专利名称：一种智能脉冲神经电刺激发射源的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种智能脉冲神经电刺激发射源的设计。特别是涉及ー种结构简单，控制简便、灵活，低成本，智能化，不易受干扰的多种脉冲模式神经电刺激发射源。
技术背景 电刺激诱发电位检测已成为临床电生理技术的重要组成部分，该技术可以客观反映周围神经系统的功能状态以及提供功能性信息，不仅可用于判定神经传导通路病变(或损伤)的损害程度、受损部位及预后，也可用于脊髓功能的监护以及治疗效果的观察临床应用方面有着其独特的重要意义和价值。本发明主要针对临床上常用的单相恒流神经刺激器对人体组织损伤较大的缺点，给出了ー种具有集中功率脉冲神经刺激器的基本原理和设计方法。其中采用带火花间隙的大功率电容矩阵实现脉冲发生功能，并通过单片机经数模转换器实现触发控制，从而实现大功率可控脉冲输出的功能，具有可持续工作、操作灵活、结构轻便的特点。
发明内容本发明所要解决的技术问题是，在脉冲发生的基础上，通过单片机实现脉冲模式的智能控制，从而实现对生物体神经电刺激治疗的简化。本发明所采用的技术方案是ー种智能脉冲神经电刺激发射源，包括有脉冲发生电路(5)，还设置有控制电路(3)，通过220Vエ频电源⑴及エ频整流电路(2)进行供电，用于接收脉冲发生电路(5)的信号，并根据所接收的信号发出对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号；触发电路(4)，用于接收控制电路(3)所发出的对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号，并使脉冲发生电路(5)处于导通工作状态。所述的エ频整流电路(2)通过220Vエ频电源(I)进行供电，将エ频交流电整流为直流后向控制电路(3)进行馈电。所述的控制电路(3)包括有接收脉冲发生电路(5)所发出的电磁波信号的感应天线(31)，与感应天线(31)相连的单片机(32)，以及与单片机(32)相连的控制输出(33)；所述的控制输出(33)是由激光二极管D和光敏三极管Q组成，光敏三极管Q接收激光二极管D的激光信号，并通过集电极与触发电路(I)相连向其输出控制信号(C)，光敏三极管Q的发射极接地。所述的触发电路⑷包括有继电器KM1、大功率晶体管Ql和行输出变压器T，其中，继电器KMl线圈的一端连接控制电路(3)中的光敏三极管Q的集电极，接收控制信号(C)，另一端连接24V电源；继电器KMl的开关Kl 一端连接ー个独立于控制电路的24V电源，另一端连接行输出变压器T输入端的6脚；大功率晶体管Ql的发射极接地，集电极连接行输出变压器T输入端的7脚，基极通过电阻Rl连接行输出变压器T输入端的5脚；行输出变压器T输8脚为输出端，通过高压硅堆Dl连接脉冲发生电路(5)，行输出变压器T输出端4脚接地。[0009]所述的脉冲发生电路(5)是采用MARX发生器，由多电容C并联，在每两个电容C的尾首之间通 过放电球隙(g)相连；所述的脉冲发生电路(5)的输入端连接触发电路(4)的输出端(HV)，输出端构成放电终端，对地进行脉冲放电。本发明的智能脉冲神经电刺激发射源，通过单片机、传感器和执行机构，在一定范围内检测并控制脉冲的次数，满足实际使用中的需要。实现了单片机在强电磁脉冲的影响下对电路进行控制，实现放电脉冲可控性，针对目前神经刺激器对人体组织损伤较大且刺激模式単一的缺点提供了一种有效的解决方案。
图I是本发明的整体结构原理图；图2是信号电路触发的原理图；图3是大功率脉冲发生电路的原理图；图4是激光控制信号电路的原理图。图5是脉冲作用部位的原理图其中I :220Vエ频电源2:エ频整流电路3 :控制电路31 :感应天线32:单片机33 :控制输出4:触发电路5:脉冲发生电路
