询请求指令，获取所述个体当前所处阶段稳定保持的额定电流振幅值和对应的频带范围占比；操控键盘通信向刺激器发送交互请求指令，刺激器通信装置接收到该指令后，通过刺激器显示装置提示个体根据当前检测的综合感受通过操控键盘客观报告刺激感受度ci（i为非负整数，0≤i≤n，3≤n≤10），具体而言，刺激感受度随着i值的增大，个体的刺激感受度依次递增；个体根据当前阶段的刺激感受度可选择按压操控键盘上与刺激感受度等级对应的c0~c
n-1
号按键，刺激器存储器记录当前额定电流振幅值和刺激感受度；所述系统的操控键盘上与刺激感受度等级对应的c0~c
n-1
号按键里，c
n-1
号按键在全检测时间范围内可随时被触发，刺激器记录触发瞬间的额定电流振幅值和额定电流频率。
9.所述系统的刺激器，频率调节阶段获取频带范围补区间的步骤包括：
频率设置为最低频率f0hz，电流振幅值线性调节至设定值i0ma，后续按每次振幅调节阶段更新的设定值为标准，振幅线性调节的时间确保超过整数倍电流变化周期，频率向最大频率fmhz，按照阶梯状递增变化曲线逐步递增，确保每种频率保持时间超过整数倍电流变化周期，频率缓增过程中按情况（1）或情况（2）执行：（1）个体始终未触发c
n-1
号按键，则停止频率调节阶段，进入振幅调节阶段；（2）个体触发c
n-1
号按键，则中止刺激，记录频带范围补区间下限，在休息一段时间后，频率设置为最高频率，电流振幅值线性调节至设定值，频率向最低频率，按照阶梯状递减变化曲线逐步递减，确保每种频率保持时间超过整数倍电流变化周期，频率缓减过程中按情况（a）或情况（b）执行：（a）个体始终未触发c
n-1
号按键，则判定此前频率缓增阶段的个体触发c
n-1
号按键为假阳性操作，停止频率调节，进入振幅调节阶段；（b）个体触发c
n-1
号按键，则中止刺激，记录频带范围补区间上限，若满足上限大于下限，则记录为当前额定电流振幅下的频带范围补区间；若上限不大于下限，则判定此前频率缓增阶段的个体触发c
n-1
号按键为假阳性操作，停止频率调节，进入振幅调节阶段。
10.所述系统的刺激器，振幅调节阶段基于模糊控制算法，依据频带范围占比和刺激感受度来调整刺激电流振幅值的内容包括：模糊控制算法选用双输入单输出控制器，定义输入输出模糊集：刺激感受度c0~c
n-1
，论域取值范围0~n-1，频带范围占比f0~f
n-1
，定义为频带范围长度占测试频带范围长度的百分比，论域取值范围0~1，电流振幅变化量i1~in，论域取值范围
‑∆
i~
∆
i；隶属度函数选用直觉方法设计，可以描述难以采集数据的客观模糊现象，适用于刺激感受度、频带范围占比的特性；若对论域u中的任一元素x，均存在一个实数a(x)∈[0,1]与之对应，则称a为u上的模糊集，a(x)称为x对a的隶属度，隶属度函数不仅体现了它所反映的模糊概念的特性，通过量化还可以实现后续的数学运算和处理；模糊规则遵循“电流振幅变化量与刺激感受度呈负相关关系”以及“电流振幅变化量与频带范围占比呈正相关关系”的客观规律进行设计，可得二元模糊关系
푅
，借助隶属度函数解出输入量和输出量的模糊关系，以便当取值为其他输入量时，可推理出对应的输出量，模糊关系和推理过程如下述所示：前提1：如果
퐴
且
퐵
，则
퐶
前提2：现在
퐴
’ꢀ
且
퐵’模糊关系矩阵：
푅
=
퐴퐵
×
퐶
结论：解模糊化采用重心法，将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，计算隶属度曲线和论域元素横坐标围成区域的面积，取隶属度函数曲线μ(v)与横坐标v围成面积的重心，计算公式如下述所示：频带范围占比、刺激感受度作为输入模糊集，电流振幅变化量作为输出模糊集，解模糊化处理后，每种刺激感受度和频带范围占比对应一个唯一的电流振幅变化量，主要依
据刺激感受度确定电流振幅增减，即当刺激感受度较小时，检测系统倾向于提高电流振幅；当刺激感受度较高时，检测系统倾向于降低电流振幅；当按压c
n-1
号按键时，检测系统中止电流刺激，此过程反映在隶属度函数上的表现是曲线峰值点对应的论域取值从正值变化到负值，为方便刺激器识别输出量，对解模糊化处理后的电流振幅变化量进行简化取整处理，此时获得电流振幅变化量并进入刺激电流振幅调节阶段，刺激器处理器控制刺激装置按照计算所得的电流振幅变化量调整额定电流振幅；其中，刺激器处理器仅将当前计算所得的调节后的额定电流振幅，上一次电流振幅变化量，以及当前计算所得的电流变化量保存至刺激器存储装置。
[0011]
