多功能生物医学脉冲刺激器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多功能生物医学脉冲刺激器，其结构包括主循环键盘、第一单片机、第一存储器、第一驱动电路、主循环显示器、脉冲键盘、第二单片机、第二存储器、第二驱动电路、脉冲显示器、幅度调节电路、恒压电路、恒流电路和极性切换电路等部分。本实用新型可实现拨码盘式刺激仪的全部功能，新功能的增加便捷，无需增加硬件电路，可满足各种实验的需求。本实用新型有较好的价格性能比，可作为生物医学通用刺激仪，取代现有的波段开关式和拨码盘式刺激仪，广泛应用于学生实验和科学研究，提高学生实验水平和科学研究水平。
【专利说明】多功能生物医学脉冲刺激器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电脉冲刺激装置，具体地说是一种多功能生物医学脉冲刺激器。
【背景技术】
[0002]刺激仪是生理、药理和生物学实验中普遍使用的仪器，广泛用于学生实验和科学研究中。现有的刺激仪有三种类型:波段开关控制刺激仪、拨码盘控制的数字逻辑电路刺激仪和采用计算机软件实现的刺激仪。
[0003]国产波段开关控制刺激仪一般是采用模拟电路制作，可产生单脉冲和双脉冲的电刺激，其性能单一，价格较便宜，主要用于学生实验。拨码盘控制的数字逻辑电路刺激仪可产生单脉冲、双脉冲及串脉冲的电刺激，并具有刺激延时、同步等功能。这种刺激仪是采用逻辑数字电路，其电路比较结构复杂，价格较贵，主要用于科学研究。
[0004]上述两种刺激仪中刺激参数的选择都是采用机械开关控制，操作繁琐，尤其是在使用一段时间后，经常会出现机械开关接触不良或接触电阻增大等情况，造成电路故障，既给使用者带来很大的麻烦，也会严重影响实验结果。
[0005]采用模拟电路或数字逻辑电路构成的刺激器，每增加一项功能，都必须增加相应的硬件电路，功能越多，电路越复杂，故障率也就越高。因此，上述两种刺激仪存在有频率功能不完善和不能作为通用刺激仪使用的问题。
[0006]基于计算机软件实现的专用刺激仪，其几乎没有特定的硬件电路，但其控制精度低，功能较为单一，只用于专项研究。基于微处理器的专用治疗仪，其不能实现多种刺激功能。基于微处理器的刺激仪，其性能有所提高，但仅能实现频率和幅度的调节，功能不够完善，不能作为通用刺激仪使用。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的就是提供一种多功能生物医学脉冲刺激器，以解决现有刺激仪频率功能不完善和不能作为通用刺激仪使用的问题。
[0008]本实用新型是这样实现的:一种多功能生物医学脉冲刺激器，包括有:
[0009]主循环键盘，与第一单片机相接，用于人工设定主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间；
[0010]第一单片机，分别与所述主循环键盘、第一驱动电路、第一存储器和第二单片机相接，用于控制主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间；
[0011]第一存储器，与第一单片机相接，用于为第一单片机提供记忆参数；
[0012]第一驱动电路，分别与所述第一单片机和主循环显示器相接，用于驱动主循环显示器动作；
[0013]主循环显示器，与所述第一驱动电路相接，用于显示第一单片机输出的主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间；
[0014]脉冲键盘，与第二单片机相接，用于人工设定刺激脉冲频率和脉冲宽度的数值；
[0015]第二单片机，分别与所述第一单片机、所述脉冲键盘、第二驱动电路、第二存储器和幅度调节电路相接，用于控制刺激脉冲频率和脉冲宽度；
[0016]第二存储器，与第二单片机相接，用于为第二单片机提供记忆参数；
[0017]第二驱动电路，分别与所述第二单片机和脉冲显示器相接，用于驱动脉冲显示器动作；
