一種智能脈衝神經電刺激發射源的製作方法

2023-06-19 10:01:06

專利名稱：一種智能脈衝神經電刺激發射源的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種智能脈衝神經電刺激發射源的設計。特別是涉及一種結構簡單， 控制簡便、靈活，低成本，智能化，不易受幹擾的多種脈衝模式神經電刺激發射源。
背景技術：
電刺激誘發電位檢測已成為臨床電生理技術的重要組成部分，該技術可以客觀反映周圍神經系統的功能狀態以及提供功能性信息，不僅可用於判定神經傳導通路病變(或損傷)的損害程度、受損部位及預後，也可用於脊髓功能的監護以及治療效果的觀察臨床應用方面有著其獨特的重要意義和價值。本發明主要針對臨床上常用的單相恆流神經刺激器對人體組織損傷較大的缺點， 給出了ー種具有集中功率脈衝神經刺激器的基本原理和設計方法。其中採用帶火花間隙的大功率電容矩陣實現脈衝發生功能，並通過單片機經數模轉換器實現觸發控制，從而實現大功率可控脈衝輸出的功能，具有可持續工作、操作靈活、結構輕便的特點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，在脈衝發生的基礎上，通過單片機實現脈衝模式的智能控制，從而實現對生物體神經電刺激治療的簡化。本發明所採用的技術方案是一種智能脈衝神經電刺激發射源，包括有脈衝發生電路(5)，還設置有控制電路(3)，通過220Vエ頻電源(1)及エ頻整流電路( 進行供電， 用於接收脈衝發生電路(5)的信號，並根據所接收的信號發出對脈衝發生電路( 進行控制的雷射信號；觸發電路G)，用於接收控制電路C3)所發出的對脈衝發生電路( 進行控制的雷射信號，並使脈衝發生電路(5)處於導通工作狀態。所述的エ頻整流電路( 通過220Vエ頻電源(1)進行供電，將エ頻交流電整流為直流後向控制電路C3)進行饋電。所述的控制電路(3)包括有接收脈衝發生電路(5)所發出的電磁波信號的感應天線(31)，與感應天線(31)相連的單片機(32)，以及與單片機(32)相連的控制輸出(33)； 所述的控制輸出(3 是由雷射二極體D和光敏三極體Q組成，光敏三極體Q接收雷射二極體D的雷射信號，並通過集電極與觸發電路(1)相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極體Q 的發射極接地。所述的觸發電路⑷包括有繼電器KM1、大功率電晶體Ql和行輸出變壓器T，其中，繼電器Ml線圈的一端連接控制電路(3)中的光敏三極體Q的集電極，接收控制信號 (C)，另一端連接MV電源；繼電器KMl的開關Kl 一端連接ー個獨立於控制電路的MV電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率電晶體Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸8腳為輸出端，通過高壓矽堆Dl連接脈衝發生電路(5)，行輸出變壓器T輸出端4腳接地。
所述的脈衝發生電路(5)是採用MARX發生器，由多電容C並聯，在每兩個電容C 的尾首之間通過放電球隙(g)相連；所述的脈衝發生電路(5)的輸入端連接觸發電路(4) 的輸出端(HV)，輸出端構成放電終端，對地進行脈衝放電。本發明的智能脈衝神經電刺激發射源，通過單片機、傳感器和執行機構，在一定範圍內檢測並控制脈衝的次數，滿足實際使用中的需要。實現了單片機在強電磁脈衝的影響下對電路進行控制，實現放電脈衝可控性，針對目前神經刺激器對人體組織損傷較大且刺激模式単一的缺點提供了一種有效的解決方案。


圖1是本發明的整體結構原理圖；圖2是信號電路觸發的原理圖；圖3是大功率脈衝發生電路的原理圖；圖4是雷射控制信號電路的原理圖。圖5是脈衝作用部位的原理圖其中1:220Vエ頻電源2:エ頻整流電路3:控制電路31:感應天線32:單片機33:控制輸出4:觸發電路5:脈衝發生電路