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明的智能脉冲神经电刺激发射源做出详细说明。如图I所示，本发明的智能脉冲神经电刺激发射源，包括有脉冲发生电路(5)，还设置有控制电路(3)，用于接收信号并对脉冲发生电路(5)进行控制；触发电路(4)用于接收控制电路(3)所发出的对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号，并使脉冲发生电路(5)处于导通工作状态。其中控制电路(3)通过エ频整流电路(2)将220Vエ频电源(I)的电能整流后获得电能。如图2所示，所述的触发电路(4)包括有行输出变压器T、大功率晶体管Ql和继电器KMl。其中继电器KMl —端连接エ频整流电路(2)，另一端连接光敏三极管Q的集电极；继电器KMl的开关Kl 一端连接エ频整流电路(2)，另一端连接行输出变压器T输入端6脚；晶体管Ql的发射极接地，集电极连接行输出变压器T输入端的7脚，基极通过电阻Rl连接行输出变压器T输入端的5脚；行输出变压器T输出端的8脚通过高压硅堆Dl连接脉冲发生电路(5)。行输出变压器T的原边可等效为铁氧体磁芯线圈，它比普通电感线圈有更高的电感量和品质因数。当继电器KMl的开关Kl闭合时，大功率晶体管Ql截止，7脚电位升高而5脚降低，所以电流又由7脚流向5脚，此时大功率晶体管Ql再次导通，以上过程重复进行，相当于从行输出变压器T输入了方波信号。根据电磁感应原理，最終就会产生比较稳定的直流高电压，提供给脉冲发生电路(5)。如图3所示，所述的脉冲发生电路2采用MARX(马克思脉冲)发生器由多数个相同的电容C并联连接，在每两个电容C之间都接有ー个阻值大于2ΜΩ的电阻R，在每两个电容C的尾首之间都通过放电球隙g相连；所述脉冲发生电路2的输入端连接触发电路I的输出端HV，输出端构成放电终端进行脉冲放电。当所加电压为+HV时，因为初始时放电球隙g并未被击穿，故而断路。所有的电容C并联在电源两侧。对于每一个电容C而言，如果充满电，其两端的电势差为+HV。当在+HV的电压作用下第一级放电球隙g击穿后，如图2，①②两点相当于导线连接，②处的电势瞬时变化到和①相同，即从O变为+HV ;③与②的电势差为+HV，故而③处电势变为+2HV ;紧接着第二个放电球隙g击穿，④处电势由O变为+2HV，⑤处变为+3HV...依此类推，经过η次升压，在放电终端，电压升高为+nHV。从而在很短的时间内实现了电压的倍増。如图4所示，所述的控制电路(3)包括有接收脉冲发生电路(5)所发出的电磁波信号的感应天线31，与感应天线31相连的单片机32，以及与单片机32相连的控制输出33，其中，所述的感应天线31 —端接收脉冲发生电路2所发出的电磁波信号FD，另一端与单片机32的PTA2脚相连接；所述的控制输出33由激光二极管D和光敏三极管Q组成，所述的激光二极管D的正极连接单片机32的PTAl脚，负极接VSS，光敏三极管Q接收激光二极管D的激光信号，并通过集电极与触发电路I相连向其输出控制信号C，光敏三极管Q发射极接地。脉冲神经电刺激发射源在放电的同时产生强电磁脉冲，根据这一理论，可以利用单片机32感应放电时产生的电磁脉冲信号。为了效果明显，在单片机32的PTA2脚连接ー个电感线圈来感受电磁波(如图3中的感应天线31)。放电时，同时发出的强电磁波通过PTA2连接的感应天线31将电磁波信号转化成电信号输送到单片机32，触发内部中断，启动相应的程序。如图5所示，将放电终端引至需要进行电刺激的手臂上，其中+、-符号表示放电时的正负电位，为保证放电电流有稳定通路，在手臂放电点的相反位置设置接地回路。本发明的智能脉冲神经电刺激发射源，正常工作时首先通过单片机的控制板输入相应的參数，当按动启动按键后，红色激光二极管就会点亮，在其作用下触发电路导通，系统进入工作状态。首先看到放电球隙逐级被击穿。