一种隔离式程控电刺激器制造技术

本发明专利技术属于医疗器械技术，具体涉及一种隔离式程控电刺激器，包括隔离式变换单元、电流反馈控制单元、电流设置单元、信号控制器、电极、电源和信号指示电路，所述隔离式变换单元与信号控制器连接，隔离式变换单元的信号输出端分别与电流反馈控制单元的反馈输入端、电流设置单元的电压调节端输入端、电极的电压输入端连接，信号控制器的信号控制输出端分别与信号指示电路的信号输入端、电流设置单元的设置输入端连接，该电流设置单元的电流输出端与电流反馈控制单元控制输入端连接，隔离式变换单元的基准输入端与电流反馈控制单元的反馈输出端连接，本发明专利技术的脉冲幅度、宽度、间隔、周期、个数均可灵活调整，波动小，稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械技术，具体涉及一种隔离式程控电刺激器。
技术介绍
组成神经肌肉群体的可兴奋组织能对热、光、声、压力、化学等刺激做出反应，也能对电刺激产生反应，在可兴奋组织活动期间，各种离子，主要是钠离子和钾离子，迅速穿越细胞膜，引起细胞膜通透性的瞬时变化，这种离子运动形成电流，该电流在人体表面产生电场，也可以将此过程逆转而施加一个外界电流刺激，使可兴奋组织区域内建立一个离子流。临床上，为了恢复人体功能或者治疗疾病，通过电刺激直接对人体施加电流。电刺激时，流经导线的电子电流转变为组织中流动的离子电流，从而能够引起可兴奋组织细胞膜上的跨膜电荷传输，施加这些电流的目的是使靶神经和肌肉去极化并达到阈值电压。典型的刺激脉冲信号波形有单相方波、对称双相方波，虽然方波脉冲可以去极化神经膜，但是，由于其对组织刺激和对电极的电解作用，临床实践中一般不用这种脉冲，使用电荷平衡的脉冲波形可明显降低电化学作用。为了让上述化学反应造成的损伤减至最小，可让电极按这些反应机理的反方式工作。因为化学反应过程就是电荷的转移过程，恒流型电刺激发生器较恒压型发生器有更好的控制作用，恒流发生器在电压允许变化范围内，能对变动的负载阻抗提供所需的电流，负载的电流恒定不变。与此相反，恒压型发生器输出电流随生物组织阻抗而变；为了满足神经，特别是心脏的电生理诊断或治疗的需要，刺激脉冲幅度、宽度、间隔、周期、个数均可灵活调。为了满足医用电气设备安全通用的要求，刺激器的输出部分需要采用隔离式输出方式，以减少对组织细胞膜的损伤，对人体更加安全。
技术实现思路
本专利技术的目的为解决现有技术的上述问题和不足，本专利技术提供了一种隔离式程控电刺激器，本专利技术的隔离式程控电刺激器能获得较高的输出脉冲幅度，通过负反馈控制策略对流经人体靶组织的电流进行调控，从而实现恒流输出，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种隔离式程控电刺激器，包括隔离式变换单元、电流反馈控制单元、电流设置单元、信号控制器、电极、电源和信号指示电路，所述隔离式变换单元的信号输入端与所述信号控制器的信号启动输出端连接，所述隔离式变换单元的信号输出端分别与所述电流反馈控制单元的反馈输入端、电流设置单元的电压调节端输入端、电极的电压输入端连接，所述信号控制器的信号控制输出端分别与所述信号指示电路的信号输入端、电流设置单元的设置输入端连接，该电流设置单元的电流输出端与电流反馈控制单元控制输入端连接，所述隔离式变换单元的基准输入端与所述电流反馈控制单元的反馈输出端连接，所述电源分别与所述隔离式变换单元的电源输入端、电流反馈控制单元的电源输入端、电流设置单元的电源输入端、信号控制器的电源输入端连接。优选地，所述隔离式变换单元包括脉宽调制电路、信号调制放大电路、隔离升压变换电路、整流电路和滤波电路，所述脉宽调制电路的信号输出端与信号调制放大电路输入端连接，该信号调制放大电路的放大输出端通过隔离升压变换电路、整流电路与所述滤波电路连接，该滤波电路的输出端分别与所述电极的电压输入端、电流反馈控制单元的反馈输入端、电流设置单元的电压调节端输入端连接；所述电流反馈控制单元包括隔离式运算放大器和电流补偿电路，所述电流设置单元包括数字电位器和光电耦合器，所述隔离式运算放大器的负极输入端、数字电位器的电压调节端、电流补偿电路的一端都与所述滤波电路的输出端连接，所述隔离式运算放大器的反馈输出端与所述脉宽调制电路的基准输入端连接；所述电流补偿电路的另一端与所述隔离式运算放大器的公共接地端连接，所述隔离式运算放大器的正极输入端与所述隔离式运算放大器的参考输入端连接，所述数字电位器的设置输入端通过光电耦合器与所述信号控制器的信号控制输出端连接。