所述系统直到检测出个体电流振幅阈值或者测试时间上限的方法包括：对测试时间，刺激器预设了测试时间上限，刺激器的内置软时钟计算当前测试总时间；对电流振幅阈值，从两种情景获取，一是当测试总时间超出预设的测试时间上限时，刺激器处理器将当前额定电流振幅记为电流振幅阈值并存储于刺激器存储器，通过刺激器通信装置发送至上位机，上位机通信装置接收到电流振幅阈值后存储于上位机存储器；二是在振幅调节阶段，个体在操控键盘上按压刺激感受度c
n-1
按键后，刺激器接收到操控键盘的刺激感受度c
n-1
按压指令，刺激器处理器在刺激器存储器中查询上一次刺激感受度对应的电流振幅变化量，刺激器处理器将当前额定电流振幅值减去上一次电流振幅变化量得到电流振幅阈值，并将电流振幅阈值存储于刺激器存储器，再通过刺激器通信装置发送至上位机，上位机通信装置接收到电流振幅阈值后存储于上位机存储器；其中，刺激器处理器在计算出电流振幅阈值后，将当前额定电流振幅在系统预设的下降时间内线性降低至零，检测结束任务。
[0012]
本发明的有益效果是：本发明旨在0-2.5ma的交流电流振幅和1-100hz的频带范围内检测个体的经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带，本发明根据频带范围占比和个体自报告刺激感受度来调整电流振幅变化量，减少对人体感受度量化数量，并考察振幅和频率两个维度，以提升该技术的实用性。所述系统降低了刺激感受度的量化数量，降低了检测过程对个体感知觉精细程度的要求的门槛；从电流频率和振幅两个维度充分考量个体对经颅交流电刺激的适应范围，从电流振幅变化倾向和变化量大小两方面综合调节电流振幅，将提升检测系统的实用性与准确性。
附图说明
[0013]
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
[0014]
图1是显示可用于实现本发明实施例的电子设备上位机的硬件配置例子框图。
[0015]
图2是显示可用于实现本发明实施例的电子设备刺激器的硬件配置例子框图。
[0016]
图3是显示可用于实现本发明实施例的操控键盘的结构配置例子示意图。
[0017]
图4是显示实现本发明实施例的经颅交流电刺激电流振幅和频带范围检测系统的流程图和信息交互的示意图。
[0018]
图5示出了实现本发明实施例的刺激器电流频率和振幅调节流程示意图。
[0019]
图6示出了实现本发明实施例的刺激器电流调节流程中启动输出的流程图。
[0020]
图7示出了实现本发明实施例频率调节阶段获取个体在稳定电流刺激下的频带范围补区间的流程图。
[0021]
图8示出了实现本发明实施例振幅调节阶段的流程示意图。
[0022]
图9示出了实现本发明实施例获取个体在稳定电流刺激下的刺激感受度的流程图。
[0023]
图10示出了实现本发明实施例的刺激器电流振幅调节流程图。
[0024]
图11示出了实现本发明实施例刺激感受度的隶属度函数。
[0025]
图12示出了实现本发明实施例频带范围占比的隶属度函数。
[0026]
图13示出了实现本发明实施例电流振幅变化量的隶属度函数。
[0027]
图14示出了实现本发明实施例的解模糊化结果。
[0028]
图15示出了实现本发明实施例的刺激器电流振幅调节流程中关闭输出的流程图。
[0029]
图16示出了实现本发明实施例的模糊算法计算电流振幅线性增加量的示意图。
[0030]
图17示出了实现本发明实施例的模糊算法计算电流振幅线性减少量的示意图。
具体实施方式
[0031]
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。本发明实施例在背景技术提及的0-2.5ma与1-100hz的范围内对个体进行经颅交流电刺激的电流振幅阈值和频带范围进行检测。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0032]
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0033]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0034]
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0035]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0036]
《硬件配置》图1是示出可以实现本发明实施例的电子设备上位机1000的硬件配置框图。
[0037]