具體實施例方式下面結合實例和附圖對本發明的智能脈衝神經電刺激發射源做出詳細說明。如圖1所示，本發明的智能脈衝神經電刺激發射源，包括有脈衝發生電路(5)，還設置有控制電路(3)，用於接收信號並對脈衝發生電路(5)進行控制；觸發電路(4)用於接收控制電路⑶所發出的對脈衝發生電路(5)進行控制的雷射信號，並使脈衝發生電路(5) 處於導通工作狀態。其中控制電路C3)通過エ頻整流電路( 將220V頻電源(1)的電能整流後獲得電能。如圖2所示，所述的觸發電路(4)包括有行輸出變壓器T、大功率電晶體Ql和繼電器KM1。其中繼電器KMl—端連接エ頻整流電路O)，另一端連接光敏三極體Q的集電極； 繼電器KMl的開關Kl 一端連接エ頻整流電路O)，另一端連接行輸出變壓器T輸入端6腳； 電晶體Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸出端的8腳通過高壓矽堆Dl連接脈衝發生電路(5)。行輸出變壓器T的原邊可等效為鐵氧體磁芯線圈，它比普通電感線圈有更高的電感量和品質因數。當繼電器KMl的開關Kl閉合吋，大功率電晶體Ql截止，7腳電位升高而 5腳降低，所以電流又由7腳流向5腳，此時大功率電晶體Ql再次導通，以上過程重複進行， 相當於從行輸出變壓器T輸入了方波信號。根據電磁感應原理，最終就會產生比較穩定的直流高電壓，提供給脈衝發生電路(5)。如圖3所示，所述的脈衝發生電路2採用MARX(馬克思脈衝)發生器由多數個相同的電容C並聯連接，在每兩個電容C之間都接有ー個阻值大於2ΜΩ的電阻R，在每兩個電容C的尾首之間都通過放電球隙g相連；所述脈衝發生電路2的輸入端連接觸發電路1 的輸出端HV，輸出端構成放電終端進行脈衝放電。當所加電壓為+HV吋，因為初始時放電球隙g並未被擊穿，故而斷路。所有的電容C並聯在電源兩側。對於每一個電容C而言，如果充滿電，其兩端的電勢差為+HV。當在+HV的電壓作用下第一級放電球隙g擊穿後，如圖 2，①②兩點相當於導線連接，②處的電勢瞬時變化到和①相同，即從0變為+HV ；③與②的電勢差為+HV，故而③處電勢變為+2HV ；緊接著第二個放電球隙g擊穿，④處電勢由0變為 +2HV，⑤處變為+3HV...依此類推，經過η次升壓，在放電終端，電壓升高為+nHV。從而在很短的時間內實現了電壓的倍増。如圖4所示，所述的控制電路C3)包括有接收脈衝發生電路( 所發出的電磁波信號的感應天線31，與感應天線31相連的單片機32，以及與單片機32相連的控制輸出33， 其中，所述的感應天線31 —端接收脈衝發生電路2所發出的電磁波信號FD，另一端與單片機32的PTA2腳相連接；所述的控制輸出33由雷射二極體D和光敏三極體Q組成，所述的雷射二極體D的正極連接單片機32的PTAl腳，負極接VSS，光敏三極體Q接收雷射二極體 D的雷射信號，並通過集電極與觸發電路1相連向其輸出控制信號C，光敏三極體Q發射極接地。脈衝神經電刺激發射源在放電的同時產生強電磁脈衝，根據這一理論，可以利用單片機32感應放電時產生的電磁脈衝信號。為了效果明顯，在單片機32的PTA2腳連接ー 個電感線圈來感受電磁波(如圖3中的感應天線31)。放電時，同時發出的強電磁波通過 PTA2連接的感應天線31將電磁波信號轉化成電信號輸送到單片機32，觸發內部中斷，啟動相應的程序。如圖5所示，將放電終端引至需要進行電刺激的手臂上，其中+、-符號表示放電時的正負電位，為保證放電電流有穩定通路，在手臂放電點的相反位置設置接地迴路。本發明的智能脈衝神經電刺激發射源，正常工作時首先通過單片機的控制板輸入相應的參數，當按動啟動按鍵後，紅色雷射二極體就會點亮，在其作用下觸發電路導通，系統進入工作狀態。首先看到放電球隙逐級被擊穿。每出現一次放電，單片機依靠感應電磁脈衝計數一次，同時數碼管的顯示數字就會自動加1，直到放電次數達到預定次數，紅色雷射二極體就會熄滅，系統停止工作，表示規定的治療過程的結束。