优选地，所述脉宽调制电路包括PWM控制器、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容C0、电容C1、电容C2，信号调制放大电路包括第一驱动放大器和第二驱动放大器，所述隔离升压变换电路包括升压变压器T1，所述整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述滤波电路包括电感L1和电容C4；所述PWM控制器的第一互补输出端通过电阻R1与所述第一驱动放大器的信号输入端连接，所述第一驱动放大器的信号输出端与所述升压变压器T1原边抽头的一端连接，所述PWM控制器的第二互补输出端通过电阻R2与所述第一驱动放大器的信号输入端连接，所述第二驱动放大器的信号输出端与所述升压变压器T1原边抽头的另一端连接；所述升压变压器T1副边抽头的一端分别与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极连接，所述升压变压器T1副边抽头的另一端分别与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极连接，所述电感L1的一端分别与所述二极管D1的阴极、二极管D3的阴极连接，所述电感L1的另一端分别与所述电容C4的一端、电极的正极连接，所述二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、电容C4的另一端相互连接后再与所述电极的负极连接，所述二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、电容C4的另一端相互连接后还再分别与所述隔离式运算放大器的负极输入端、数字电位器的电压调节端、电流补偿电路的都与所述一端连接；所述电阻R0的一端与PWM控制器的振荡定时电阻输入端连接，电容C0的一端分别与PWM控制器的振荡定时电容输入端、PWM控制器的斜坡输入端连接，电容C2的一端分别与所述PWM控制器内部误差放大器的同相输入端、PWM控制器的基准输入端连接，所述PWM控制器的电容输入端分别与电容C1的一端、信号控制器的输入/输出控制端连接；所述电阻R0的另一端、电容C0的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端都与地连接，所述PWM控制器的基准输入端还通过电阻R5与所述隔离式运算放大器的反馈输出端连接，所述PWM控制器的调制输出端还与所述隔离式运算放大器的反馈输出端连接。优选地，所述二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、电容C4的另一端相互连接后还再通过电阻R4分别与所述电极的负极、隔离式运算放大器的负极输入端、数字电位器的电压调节端、电流补偿电路的一端连接。优选地，所述PWM控制器(IC1)的第一互补输出端(OUTA)和所述PWM控制器(IC1)的第二互补输出端(OUTB)的输出频率为30kHz～1MHz的方波脉冲信号，且方波脉冲信号的相位相差180°。优选地，电流补偿电路包括电阻R3、电容C5和电容C6，所述电阻R3的一端、电容C6的一端分别与所述隔离式运算放大器的负极输入端连接，所述电阻R3的另一端与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端、电容C6的另一端分别与所述隔离式运算放大器的公共接地端连接。优选地，所述电感L1的取值范围为5μH～30μH，电容C4的取值范围为2.2nF～10nF。综上所述，本专利技术由于采用了上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：(1)、本专利技术采用脉宽调制对输出脉冲的幅度进行调制和桥式驱动电路进行隔离放大，稳定了输出电压的幅度，降低了变换器的输出阻抗，简化了电路，提高了可靠性；本专利技术通过电流设置和电流反馈控制脉冲输出，其响应速度快、功率密度和稳定性方面均有所提高。