上位机1000可以是便携式电脑、台式计算机、手机、平板电脑等。如图1所示，上位机1000可以包括上位机处理器1100、上位机存储器1200、上位机接口装置1300、上位机通信装置1400、上位机显示装置1500、上位机输入装置1600、上位机扬声器1700、服务器1800等等。其中，上位机处理器1100可以是中央处理器cpu、微处理器mcu等。上位机存储器1200例如包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。上位机接口装置1300例如包括usb接口、耳机接口等。上位机通信装置1400例如能够进行有线或无线通信，具体地可以包括wifi通信、蓝牙通信、2g/3g/4g/5g通信等。上位机显示装置1500例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。上位机输入装置1600例如可以包括触摸屏、键盘等。用户可以通过服务器1800和上位机通信装置1400输入/输出检测信息。
[0038]
图1所示的上位机1000仅仅是说明性的并且决不意味着对本发明、其应用或使用
的任何限制。应用于本发明的实施例中，上位机1000的所述上位机存储器1200用于存储检测信息，所述治疗信息用于控制上位机处理器1100进行操作以执行本发明实施例提供的检测参数设置。本领域技术人员应当理解，尽管在图1中对上位机1000示出了多个装置，但是，本发明可以仅涉及其中的部分装置，例如，上位机1000只涉及上位机处理器1100和上位机存储器1200。技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令。指令如何控制上位机处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。
[0039]
图2是示出可以实现本发明实施例的刺激器2000的硬件配置框图。
[0040]
刺激器2000应为一种与上位机1000配套设计的专用设备。如图2所示，刺激器2000可以包括刺激器处理器2100、刺激器存储器2200、刺激器接口装置2300、刺激器通信装置2400、刺激器显示装置2500、刺激器输入装置2600、刺激器扬声器2700、刺激装置2800等等。其中，刺激器处理器2100可以是中央处理器cpu、微处理器mcu等。刺激器存储器2200例如包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。刺激器接口装置2300例如包括usb接口、耳机接口等。刺激器通信装置2400例如能够进行有线或无线通信，具体地可以包括wifi通信、蓝牙通信等。刺激器显示装置2500例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。刺激器输入装置2600例如可以包括触摸屏、键盘等。用户可以通过刺激装置2800对个体进行无创神经电刺激。
[0041]
《操控键盘》在本实施例中，还提供一种可以装置或软件操作界面形式实现的操控键盘100，如图3所示，包括：刺激感受度按键110、通信模块120，用于实施本实施例中提供的电流振幅和频带范围检测方法，在此不再赘述。
[0042]
操控键盘100，包括：刺激感受度按键110，共有n个键位，用于获取个体在额定电流保持稳定阶段的刺激感受度；通信模块120，用于与刺激器2000连接通讯。
[0043]
本领域技术人员应当明白，可以通过各种方式来实现操控键盘100。例如，可以通过指令配置处理器来实现操控键盘100。例如，可以将指令存储在rom中，并且当启动设备时，将指令从rom读取到可编程器件中来实现操控键盘100。例如，可以将操控键盘100固化到专用器件(例如asic)中。例如，可以将操控键盘100以封装软件的形式固化到上位机或刺激器端进行实现。也可以将操控键盘100分成相互独立的单元，或者可以将它们合并在一起实现。操控键盘100可以通过上述各种实现方式中的一种来实现，或者可以通过上述各种实现方式中的两种或更多种方式的组合来实现。可以是用户使用的电子设备刺激器中的功能模块，在此不一一列举。
[0044]
《实施例》《检测流程与信息流》在本实施例中，提供一种经颅交流电刺激电流振幅和频带范围的检测系统的实施流程。
[0045]
经颅交流电刺激电流振幅和频带范围的检测系统的实施流程，如图4所示，步骤包括：步骤s2100-s2800。
[0046]
步骤s2100，管理员通过上位机进行个体信息录入。管理员通过上位机输入装置
1600对当前参与无创神经直流电刺激电流检测过程的个体信息录入到上位机存储器1200中，个体信息应该包括但不限于其姓名、性别、年龄、身高、体重、病史概要等。
[0047]