[0018]脉冲显示器，与所述第二驱动电路相接，用于显示第二单片机输出的刺激脉冲频率和脉冲宽度；
[0019]幅度调节电路，分别与所述第二单片机、恒压电路和恒流电路相接，用于调节输出电压和输出电流的幅值；
[0020]恒压电路，分别与所述幅度调节电路和极性切换短路相接，用于输出恒定的脉冲刺激电压；
[0021]恒流电路，分别与所述幅度调节电路和极性切换短路相接，用于保证输出恒定的脉冲刺激电流；以及
[0022]极性切换电路，分别与所述恒压电路和所述恒流电路相接，用于调整电极的工作极性。
[0023]本实用新型是以单片机为核心的硬件系统，采用两个单片机分别控制主循环通路和刺激循环通路的参数设定及信号输出，可实现定时循环刺激、双脉冲或脉冲串刺激，也可实现连续脉冲刺激；刺激参数的设定由轻触键取代波段开关或拨码盘，电路的元器件数量少于拨码盘式刺激仪的十分之一，可大大降低电路的复杂程度和故障率，相应降低仪器的制作成本，并消除了机械开关存在的接触不良的缺陷。
[0024]本实用新型可实现拨码盘式刺激仪的全部功能，新功能的增加便捷，无需增加硬件电路，可满足各种实验的需求。本实用新型有较好的价格性能比，可作为生物医学通用刺激仪，取代现有的波段开关式和拨码盘式刺激仪，广泛应用于学生实验和科学研究，提高学生实验水平和科学研究水平。
[0025]本实用新型具有轻触键操作、数码显示、参数自动记忆、刺激方式灵活多样等特点，采用双单片计算机为核心，配以新型的记忆芯片和显示驱动电路；刺激参数的设定由轻触键控制，以消除机械开关接触不良的缺陷；电路的元器件数量减少，降低了电路的复杂程度和故障率。双单片机构成的系统中，一片用于控制刺激脉冲频率和脉冲宽度，另一片用于控制主循环周期和主循环周期内刺激开放时间，两者配合可实现定时循环刺激、双脉冲或脉冲簇刺激，也可设置成连续脉冲刺激。本实用新型适用于对实验动物或标本进行电刺激，广泛应用于科学实验研究工作和学生实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的系统构成框图。
[0027]图2是幅度调节电路的电原理图。
[0028]图3是恒压电路的电原理图。
[0029]图4是恒流电路的电原理图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实用新型包括主循环键盘、第一单片机、第一存储器、第一驱动电路、主循环显示器、脉冲键盘、第二单片机、第二存储器、第二驱动电路、脉冲显示器、幅度调节电路、恒压电路、恒流电路和极性切换电路等部分，第一单片机用于控制主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间，并在主循环显示器上予以显示；第二单片机用于控制刺激脉冲频率和脉冲宽度，并在脉冲显示器予以显示。
[0031]第二单片机控制刺激脉冲频率和脉冲宽度，第一单片机控制主循环周期和主循环周期内刺激开放时间，两者配合实现定时循环刺激、双脉冲或脉冲串刺激，亦可设置成连续脉冲刺激。采用轻能键及LED显示，实现参数显示，一目了然，并显示功能复用，减少显示器数量。
[0032]如图2所示，幅度调节电路是由运算放大器U3 (0P07)、光电隔离器U4 (P521)、波段开关K-1、电位器Wl—W4以及若干电阻连接所组成。光电隔离器U4 (P521)将第二单片机与幅度调节电路相隔离；波段开关K-1用于输出选择，其上的1、2、3档为电压调整档，波段开关上的4、5、6档为电流调整档。增益微调用10圈电位器配以百分度调节旋钮。运算放大器U3 (0P07)构成输出跟随器，用于阻抗变换。电位器W2、W3、W4用于整定三种输出的最大值，电位器Wl与面板上百分度旋钮配合，用于调整输出值。
