專利名稱：一種智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源的設(shè)計。特別是涉及一種結(jié)構(gòu)簡單， 控制簡便、靈活，低成本，智能化，不易受干擾的多種脈沖模式神經(jīng)電刺激發(fā)射源。
背景技術(shù)：
電刺激誘發(fā)電位檢測已成為臨床電生理技術(shù)的重要組成部分，該技術(shù)可以客觀反映周圍神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)以及提供功能性信息，不僅可用于判定神經(jīng)傳導(dǎo)通路病變(或損傷)的損害程度、受損部位及預(yù)后，也可用于脊髓功能的監(jiān)護以及治療效果的觀察臨床應(yīng)用方面有著其獨特的重要意義和價值。本發(fā)明主要針對臨床上常用的單相恒流神經(jīng)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沖神經(jīng)刺激器的基本原理和設(shè)計方法。其中采用帶火花間隙的大功率電容矩陣實現(xiàn)脈沖發(fā)生功能，并通過單片機經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)觸發(fā)控制，從而實現(xiàn)大功率可控脈沖輸出的功能，具有可持續(xù)工作、操作靈活、結(jié)構(gòu)輕便的特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在脈沖發(fā)生的基礎(chǔ)上，通過單片機實現(xiàn)脈沖模式的智能控制，從而實現(xiàn)對生物體神經(jīng)電刺激治療的簡化。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，包括有脈沖發(fā)生電路(5)，還設(shè)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， 用于接收脈沖發(fā)生電路(5)的信號，并根據(jù)所接收的信號發(fā)出對脈沖發(fā)生電路( 進行控制的激光信號；觸發(fā)電路G)，用于接收控制電路C3)所發(fā)出的對脈沖發(fā)生電路( 進行控制的激光信號，并使脈沖發(fā)生電路(5)處于導(dǎo)通工作狀態(tài)。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后向控制電路C3)進行饋電。所述的控制電路(3)包括有接收脈沖發(fā)生電路(5)所發(fā)出的電磁波信號的感應(yīng)天線(31)，與感應(yīng)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 是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發(fā)電路(1)相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極管Q 的發(fā)射極接地。所述的觸發(fā)電路⑷包括有繼電器KM1、大功率晶體管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)中的光敏三極管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(guān)Kl 一端連接ー個獨立于控制電路的MV電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率晶體管Ql的發(fā)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，通過高壓硅堆Dl連接脈沖發(fā)生電路(5)，行輸出變壓器T輸出端4腳接地。
所述的脈沖發(fā)生電路(5)是采用MARX發(fā)生器，由多電容C并聯(lián)，在每兩個電容C 的尾首之間通過放電球隙(g)相連；所述的脈沖發(fā)生電路(5)的輸入端連接觸發(fā)電路(4) 的輸出端(HV)，輸出端構(gòu)成放電終端，對地進行脈沖放電。本發(fā)明的智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，通過單片機、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，在一定范圍內(nèi)檢測并控制脈沖的次數(shù)，滿足實際使用中的需要。實現(xiàn)了單片機在強電磁脈沖的影響下對電路進行控制，實現(xiàn)放電脈沖可控性，針對目前神經(jīng)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(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是信號電路觸發(fā)的原理圖；圖3是大功率脈沖發(fā)生電路的原理圖；圖4是激光控制信號電路的原理圖。圖5是脈沖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(yīng)天線32:單片機33:控制輸出4:觸發(fā)電路5:脈沖發(fā)生電路
具體實施例方式下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明的智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源做出詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，包括有脈沖發(fā)生電路(5)，還設(shè)置有控制電路(3)，用于接收信號并對脈沖發(fā)生電路(5)進行控制；觸發(fā)電路(4)用于接收控制電路⑶所發(fā)出的對脈沖發(fā)生電路(5)進行控制的激光信號，并使脈沖發(fā)生電路(5) 處于導(dǎo)通工作狀態(tài)。其中控制電路C3)通過エ頻整流電路( 將220V頻電源(1)的電能整流后獲得電能。如圖2所示，所述的觸發(fā)電路(4)包括有行輸出變壓器T、大功率晶體管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管Q的集電極； 繼電器KMl的開關(guān)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； 晶體管Ql的發(fā)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腳通過高壓硅堆Dl連接脈沖發(fā)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(zhì)因數(shù)。當(dāng)繼電器KMl的開關(guān)Kl閉合吋，大功率晶體管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，此時大功率晶體管Ql再次導(dǎo)通，以上過程重復(fù)進行， 相當(dāng)于從行輸出變壓器T輸入了方波信號。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，最終就會產(chǎn)生比較穩(wěn)定的直流高電壓，提供給脈沖發(fā)生電路(5)。如圖3所示，所述的脈沖發(fā)生電路2采用MARX(馬克思脈沖)發(fā)生器由多數(shù)個相同的電容C并聯(lián)連接，在每兩個電容C之間都接有ー個阻值大于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；所述脈沖發(fā)生電路2的輸入端連接觸發(fā)電路1 的輸出端HV，輸出端構(gòu)成放電終端進行脈沖放電。當(dāng)所加電壓為+HV吋，因為初始時放電球隙g并未被擊穿，故而斷路。所有的電容C并聯(lián)在電源兩側(cè)。對于每一個電容C而言，如果充滿電，其兩端的電勢差為+HV。