每出现一次放电，单片机依靠感应电磁脉冲计数一次，同时数码管的显示数字就会自动加1，直到放电次数达到预定次数，红色激光二极管就会熄灭，系统停止工作，表示规定的治疗过程的结束。权利要求1.一种智能脉冲神经电刺激发射源，其特征在于，包括有脉冲发生电路(5)，还设置有控制电路(3)，用于接收脉冲发生电路(5)的信号，并根据所接收的信号发出对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号；触发电路(4)，用于接收控制电路(3)所发出的对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号，并使脉冲发生电路(5)处于导通工作状态。
2.根据权利要求I所述的脉冲神经电刺激发射源，其特征还在于，所述的控制电路(3)包括有电磁波信号的感应天线(31)，与感应天线(31)相连的单片机(32)，以及与单片机(32)相连的控制输出(33)，其中，所述的感应天线(31)的一端接收脉冲发生电路(5)所发出的电磁波信号(FD)，另一端与单片机(32)的PTA2脚相连接；所述的控制输出(33)是由激光二极管D和光敏三极管Q组成，所述的激光二极管D的正极连接单片机(32)的PTAl脚，负极接VSS，光敏三极管Q接收激光二极管D的激光信号，并通过集电极与触发电路(4) 相连向其输出控制信号(C)，光敏三极管Q的发射极接地。
3.根据权利要求I所述的脉冲神经电刺激发射源，其特征还在于，所述的触发电路(4)包括有继电器KM1、大功率晶体管Ql和行输出变压器T，其中，继电器KMl线圈的一端连接控制电路(3)中的光敏三极管Q的集电极，接收控制信号(C)，另一端连接24V电源；继电器KMl的开关Kl 一端连接一个独立于控制电路的24V电源，另一端连接行输出变压器T输入端的6脚；大功率晶体管Ql的发射极接地，集电极连接行输出变压器T输入端的7脚，基极通过电阻Rl连接行输出变压器T输入端的5脚；行输出变压器T输出端的8脚为输出端，通过高压硅堆Dl连接脉冲发生电路(5)，行输出变压器T输出端的4脚接地。
4.根据权利要求I所述的脉冲神经电刺激发射源，其特征还在于，所述的脉冲发生电路(5)是采用Marx发生器，具体是由多个电容C并联连组成放电矩阵，在每两个电容C的之间都接有一个阻值大于2ΜΩ的电阻R，在每两个电容C的尾首之间都通过放电球隙(g)相连；所述的脉冲发生电路(5)的输入端连接触发电路⑷的输出端(HV)，输出端构成放电终端，对地进行脉冲放电，产生的电脉冲向控制电路(5)发出电磁波信号(FD);同时根据脉冲信号强度控制放电电流的强弱，以避免造成触电危险。
5.根据权利要求I所述的脉冲神经电刺激发射源，其特征还在于，所述的脉冲发生电路(5)放电终端引出后直接接在生物体放电目标上，以+、_号作为放电电势标识；为了使放电回路畅通，在放电目标的相反位置接有地线。
专利摘要本实用新型公开一种智能脉冲神经电刺激发射源，属于临床电生理检测技术，是电刺激检测系统核心技术。包括有集中功率脉冲发生电路、激光信号控制电路以及脉冲触发电路。功率脉冲发生电路采用Marx发生器原理，通过带火花放电间隙的大功率电容矩阵实现。激光信号控制电路有接收脉冲发生电路所发出的电磁波信号的感应天线，与感应天线相连的单片机，以及与单片机相连的控制输出。脉冲触发电路由KM1继电器、功率晶体管Q1和行输出变压器T组成。本实用新型构成价格低廉、结构简单的刺激发射源。实现了单片机在强电磁脉冲下对放电进行控制，实现放电脉冲可控性，针对目前神经刺激器对人体组织损伤较大且刺激模式单一的缺点提供一种有效的解决方案。
文档编号A61N1/36GK202409852SQ20122001116
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张献, 李劲松, 杨庆新, 金亮, 高圣伟 申请人:天津工业大学