[0033]如图3所示，恒压电路的低电压输出由运算放大器U2 (0P07)、三极管Q3 (9014)及外围电阻元件连接组成。运算放大器U2(0P07)构成负反馈电路，保证输出稳定；W6用于零点调节，R25为负反馈电阻，三极管Q3 (9014)用于电流放大，运算放大器U2 (0P07)用于电压放大。恒压电路的高压输出由高压运算放大器U5 (PA84)、电位器W5、W8及电阻电容连接构成。高压运算放大器U5 (PA84)构成深度负反馈稳压输出电路，用于电压调整，以保证输出电压的恒定。R20、W5、R21用于零点调节，R13为负反馈电阻，R16为电流限制电阻，三极管Q3 (9014)用于电流放大。
[0034]如图4所示，恒流输出电路由运算放大器Ul (0P07)、三极管Ql (2SC2611)、电位器W7和电阻R9、R1、R19连接组成，采用运算放大器及三极管构成负反馈恒流源电路，保证输出电流恒定。运算放大器Ul (0P07)为跟随器，三极管Ql (2SC2611)用于电流放大，电位器W 7用于调零，电阻R10、R19提供不同电压。运算放大器Ul (0P07)及三极管Ql(2SC2611)构成深度负反馈，保证了电流恒定。
[0035]本实用新型的主要性能指标:
[0036]刺激周期I一 9999mS (步进 ImS)；
[0037]刺激脉宽0.1—9999mS (步进 0.1mS)；
[0038]同步延时0.1—9999mS (0.1 ms)；
[0039]主循环周期分两档:1一9999mS (步进lmS)，I一9999S (步进1S)；
[0040]刺激时间分两档，I—9999mS (步进lmS)，I一9999S (步进1S)；
[0041]循环次数O — 9999;
[0042]刺激强度O — 100V连续可调。
[0043]本实用新型所实现的主要功能有:
[0044]1、参数记忆功能:实验用参数修改后，单片机自动写入记忆芯片，下次开机自动读入。
[0045]2、参数修改采用两键控制:位选键和修改键，既减少按键，同时用户操作方便。
[0046]3、延时参数存储:修改参数后延时1S自动存储，同时控制输出生效。
[0047]4、刺激参数、循环参数及循环次数联合控制，实现长时间或定次数的间歇性刺激控制。也可实现串脉冲刺激。每串脉冲个数可自由设置。
[0048]5、具有同步延时和外同步触发功能。
【权利要求】
1.一种多功能生物医学脉冲刺激器，其特征是，包括有: 主循环键盘，与第一单片机相接，用于人工设定主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间； 第一单片机，分别与所述主循环键盘、第一驱动电路、第一存储器和第二单片机相接，用于控制主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间； 第一存储器，与第一单片机相接，用于为第一单片机提供记忆参数； 第一驱动电路，分别与所述第一单片机和主循环显示器相接，用于驱动主循环显示器动作； 主循环显示器，与所述第一驱动电路相接，用于显示第一单片机输出的主循环周期和主循环周期内的刺激开放时间； 脉冲键盘，与第二单片机相接，用于人工设定刺激脉冲频率和脉冲宽度的数值； 第二单片机，分别与所述第一单片机、所述脉冲键盘、第二驱动电路、第二存储器和幅度调节电路相接，用于控制刺激脉冲频率和脉冲宽度； 第二存储器，与第二单片机相接，用于为第二单片机提供记忆参数； 第二驱动电路，分别与所述第二单片机和脉冲显示器相接，用于驱动脉冲显示器动作； 脉冲显示器，与所述第二驱动电路相接，用于显示第二单片机输出的刺激脉冲频率和脉冲宽度； 幅度调节电路，分别与所述第二单片机、恒压电路和恒流电路相接，用于调节输出电压和输出电流的幅值； 恒压电路，分别与所述幅度调节电路和极性切换短路相接，用于输出恒定的脉冲刺激电压； 恒流电路，分别与所述幅度调节电路和极性切换短路相接，用于保证输出恒定的脉冲刺激电流；以及 极性切换电路，分别与所述恒压电路和所述恒流电路相接，用于调整电极的工作极性。
【文档编号】A61N1/36GK204050668SQ201420470613
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】顾平, 易小林, 范振中, 仇福成, 董慈 申请人:河北医科大学第一医院