當(dāng)在+HV的電壓作用下第一級放電球隙g擊穿后，如圖 2，①②兩點相當(dāng)于導(dǎo)線連接，②處的電勢瞬時變化到和①相同，即從0變?yōu)?HV ；③與②的電勢差為+HV，故而③處電勢變?yōu)?2HV ；緊接著第二個放電球隙g擊穿，④處電勢由0變?yōu)?+2HV，⑤處變?yōu)?3HV...依此類推，經(jīng)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(nèi)實現(xiàn)了電壓的倍増。如圖4所示，所述的控制電路C3)包括有接收脈沖發(fā)生電路( 所發(fā)出的電磁波信號的感應(yīng)天線31，與感應(yīng)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(yīng)天線31 —端接收脈沖發(fā)生電路2所發(fā)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由激光二極管D和光敏三極管Q組成，所述的激光二極管D的正極連接單片機32的PTAl腳，負極接VSS，光敏三極管Q接收激光二極管 D的激光信號，并通過集電極與觸發(fā)電路1相連向其輸出控制信號C，光敏三極管Q發(fā)射極接地。脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源在放電的同時產(chǎn)生強電磁脈沖，根據(jù)這一理論，可以利用單片機32感應(yīng)放電時產(chǎn)生的電磁脈沖信號。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(yīng)天線31)。放電時，同時發(fā)出的強電磁波通過 PTA2連接的感應(yīng)天線31將電磁波信號轉(zhuǎn)化成電信號輸送到單片機32，觸發(fā)內(nèi)部中斷，啟動相應(yīng)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(wěn)定通路，在手臂放電點的相反位置設(shè)置接地回路。本發(fā)明的智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，正常工作時首先通過單片機的控制板輸入相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)按動啟動按鍵后，紅色激光二極管就會點亮，在其作用下觸發(fā)電路導(dǎo)通，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。首先看到放電球隙逐級被擊穿。每出現(xiàn)一次放電，單片機依靠感應(yīng)電磁脈沖計數(shù)一次，同時數(shù)碼管的顯示數(shù)字就會自動加1，直到放電次數(shù)達到預(yù)定次數(shù)，紅色激光二極管就會熄滅，系統(tǒng)停止工作，表示規(guī)定的治療過程的結(jié)束。
權(quán)利要求
1.ー種智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，其特征在干，包括有脈沖發(fā)生電路(5)，還設(shè)置有控制電路(3)，用于接收脈沖發(fā)生電路(5)的信號，并根據(jù)所接收的信號發(fā)出對脈沖發(fā)生電路(5)進行控制的激光信號；觸發(fā)電路G)，用于接收控制電路C3)所發(fā)出的對脈沖發(fā)生電路(5)進行控制的激光信號，并使脈沖發(fā)生電路(5)處于導(dǎo)通工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，其特征還在干，所述的控制電路(3) 包括有電磁波信號的感應(yīng)天線(31)，與感應(yīng)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(yīng)天線(31)的一端接收脈沖發(fā)生電路( 所發(fā)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)是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，所述的激光二極管D的正極連接單片機(3 的PTAl 腳，負極接VSS，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發(fā)電路(4) 相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極管Q的發(fā)射極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，其特征還在干，所述的觸發(fā)電路(4) 包括有繼電器KM1、大功率晶體管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)中的光敏三極管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(guān)Kl 一端連接ー個獨立于控制電路的MV電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率晶體管Ql的發(fā)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， 通過高壓硅堆Dl連接脈沖發(fā)生電路( ，行輸出變壓器T輸出端的4腳接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，其特征還在干，所述的脈沖發(fā)生電路( 是采用Marx發(fā)生器，具體是由多個電容C并聯(lián)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于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；所述的脈沖發(fā)生電路(5)的輸入端連接觸發(fā)電路⑷的輸出端(HV)，輸出端構(gòu)成放電終端，對地進行脈沖放電，產(chǎn)生的電脈沖向控制電路(5)發(fā)出電磁波信號(FD)；同時根據(jù)脈沖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(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，其特征還在干，所述的脈沖發(fā)生電路(5)放電終端引出后直接接在生物體放電目標(biāo)上，以+、_號作為放電電勢標(biāo)識；為了使放電回路暢通，在放電目標(biāo)的相反位置接有地線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種智能脈沖神經(jīng)電刺激發(fā)射源，屬于臨床電生理檢測技術(shù)，是電刺激檢測系統(tǒng)核心技術(shù)。包括有集中功率脈沖發(fā)生電路、激光信號控制電路以及脈沖觸發(fā)電路。功率脈沖發(fā)生電路采用Marx發(fā)生器原理，通過帶火花放電間隙的大功率電容矩陣實現(xiàn)。激光信號控制電路有接收脈沖發(fā)生電路所發(fā)出的電磁波信號的感應(yīng)天線，與感應(yīng)天線相連的單片機，以及與單片機相連的控制輸出。脈沖觸發(fā)電路由KM1繼電器、功率晶體管Q1和行輸出變壓器T組成。本發(fā)明構(gòu)成價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單的刺激發(fā)射源。實現(xiàn)了單片機在強電磁脈沖下對放電進行控制，實現(xiàn)放電脈沖可控性，針對目前神經(jīng)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(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者張獻, 李勁松, 楊慶新, 金亮, 高圣偉 申請人:天津工業(yè)大學(xué)