步骤s2200，以当前检测个体为对象，管理员通过上位机输入装置1600在相应的用户交互界面中输出检测过程的初始参数，初始参数应该包括但不限于初始电流振幅i0（初始电流振幅指检测过程开始后，刺激器输出电流首先需要达到的电流强度值。i0为正数，本实施例中i0=0.5ma）、初始电流频率f0（初始电流频率指检测过程开始后，刺激器输出电流首先需要达到的电流频率值。f0为正数，本实施例中f0=1hz）测试时间上限t0（测试时间上限指整个检测过程最长的持续时间，t0为正数，本实施例中t0=30min）,由上位机通信装置1400与刺激器通信装置2400取得联系，将相应的初始参数下载到刺激器存储器2200中，并由刺激器处理器2100进行处理后，开始执行电流调节流程步骤s2300。
[0048]
步骤s2300至步骤s2800为刺激器执行电流调节流程，如图5所示：步骤s2300，启动输出，如图6所示，其步骤包括s2310-s2320。
[0049]
步骤s2310，获取上位机发送的初始设置参数。刺激器2000在接收到上位机1000发送的初始参数，刺激器处理器2100据此进行电流初始化设置，包括将基准时间t（基准时间指为了便于量化检测过程中的不同时间阶段而设计的基准值，t为正数，本实施例中，t=15s）设置为本阶段电流上升的时长，将初始电流振幅i0（0.5ma）和初始电流频率f0（1hz）设置为电流调节的目标值i。
[0050]
步骤s2320，以初始参数为目标值，调节输出电流。刺激器处理器2100控制刺激器的刺激装置2800，以0ma为起始值，通过15s，线性将输出电流强度调节至0.5ma。
[0051]
步骤s2400，频率调节阶段获取频带范围补区间，如图7所示，包括：步骤 s2410-s2420。
[0052]
步骤s2410，频率向最高频率fm（31hz），按照阶梯状递增变化曲线逐步递增，每种频率保持的时间为1秒，确保超过整数倍电流变化周期后，频率增加1hz，使得曲线在不同频率间平滑过渡，若个体始终未触发c
n-1
号按键（在本实施例中，将刺激感受度分为5个等级，依次由c0，c1，c2，c3与c4表示，故此处c
n-1
=c4），则停止频率调节阶段，进入：步骤s2500；若个体触发c
n-1
号按键，进入步骤s2411。
[0053]
步骤s2411，中止电流刺激，电流振幅下降时间取值为基准时间,刺激器记录频带范围下限f
l
，休息基准时间后进入步骤s2420。
[0054]
步骤s2420，频率设置为最高频率fm（31hz），电流振幅值线性调节至设定值并稳定保持基准时间后，频率向最低频率1hz，按照阶梯状递减变化曲线逐步递减，若个体始终未触发c4号按键，则判定此前频率缓增阶段的个体触发c4号按键为假阳性操作，停止频率调节，进入：步骤s2500；若个体触发c4号按键，进入步骤s2421；步骤s2421，中止电流刺激，电流振幅下降时间取值为基准时间，刺激器记录频带范围上限fh，若满足fh≥f
l
，则记录为当前额定电流振幅下的频带范围补区间为[f
l
，fh]；若fh＜f
l
，则判定此前频率缓增阶段的个体触发c4号按键为假阳性操作，停止频率调节。
[0055]
在步骤s2400，之后进入：步骤s2500，振幅调节阶段基于模糊控制算法，依据频带范围占比和刺激感受度来调整刺激电流振幅值，如图8所示，包括：步骤s2510-s2540。
[0056]
步骤s2510，获取频带范围占比，保持频率时长t，定义为频带范围长度占测试频带
范围长度的百分比，即1减去频带范围补区间长度占测试频带范围长度的百分比，根据下述公式可以计算频带范围占比f
t
：其中fh、f
l
分别是频带范围补区间上、下限，fm、f0分别是测试频带范围的最高、低频率。频率调整完成后，保持电流频率不变15s。
[0057]
步骤s2520，获取个体在稳定电流刺激下的刺激感受度，刺激感受度是个体根据当前稳定电流刺激阶段的综合感受，个体在刺激器显示装置2500的对话窗口的刺激感受度按键提示下，通过操控键盘100客观报告的感受度。该步骤包括步骤s2521-s2524，如图9所示。
[0058]
步骤s2521，开放操控键盘100的按键使用权。刺激器处理器2100通过刺激器通信装置2400向操控键盘100的通信模块120发送指令，开放操控键盘100的所有按键使用权。本实施例中，c4号按键在全检测时间范围内可随时被触发，并且刺激器2000记录其被触发时的电流振幅和频率。
[0059]
步骤s2522，查询获取所述个体当前所处阶段稳定保持的电流振幅值。刺激器处理器2100查询获取稳定输出状态下的刺激装置2800的输出电流，即个体当前所处阶段稳定保持的电流振幅和频率。
[0060]
步骤s2523，刺激器2000提示个体根据当前检测的综合感受通过操控键盘100客观报告刺激感受度。刺激器显示装置2500的用户交互界面提示个体通过操控键盘100可观报告刺激感受度。
