体外多通道微电流刺激器制造技术

一种用于人工神经修复技术领域的体外多通道微电流刺激器，包括：脉冲信号发生器、电压电流转换电路、多通道连接器，其中：脉冲信号发生器的输出端与若干个电压电流转换电路的输入端相连，若干个电压电流转换电路的输出端均与多通道连接器相连，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号；电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号，脉冲的频率、脉宽通过脉冲信号发生器调节，而脉冲幅度通过可变电阻Ｒ↓［ｒｅｆ］调节。本发明专利技术输出的频率、脉宽、幅度调节范围较大，装置易于制作、成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于人工神经修复
的装置，特别是一种体外多通道微电流刺激器。
技术介绍
神经修复是神经工程研究领域中的一个重要方面，主要包括感觉功能(听觉、视觉等)修复和运动功能修复，已开始应用于临床研究，并取得了一些可喜的进展。在深部脑刺激(Deep Brain Stimulation：DBS)研究中，刺激脑部的相应部位，可以抑制不正常的神经活动，使帕金森综合症(Pakinson Disease：PD)患者能够像正常人一样控制他们的行为；采用植入式神经微电极有效刺激迷走神经，可以治疗癫痫病，大大减小癫痫的发作周期、发作强度以及持续时间。在人工听觉修复研究中，通过微电流刺激器刺激残存的听神经纤维，通过传导通路向大脑听觉中枢发放神经电信号，产生听觉反应。商品化的人工耳蜗产品，已经使千千万万的失聪者恢复听觉。人工视觉修复通过视觉假体使那些由于疾病或外伤导致失明的人产生视觉，目前盲人已经可以产生光感，并且能够辨认简单的字母图形。运动功能修复是对生物神经-肌肉系统施加电刺激信号来替代原本由大脑或脊髓发出的控制命令。目前医学上采用功能电刺激(Functional Electrical Stimulation：FES)的治疗方法，利用体表或皮下植入式微电极对肌肉施加电刺激从而恢复瘫痪病人神经肌肉功能，已经成功地被用来帮助瘫痪病人恢复手抓握、排尿、站立甚至走步的功能。上述各领域的神经修复研究基于对生物组织的电刺激，因此多通道微电流刺激器是进行神经修复的关键部件，具有重要的研究价值和临床意义。经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为200510053427.9，公开日期为：2006.09.13，专利名称为：“一种微电流作用于眼球的方法与装置”，该专利技术提供了一种微电流作用于眼球的方法与装置，并使用改性的环氧树脂作为-->电极的封装材料。该专利技术的装置有：一信号线、一介质单元，耦接该信号线、一主机耦接该信号线，输出该微电流。该装置的输出频率的频率范围在8Hz至27Hz之间，该微电流的幅度在10μA至2000μA之间。其不足在于：1、输出的刺激电流为单通道，未能完全刺激周边神经细胞；2、输出微电流频率可调节范围较窄，不适合用于其他神经细胞的刺激工作。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提出了一种体外多通道微电流刺激器，本专利技术能够用于对人工神经修复使用的微电极进行疲劳性测试，该多通道微电流刺激器具有电路结构简单、调节方便、精度高、应用领域广等特点。本专利技术是通过如下技术方案实现的，本专利技术包括：脉冲信号发生器、电压电流转换电路、多通道连接器，其中：脉冲信号发生器的输出端与若干个电压电流转换电路的输入端相连，若干个电压电流转换电路的输出端均与多通道连接器相连，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号。所述电压电流转换电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、可变电阻Rref、第一运算放大器AP1、第二运算放大器AP2、负载电阻Ri，其中，第一电阻R1的一端接地，另一端与第一运算放大器AP1的负极相连，第二电阻R2的一端与脉冲信号发生器的输出端相连，另一端分别与第一运算放大器AP1的正极以及第四电阻R4相连，第一运算放大器AP1的输出端和负极之间接有第三电阻R3，第一运算放大器AP1的输出端与可变电阻Rref的一端相连，第四电阻R4与第二运算放大器AP2的输出端相连，第二运算放大器AP2的负极与输出端相连，正极与可变电阻Rref的另一端相连，并通过负载电阻Ri接地，可变电阻Rref和负载电阻Ri之间为电流输出端。所述可变电阻Rref，其阻值变化范围是0-100kΩ。所述第一电阻R1与第二电阻R2阻值相同，第三电阻R3与第四电阻R4阻值相同。-->本专利技术工作时，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号，从而产生多通道参数可调的单相微电流脉冲，脉冲的频率、脉宽通过脉冲信号发生器调节，而脉冲幅度通过可变电阻Rref调节。