電刺激保護裝置的製作方法

2023-07-04 21:09:46 1

專利名稱：電刺激保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電刺激保護裝置，具體來說，涉及一種醫用失神經狀態下神經肌肉訓練電刺激保護裝置。
背景技術：
電刺激在醫學臨床上的應用已經普及多年，電刺激的相關參數刺激強度(電流強度、脈寬)、刺激持續時間和刺激強度對於時間的變化率，具有興奮性的組織和細胞並不對任何程度的電刺激都能表現興奮或出現動作電位。刺激可以泛指細胞所處環境因素的任何改變，亦即各種能量形式的理化因素的改變，都可能對細胞構成刺激，但實驗表明，刺激要引起組織細胞發生興奮，必須在以下三個參數達到某一臨界值刺激的強度、刺激的持續時間以及刺激強度對於時間的變化率；不僅如此，這三個參數對於引起某一組織和細胞的興奮並不是一個固定值，它們存在著相互影響的關係。在實驗室中，常用各種形式的電刺激作為人工刺激，用來觀察和分析神經或各種肌肉組織的興奮性，度量興奮性在不同情況下的改變。一般的電刺激，均假設神經組織從「生理學意義」上講是完整，所以只需較小的刺激能量就可以實現臨床電刺激興奮的目的，其常用的電刺激技術包括脈衝變壓器升壓、電感升壓、恆流反饋控制、過載保護、阻抗測量等。失神經電刺激，專門用來解決神經麻痺、神經損傷、神經變性條件下的神經肌肉組織興奮問題，它需要更大的刺激能量，這是一般電刺激技術無法解決的難題，這就產生一個非常尖銳的問題患者安全保護問題，在大功率的高壓模塊(高壓往往達到直流150V以上)工作條件下，如果控制電路失當(或損壞)，均導致患者被直接長時間電擊，嚴重時可危及患者生命。目前，對電刺激電流過載保護，主要是在脈衝變壓器或其他高壓模塊的輸出迴路中串聯一個測流電阻，在這個電阻上可得到與刺激電流成正比的脈衝電壓信號，此信號經光電耦合後送D/A轉換器，由微機實時採集電流大小，當刺激電流超過一個設定的安全值時，過載保護電路會停止刺激脈衝合成電路的輸出，從而保證了由於意外情況對病人造成的傷害。一般電刺激電流過載保護有效的前提是控制軟體系統工作正常、D/A轉換器工作正常、恆流控制開關管工作正常，但實際上這三部分發生工作異常的情況很常見，因此將大大降低其安全性能的可靠性。

發明內容
針對以上的不足，本發明提供了一種電刺激保護裝置，在負載(病人)進行失神經電刺激時，流過負載(病人)的電流超過某個電流值(可設定)和時間值(可設定)時，直接自動切斷高壓模塊的供電並鎖定該狀態，使高壓模塊停止工作，從而停止失神經電刺激的輸出，對失神經電刺激進行有效安全保護。本發明的電刺激保護裝置包括在正常工作時，對流經負載的電流進行採集，並轉換成電壓信號輸出的高壓側電流檢測放大器；用於比較經由高壓側電流檢測放大器檢測的負載電流與設定基準電流的大小的比較器；根據比較器的比較結果，控制高壓模塊工作狀態的路徑開關；用於提供穩定工作電壓的低壓供電電路。所述比較器與路徑開關之間還設有計數器，以及為所述計數器提供穩定時鐘信號的振蕩器，所述計數器對振蕩器的輸出信號進行計數，當計數狀態持續時間超過設定值時計數器的計數值將會溢出，溢出後計數器的輸出端狀態翻轉，控制路徑開關處於截止狀態。所述比較器在流經負載的電流低於設定的基準電流時，輸出低電平將計數器清零；比較器在流經負載的電流超過設定值時，比較器輸出高電平至計數器，計數器開始進行計數。所述高壓模塊工作狀態包括工作和截止並鎖止二種狀態。本發明的有益效果本發明是一種獨立的保護裝置，不受任何其他控制電路(含軟體)、D/A或開關管的影響，因此有較高的可靠性；另外，通過路徑開關可以直接切斷高壓模塊的供電，並鎖定該狀態，使高壓模塊停止工作，安全係數更高；恢復工作狀態簡單，可根據不同失神經刺激器的臨床使用需要，修改控制過載的電流控制閾值及持續時間，以適應於各種不同的人群。