[0061]
步骤s2524，个体根据当前阶段的刺激感受度选择按压操控键盘上与刺激感受度等级对应的c0~c4号按键，按压一次后关闭操控键盘的部分按键使用权。本实施例中，个体通过按压操控键盘100的c0~c3号按键报告当前的刺激感受度，按压一次后，刺激器处理器2100关闭操控键盘100的除c4号按键以外的其他按键使用权，刺激器处理器2100记录当前的刺激感受度。
[0062]
在步骤s2520之后，在本实施例中，根据个体不同的按键选择，后续步骤分别2种情况进入：（1）当个体按压操控键盘100上的刺激感受度ci按键且i《4时，先后进入步骤s2530与s2541-s2543；（2）当个体按压操控键盘100上的刺激感受度c4按键时，进入步骤s2551，如图10所示。
[0063]
对于情况1，先后进入步骤s2530与s2541-s2543，如图10所示。
[0064]
步骤s2530，基于电流振幅模糊控制算法计算电流振幅变化量。如图10所示，包括：步骤 s2531-s2534。
[0065]
在本实施例中，电流振幅模糊控制算法选用双输入单输出控制器，定义输入输出模糊集：刺激感受度c0~c4，论域0~4，频带范围占比f0~f4，论域0~1，电流振幅变化量i1~i5，论域-0.5~0.5；步骤s2531，隶属度函数设计。主要根据模糊概念的特性：刺激感受度的隶属度函数如图11所示，横坐标为刺激感受度论域，纵坐标为刺激感受度隶属度，受频率和电流振幅影响，已知可出现的不良症状包括光幻视、刺痛、灼烧感、瘙痒感、头晕等不良反应或事件，相应症状的体感明显程度与电流频率和电流振幅相关。
[0066]
频带范围占比的隶属度函数如图12所示，横坐标为频带范围占比论域，纵坐标为
频带范围占比隶属度，主要分档为：0%、25%、50%、75%、100%，通常频带范围占比越小，电流振幅越接近电流振幅阈值，所以可作为电流振幅调节大小的参考依据，减少检测总时长。
[0067]
电流振幅变化量的隶属度函数如图13所示，横坐标为电流振幅变化量论域，纵坐标为电流振幅变化量隶属度，主要依据刺激感受度确定电流振幅的变化大小和升降倾向，其中c0~c2倾向于提高电流振幅、c3倾向于降低电流振幅、c4中止电流刺激，分档为：0.5、0.3、0.1、-0.3、-0.5（ma）。
[0068]
步骤s2532，模糊规则设计，设计的原则是电流振幅变化量与刺激感受度呈负相关，与频带范围占比呈正相关。在本实施例中，刺激感受度用comfort表示，则其对应的分档从低到高分别为c0，c1，c2，c3，c4表示；频带范围占比用fre_range表示，则其对应的分档从低到高分别为f0，f1，f2，f3，f4；电流振幅变化量用current_a表示，则其对应的分档从低到高分别为mf0，mf1，mf2，mf3，mf4。故可以设计得到如下1-18模糊规则：1. if (comfort = c4) then (current a = mf1)2. if (comfort = c3) and (fre_range = f0) then (current_a = mf2)3. if (comfort = c3) and (fre range = f1) then (current a = mf2)4. if (comfort = c3) and (fre _range = f2) then (current_a = mf3)5. if (comfort = c3) and (fre range = f3) then (current a = mf3)6. if (comfort = c3) and (fre range = f4) then (current a = mf4)7. if (comfort = c2) and (fre_range = f1) then (current _a = mf2)8. if (comfort = c2) and (fre range = f2) then (current a = mf3)9. if (comfort = c2) and (fre_range = f3) then (current a = mf4)10. if (comfort = c2) and (fre range = f4) then (current a = mf5)11. if (comfort = c1) and (fre_range = f1) then (current a = mf3)12. if (comfort = c1) and (fre range = f2) then (current a = mf3)13. if (comfort = c1) and (fre range = f3) then (current a = mf4)14. if (comfort = c1) and (fre_range = f4) then (current a = mf5)15. if (comfort = c0) and (fre_range = f1) then (current_a = mf3)16. if (comfort = co) and (fre_ range = f2) then (current_a = mf3)17. if (comfort = co) and (fre range = f3) then (current a = mf4)18. if (comfort = co) and (fre_range = f4) then (current a = mf5) 。
[0069]
步骤s2533，模糊推理系统。mamdani系统具有更直观且更易于理解的规则库，适用于本发明的应用需求。
[0070]
步骤s2534，解模糊化。采用重心法，计算隶属度曲线和论域元素横坐标围成区域的面积，取隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心，结果如图14所示，分别由刺激感受度、频带范围占比与电流振幅变化量构成的三维地形图。每种刺激感受度和频带范围占比对应一种电流振幅变化量，为方便刺激器识别输出量，对电流振幅变化量进行简化取整处理，分辨率设置为100ua，如318ua向下取整为300ua，而356ua则向上取整为400ua。
[0071]
在步骤s2530之后，进入：步骤s2540，调整电流振幅并上传调整后的额定电流振幅值。如图10所示，包括：步骤s2541-s2543。
[0072]
步骤s2541，计算电流振幅变化δi。刺激器2000接收到来自操控键盘100的刺激感受度按压ci（i《4）按键的触发信号后，刺激器处理器2100计算电流振幅变化量。
[0073]
步骤s2542，电流振幅调节至目标值i=i δi并保持该振幅时长t。刺激器处理器2100控制刺激装置2800，在基准时间t内，将当前额定电流振幅线性调节至电流振幅调节目标值i=i δi。本实施例中，若输入1（input1=1，即i=1），输入2（input2=0.9，即f=0.9），则刺激感受度隶属度函数为；频带范围占比隶属度函数为和；由模糊规则可得电流振幅变化量隶属度函数为：，截断上限为；，截断上限为，记、的并集与坐标系围成的图形为s1，按重心法求解s1重心的横坐标为δi=0.323，则模糊算法的输出为0.328，即在15s内将当前额定电流振幅线性增加0.328ma，如图16所示；而若输入1（input1=3，即i=3），输入2（input2=0.3，即f=0.3），则刺激感受度隶属度函数为；频带范围占比隶属度函数为和；由模糊规则可得电流振幅变化量隶属度函数为：，截断上限为；，截断上限为；记、的并集与坐标系围成的图形为s2，按重心法求解s2重心的横坐标为δi=-0.218，则模糊算法的输出为-0.218，即在15s内将当前额定电流振幅线性减少0.218ma，如图17所示。电流振幅调整完成后保持电流振幅不变15s。
[0074]
步骤s2543，上传调整后的额定电流振幅值。完成电流调整后，刺激器2000向上位机1000传输调整后的额定电流振幅值。
[0075]
在步骤s2543之后，进入：步骤s2600，判断测试总时间是否达到测试时间上限t0（30min），刺激器处理器2100提供内置软时钟来计算当前测试总时间，若未达到测试时间上限，则进入步骤s2400，继续电流频率调节过程；若达到测试时间上限，则进入步骤s2700，即将结束检测过程，如图5所示。
[0076]
步骤s2700，关闭输出。当刺激器2000检测出个体电流振幅阈值，或者累计测试时间达到或超过测试时间上限时，检测过程则进入结束阶段。此时，刺激器2000控制刺激装置2800执行关闭输出步骤，该步骤包括步骤s2710-s2720，如图15所示：步骤s2710，关闭输出前的参数获取与准备，刺激器2000给上位机1000上传每轮电流调节阶段获取的额定电流振幅值和对应的频带范围。上位机1000生成频率-振幅二维图谱，纵坐标标列出所有检测过的电流振幅，横坐标标列出最低频率和最高频率；若在任一电流振幅下，存在频带范围补区间，则以频带范围补区间下限和频带范围补区间上限为端点画线标识；自动补全未检测的电流振幅的频带范围补区间端点，连接相邻上下限端点，形成光滑边界的带颜色标识区块。
[0077]