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术装置与微电极装置相结合主要用于对神经刺激微电极进行体外的电学疲劳性测试；(2)各通道可同时进行刺激，输出参数相对独立，调节方便：与现有大型程序控制相比，本装置可直接手动在脉冲信号发生器上调节脉冲频率、脉冲宽度、以及脉冲的幅度；(3)输出频率、脉宽、幅度调节范围较大：与现有专利技术相比，该专利技术的输出脉冲频率在500μHz至50MHz，脉冲宽度在8.0ns至1999.9ns可调，脉冲幅度在10mVpp至10Vpp可调；(4)本专利技术易于制作、成本较低。不需要包括电脑主机，连接线简单；相比于大量控制程序，本专利技术装置所有调节均可手动控制，操作方便；运用示波器观测实时的波形结果，清晰简单。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术的电压电流转换电路的电路图；图3为本专利技术的实施例中输出的电流波形示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本实施例用于植入动物体内视网膜上、视网膜下或者脉络膜上腔的多通道薄膜电极的体外疲劳性测试。如图1所示，本实施例包括：脉冲信号发生器、电压电流转换电路、多通道连接器，其中：脉冲信号发生器的输出端与若干个电压电流转换电路的输入端相连，若干个电压电流转换电路的输出端均与多通道连接器相连，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方-->波电压信号转换为单相脉冲电流信号。如图2所示，所述电压电流转换电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、可变电阻Rref、第一运算放大器AP1、第二运算放大器AP2、负载电阻Ri，其中，第一电阻R1的一端接地，另一端与第一运算放大器AP1的负极相连，第二电阻R2的一端与脉冲信号发生器的输出端相连，另一端分别与第一运算放大器AP1的正极以及第四电阻R4相连，第一运算放大器AP1的输出端和负极之间接有第三电阻R3，第一运算放大器AP1的输出端与可变电阻Rref的一端相连，第四电阻R4与第二运算放大器AP2的输出端相连，第二运算放大器AP2的负极与输出端相连，正极与可变电阻Rref的另一端相连，并通过负载电阻Ri接地，可变电阻Rref和负载电阻Ri之间为电流输出端。所述可变电阻Rref，，其阻值变化范围是0-100kΩ。所述第一电阻R1与第二电阻R2阻值相同，第三电阻R3与第四电阻R4阻值相同，阻值分别为：R1＝R2＝1kΩ，R3＝R4＝3.1kΩ。本实施例工作时，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号，从而产生多通道参数可调的单相微电流脉冲，脉冲的频率、脉宽通过脉冲信号发生器调节，而脉冲幅度通过可变电阻Rref调节。本实施例中的脉冲信号发生器型号为33250A，第一运算放大器AP1、第二运算放大器AP2的型号均为TL084本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体外多通道微电流刺激器，其特征在于，包括：脉冲信号发生器、电压电流转换电路、多通道连接器，其中：　脉冲信号发生器的输出端与若干个电压电流转换电路的输入端相连，若干个电压电流转换电路的输出端均与多通道连接器相连，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号；　所述电压电流转换电路，包括：第一电阻（Ｒ１）、第二电阻（Ｒ２）、第三电阻（Ｒ３）、第四电阻（Ｒ４）、可变电阻（Ｒ↓［ｒｅｆ］）、第一运算放大器（ＡＰ１）、第二运算放大器（ＡＰ２）、负载电阻（Ｒｉ），其中，　第一电阻（Ｒ１）的一端接地，另一端与第一运算放大器（ＡＰ１）的负极相连，第二电阻（Ｒ２）的一端与脉冲信号发生器的输出端相连，另一端分别与第一运算放大器（ＡＰ１）的正极以及第四电阻（Ｒ４）相连，第一运算放大器（ＡＰ１）的输出端和负极之间接有第三电阻（Ｒ３），第一运算放大器（ＡＰ１）的输出端与可变电阻（Ｒ↓［ｒｅｆ］）的一端相连，第四电阻（Ｒ４）与第二运算放大器（ＡＰ２）的输出端相连，第二运算放大器（ＡＰ２）的负极与输出端相连，正极与可变电阻（Ｒ↓［ｒｅｆ］）的另一端相连，并通过负载电阻（Ｒｉ）接地，可变电阻（Ｒ↓［ｒｅｆ］）和负载电阻（Ｒｉ）之间为电流输出端。...

【技术特征摘要】
1、一种体外多通道微电流刺激器，其特征在于，包括：脉冲信号发生器、电压电流转换电路、多通道连接器，其中：脉冲信号发生器的输出端与若干个电压电流转换电路的输入端相连，若干个电压电流转换电路的输出端均与多通道连接器相连，脉冲信号发生器产生单相脉冲方波电压信号，并输出给电压电流转换电路，电压电流转换电路将单相脉冲方波电压信号转换为单相脉冲电流信号；所述电压电流转换电路，包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、可变电阻(Rref)、第一运算放大器(AP1)、第二运算放大器(AP2)、负载电阻(Ri)，其中，第一电阻(R1)的一端接地，另一端与第一运算放大器(AP1)的负极相连，第二电阻(R2)的一端与脉冲信号发生器的输出端相连，另一端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋晓红，谭飞，秦博，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]