權利要求
1.ー種智能脈衝神經電刺激發射源，其特徵在幹，包括有脈衝發生電路(5)，還設置有控制電路(3)，用於接收脈衝發生電路(5)的信號，並根據所接收的信號發出對脈衝發生電路(5)進行控制的雷射信號；觸發電路G)，用於接收控制電路C3)所發出的對脈衝發生電路(5)進行控制的雷射信號，並使脈衝發生電路(5)處於導通工作狀態。
2.根據權利要求1所述的脈衝神經電刺激發射源，其特徵還在幹，所述的控制電路(3) 包括有電磁波信號的感應天線(31)，與感應天線(31)相連的單片機(32)，以及與單片機 (32)相連的控制輸出(33)，其中，所述的感應天線(31)的一端接收脈衝發生電路( 所發出的電磁波信號(FD)，另一端與單片機(32)的PTA2腳相連接；所述的控制輸出(33)是由雷射二極體D和光敏三極體Q組成，所述的雷射二極體D的正極連接單片機(3 的PTAl 腳，負極接VSS，光敏三極體Q接收雷射二極體D的雷射信號，並通過集電極與觸發電路(4) 相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極體Q的發射極接地。
3.根據權利要求1所述的脈衝神經電刺激發射源，其特徵還在幹，所述的觸發電路(4) 包括有繼電器KM1、大功率電晶體Ql和行輸出變壓器T，其中，繼電器KMl線圈的一端連接控制電路C3)中的光敏三極體Q的集電極，接收控制信號(C)，另一端連接24V電源；繼電器 KMl的開關Kl 一端連接ー個獨立於控制電路的MV電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率電晶體Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸出端的8腳為輸出端， 通過高壓矽堆Dl連接脈衝發生電路( ，行輸出變壓器T輸出端的4腳接地。
4.根據權利要求1所述的脈衝神經電刺激發射源，其特徵還在幹，所述的脈衝發生電路( 是採用Marx發生器，具體是由多個電容C並聯連組成放電矩陣，在每兩個電容C的之間都接有ー個阻值大於2ΜΩ的電阻R，在每兩個電容C的尾首之間都通過放電球隙(g) 相連；所述的脈衝發生電路(5)的輸入端連接觸發電路⑷的輸出端(HV)，輸出端構成放電終端，對地進行脈衝放電，產生的電脈衝向控制電路(5)發出電磁波信號(FD)；同時根據脈衝信號強度控制放電電流的強弱，以避免造成觸電危險。
5.根據權利要求1所述的脈衝神經電刺激發射源，其特徵還在幹，所述的脈衝發生電路(5)放電終端引出後直接接在生物體放電目標上，以+、_號作為放電電勢標識；為了使放電迴路暢通，在放電目標的相反位置接有地線。
全文摘要
本發明公開一種智能脈衝神經電刺激發射源，屬於臨床電生理檢測技術，是電刺激檢測系統核心技術。包括有集中功率脈衝發生電路、雷射信號控制電路以及脈衝觸發電路。功率脈衝發生電路採用Marx發生器原理，通過帶火花放電間隙的大功率電容矩陣實現。雷射信號控制電路有接收脈衝發生電路所發出的電磁波信號的感應天線，與感應天線相連的單片機，以及與單片機相連的控制輸出。脈衝觸發電路由KM1繼電器、功率電晶體Q1和行輸出變壓器T組成。本發明構成價格低廉、結構簡單的刺激發射源。實現了單片機在強電磁脈衝下對放電進行控制，實現放電脈衝可控性，針對目前神經刺激器對人體組織損傷較大且刺激模式單一的缺點提供一種有效的解決方案。
文檔編號A61N1/36GK102526876SQ20121000765
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者張獻, 李勁松, 楊慶新, 金亮, 高聖偉 申請人:天津工業大學