刺激器处理器2100准备执行检测数据上传至上位机1000以及将当前输出电流缓降至零的操作，因此需要获取相关参数，包括但不限于电流振幅下降时长与电流振幅。本实施例中，如图10所示，获取默认电流振幅下降时长2t（30s），计算电流振幅阈值i
target
=i，刺
激器2000向上位机1000传输电流振幅阈值i
target
。
[0078]
步骤s2720，电流振幅下降至零。本实施例中，刺激器2000控制刺激装置2800将关闭输出阶段的输出电流，在电流振幅下降时长30s内缓降至零。
[0079]
对于情况2，进入步骤s2551，如图10所示：步骤s2551，判断上一个振幅调节阶段的刺激感受度索引值是否为空。刺激器处理器2100判断上一个被触发的刺激感受度按键对应的索引值，其表示该按键对应的刺激感受度等级，若索引值不为空，则进入步骤s2552；若为空，意味着当前个体首次触发刺激感受度且设置的初始电流振幅过大而导致该检测过程刚开始就结束，则先后进入步骤s2560-s2570。
[0080]
步骤s2560，提示初始电流振幅设置过大，获取默认电流振幅下降时长2t。刺激器处理器2100控制刺激器显示装置2500提示初始设置电流振幅过大，刺激器处理器2100获取默认电流振幅下降时长为30s，即将结束检测过程，以便重新设置初始刺激电流振幅。
[0081]
步骤s2570，电流振幅下降至零。本实施例中，刺激器2000控制刺激装置2800将当前的输出电流，在电流振幅下降时长30s内缓降至零，之后进入步骤s2800。
[0082]
步骤s2552，获取上一个振幅调节阶段的刺激感受度索引值j，计算电流振幅阈值i
target
=i-δij，上传电流振幅阈值i
target
。刺激器2000接收到来自操控键盘100的刺激感受度c
n-1
按键的触发信号后，刺激器处理器2100将获取上一个被触发刺激感受度索引值j，计算电流振幅阈值i
target
=i-δij并向上位机1000传输电流振幅阈值i
target
，即将结束检测过程。
[0083]
步骤s2553，电流振幅下降至零，默认电流振幅下降时长2t。本实施例中，刺激器2000控制刺激装置2800将关闭输出阶段的输出电流，在电流振幅下降时长30s内缓降至零。
[0084]
步骤s2720，步骤s2553与步骤s2570之后，进入步骤s2800，结束检测过程。
[0085]
以上已经结合附图和例子说明本实施例中提供的个体化经颅交流电刺激电流振幅阈值和频带范围的检测系统，通过刺激器预设的电流调节流程，对个体提供的刺激感受度进行处理，实现个体化的经颅交流电刺激电流振幅和频带范围的检测，为后续的临床治疗中个体化的治疗方案制定提供重要依据。
[0086]
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
[0087]
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
[0088]
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算
处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
[0089] 用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构 (isa) 指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言——诸如smalltalk、c 等，以及常规的过程式编程语言——诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
[0090] 这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统) 和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
[0091]
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
[0092]
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
[0093]
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对
于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
[0094]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。