圖1為本發明的電刺激保護裝置的結構原理圖；圖2為本發明的電刺激保護裝置的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步闡述。如圖1所示，本發明的電刺激保護裝置包括低壓供電電路、高壓側電流檢測放大器、比較器、計數器、振蕩器和路徑開關。其中，低壓供電電路為本發明提供穩定的工作電壓，一般為低壓供電；高壓側電流檢測放大器用於在正常工作時，對流經負載的電流進行精確採集，並轉換成電壓信號後輸出；比較器用於比較經由高壓側電流檢測放大器檢測出的負載電流與設定基準電流(此數值為可調)的大小，比較器的輸出可以控制計數器計數或是清零，當流向負載的電流低於設定的基準電流時，比較器輸出低電平將計數器清零，當流向負載的電流超過設定值時，比較器輸出高電平至計數器，計數器開始進行計數；計數器對振蕩器的輸出信號進行計數，當計數狀態持續時間超過設定值時計數器的計數值將會溢出，溢出後計數器的輸出端狀態翻轉，控制路徑開關處於截止狀態，高壓模塊由於無電源供應需停止工作，並且計數器會鎖死在該狀態直到重新上電，達到保護目的；振蕩器為計數器提供穩定的時鐘信號。如圖2所示為本發明的實施方式電路原理圖，其中，高壓側電流檢測放大器用於檢測高壓側流過負載的電流，由LTC6102(U4)、Rl、R3、R5、C2、D3、D5、R7、Ql和Q2組成， Rl通過引腳與負載串聯，採集流過負載的電流，經過U4、R5和R3將採集到的電流信號轉成電壓信號並放大，D3、D5、R7、Ql和Q2提高了 U4的工作電壓範圍，使其可以工作在500 伏以下。振蕩器使用的是LTC6930(U7)晶片，它為計數器提供穩定的時鐘信號。計數器由 CD4520(U1)和CD4012(U2)組成。路徑開關由LTC4412⑴5) ^PSi5935(Q4)組成。比較器使用LM358(U3)，基準電壓由TL431(U6)提供。
該電路的供電電壓為12V，當檢測到流過負載電流幅度和時間超過一定數值時保護動作啟動，切斷為外部高壓模塊供電的12V電源，強行關閉高壓模塊，只有重新上電才能退出保護動作，起到可靠的保護作用。具體過程為當高壓側電流檢測放大器輸出電壓信號同流過負載的電流成正比，在超過比較器基準電壓0.5V)時比較器1腳輸出狀態反轉， 通過二極體D7將CD4520(U1)的第7腳(清零端)電平拉至低電平，計數器退出清零狀態， 開始對振蕩器的時間信號進行計數。當該狀態持續時間足夠長時，CD4520(U1)的QO Q3 四個輸出端全部為「1」，CD4012(U2)的狀態將反轉，CD4012(U2)的13腳變為高電平，通過三極體Q6將⑶4520 (Ul)第2腳(EN使能端)至為低平，計數器停止工作，其輸出維持不變直到重新上電。與此同時路徑開關LTC4412⑴5)的3腳被置為高電平，其輸出使場效應管 Si5935(Q4)進入截止狀態，切斷了為外部高壓模塊供電，外部高壓模塊停止工作達到保護目的。
權利要求
1.一種電刺激保護裝置，其特徵在於，它包括在正常工作時，對流經負載的電流進行採集，並轉換成電壓信號輸出的高壓側電流檢測放大器；用於比較經由高壓側電流檢測放大器檢測的負載電流與設定基準電流的大小的比較器；根據比較器的比較結果，控制高壓模塊工作狀態的路徑開關； 用於提供穩定工作電壓的低壓供電電路。
2.根據權利要求1所述的電刺激保護裝置，其特徵在於，所述比較器與路徑開關之間還設有計數器，以及為所述計數器提供穩定時鐘信號的振蕩器，所述計數器對振蕩器的輸出信號進行計數，當計數狀態持續時間超過設定值時計數器的計數值將會溢出，溢出後計數器的輸出端狀態翻轉，控制路徑開關處於截止狀態。
3.根據權利要求2所述的電刺激保護裝置，其特徵在於，所述比較器在流經負載的電流低於設定的基準電流時，輸出低電平將計數器清零；比較器在流經負載的電流超過設定值時，比較器輸出高電平至計數器，計數器開始進行計數。
4.根據權利要求1、2或3所述的電刺激保護裝置，其特徵在於，所述高壓模塊工作狀態包括工作和截止並鎖止二種狀態。
全文摘要
本發明公開了一種電刺激保護裝置，流過負載的電流超過某個電流值和時間值時，切斷供電並鎖定該狀態，停止失神經電刺激的輸出。它包括提供穩定的工作電壓的低壓供電電路；用於在正常工作時，對流經負載的電流進行精確採集，並轉換成電壓信號後輸出的高壓側電流檢測放大器；用於比較經由高壓側電流檢測放大器檢測出的負載電流與設定基準電流的大小的比較器，比較器的輸出可以控制計數器計數或是清零；用於對振蕩器的輸出信號進行計數的計數器，當計數狀態持續時間超過設定值時計數器的計數值將會溢出，溢出後計數器的輸出端狀態翻轉，控制路徑開關處於截止狀態，高壓模塊停止供電，並鎖定該狀態；振蕩器為計數器提供穩定的時鐘信號。
文檔編號A61N1/08GK102475940SQ20101056552
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者何成奇, 何竟, 餘小蘭, 關敏, 吳軍發, 吳毅, 楊永紅, 胡瑞萍, 賈傑, 高強 申請人:四川大學, 復旦大學附屬華山醫院, 廣州市三甲醫療信息產業有限公司