(2)、本专利技术采用恒流型方波脉冲对组织靶进行刺激，输出电流不随着靶组织变化，而且还采用隔离式是输出方式，对人体更加安全，(3)、本专利技术的刺激脉冲幅度、宽度、间隔、周期、个数均可灵活调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离式程控电刺激器，其特征在于：包括隔离式变换单元(1)、电流反馈控制单元(2)、电流设置单元(3)、信号控制器(4)、电极(5)、电源(6)和信号指示电路(7)，所述隔离式变换单元(1)的信号输入端与所述信号控制器(4)的信号启动输出端连接，所述隔离式变换单元(1)的信号输出端分别与所述电流反馈控制单元(2)的反馈输入端、电流设置单元(3)的电压调节端输入端、电极(5)的电压输入端连接，所述信号控制器(4)的信号控制输出端分别与所述信号指示电路(7)的信号输入端、电流设置单元(3)的设置输入端连接，该电流设置单元(3)的电流输出端与电流反馈控制单元(2)控制输入端连接，所述隔离式变换单元(1)的基准输入端与所述电流反馈控制单元(2)的反馈输出端连接，所述电源(6)分别与所述隔离式变换单元(1)的电源输入端、电流反馈控制单元(2)的电源输入端、电流设置单元(3)的电源输入端、信号控制器(4)的电源输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种隔离式程控电刺激器，其特征在于：包括隔离式变换单元(1)、电流反馈控制单元(2)、电流设置单元(3)、信号控制器(4)、电极(5)、电源(6)和信号指示电路(7)，所述隔离式变换单元(1)的信号输入端与所述信号控制器(4)的信号启动输出端连接，所述隔离式变换单元(1)的信号输出端分别与所述电流反馈控制单元(2)的反馈输入端、电流设置单元(3)的电压调节端输入端、电极(5)的电压输入端连接，所述信号控制器(4)的信号控制输出端分别与所述信号指示电路(7)的信号输入端、电流设置单元(3)的设置输入端连接，该电流设置单元(3)的电流输出端与电流反馈控制单元(2)控制输入端连接，所述隔离式变换单元(1)的基准输入端与所述电流反馈控制单元(2)的反馈输出端连接，所述电源(6)分别与所述隔离式变换单元(1)的电源输入端、电流反馈控制单元(2)的电源输入端、电流设置单元(3)的电源输入端、信号控制器(4)的电源输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种隔离式程控电刺激器，其特征在于，所述隔离式变换单元(1)包括脉宽调制电路(100)、信号调制放大电路(101)、隔离升压变换电路(102)、整流电路(103)和滤波电路(104)，所述脉宽调制电路(100)的信号输出端与信号调制放大电路(101)输入端连接，该信号调制放大电路(101)的放大输出端通过隔离升压变换电路(102)、整流电路(103)与所述滤波电路(104)连接，该滤波电路(104)的输出端分别与所述电极(5)的电压输入端、电流反馈控制单元(2)的反馈输入端、电流设置单元(3)的电压调节端输入端连接；所述电流反馈控制单元(2)包括隔离式运算放大器(IC4)和电流补偿电路(200)，所述电流设置单元(3)包括数字电位器(IC5)和光电耦合器(IC6)，所述隔离式运算放大器(IC4)的负极输入端、数字电位器(IC5)的电压调节端(VH)、电流补偿电路(200)的一端都与所述滤波电路(104)的输出端连接，所述隔离式运算放大器(IC4)的反馈输出端与所述脉宽调制电路(100)的基准输入端连接；所述电流补偿电路(200)的另一端与所述隔离式运算放大器(IC4)的公共接地端(COMP)连接，所述隔离式运算放大器(IC4)的正极输入端与所述隔离式运算放大器(IC4)的参考输入端连接，所述数字电位器(IC5)的设置输入端通过光电耦合器(IC6)与所述信号控制器(4)的信号控制输出端连接。3.根据权利要求2所述的一种隔离式程控电刺激器，其特征在于，所述脉宽调制电路(30)包括PWM控制器(IC1)、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容C0、电容C1、电容C2，信号调制放大电路(101)包括第一驱动放大器(IC2)和第二驱动放大器(IC3)，所述隔离升压变换电路(102)包括升压变压器T1，所述整流电路(103)包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述滤波电路(104)包括电感L1和电容C4；所述PWM控制器(IC1)的第一互补输出端(OUTA)通过电阻R1与所述第一驱动放大器(IC2)的信号输入端连接，所述第一驱动放大器(IC2)的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：白宝丹，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：上海;31