一种信号发生装置以及具有信号发生装置的设备制造方法及图纸

本发明专利技术适用于生物医学工程领域，提供了一种信号发生装置以及具有信号发生装置的设备，该信号发生装置包括：脉冲信号参数输入接口，用于接收外部输入的脉冲信号参数；脉冲信号发生单元，根据所述脉冲信号参数生成脉冲信号与恒流控制电压；单双极性信号切换单元，根据所述脉冲信号产生单极性或双极性信号，并输出；以及恒流源，根据所述恒流控制电压控制所述单双极性信号单元输出电流的大小。本信号发生装置可以对外输出极性交替变化的更高频率电刺激信号，实现电荷中和，降低刺激阈值，更深入作用到视觉系统，诱发视皮层响应，并避免长时间使用造成灼伤，使整个装置更加安全，使用户得到更好的使用体验。

A signal generator and a device with a signal generator

【技术实现步骤摘要】
一种信号发生装置以及具有信号发生装置的设备
本专利技术属于生物医学工程
，尤其涉及一种信号发生装置以及具有信号发生装置的设备。
技术介绍
人类对外在世界的认识约90％的信息是通过视觉提供，正常完整的视觉是这样产生的：眼睛的光学系统将外界的物体成像在视网膜上，视网膜上的感光细胞将图像信号转换为生物电信号，然后经细胞神经网络进行初步处理后由视觉神经纤维传导到大脑视皮层，大脑视皮层对获得的生物电信号进行再次处理并感知产生视觉。视觉通路的任何一个环节受到损伤或病变都会导致严重的视觉问题，例如：视网膜色素变性，黄斑病变，低视力，重度弱视等。研究发现通过对人体的视觉系统进行电刺激，使视皮层产生类似光刺激视网膜引发的兴奋，能诱发有效的光幻视，为治疗上述视觉问题带来了希望。但是，现有植入性方案的电刺激信号发生设备主要输出低频段单一极性的电刺激，受制约因素较多，存在电灼伤等诸多问题，还需相当长的时间，才能进入临床应用。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种信号发生装置，旨在产生单/双极性刺激信号。本专利技术实施例是这样实现的，一种信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置包括：脉冲信号输入接口，用于接收外部输入的脉冲信号参数；脉冲信号发生单元，根据所述脉冲信号参数生成脉冲信号与恒流控制电压；单双极性信号切换单元，根据所述脉冲信号产生单极性或双极性信号，并输出；恒流源，根据所述恒流控制电压控制所述单双极性信号单元输出电流的大小。本专利技术还提供了一种具有信号发生装置的设备，所述设备包括：信号发生装置，所述信号发生装置如上所述；脉冲信号输入装置，用于向所述信号发生装置输入脉冲信号参数；电极，可与所述信号发生装置相接，输出电刺激。本专利技术提供的信号发生装置，脉冲信号发生单元可根据外部输入的脉冲参数形成相应的脉冲信号和恒流控制电压，其中恒流控制电压可控制恒流源形成恒定的电流刺激信号，脉冲信号可控制单双极性切换单元，以生成单/双极性电刺激信号，可以实现电荷中和，降低刺激阈值，避免长时间使用造成灼伤等问题。并能实现电刺激的极性、频率可调，以及输出电流大小恒定，进而取得更好的光幻视效果。附图说明图1是本专利技术实施例提供的信号发生装置的功能模块图；图2是本专利技术实施例提供的H桥以及恒流单元的电路图；图3是本专利技术实施例提供的一种脉冲信号发生单元的功能模块图；图4是本专利技术实施例提供的信号发生装置的设备的功能模块图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的信号发生装置通过脉冲信号发生单元、单双极性切换单元以及恒流源的配合使用，使信号发生装置产生的电刺激可以以不同的极性、频率、恒定电流对外输出。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。如图1所示，在本专利技术提供的实施例中，该信号发生装置包括：脉冲信号参数输入接口，用于接收外部入的脉冲信号参数，如脉冲信号的频率、脉冲信号的幅度、脉冲信号的持续时间、脉冲串的时间间隔、极性控制信号以及信号的占空比等；脉冲信号发生单元，根据脉冲信号参数生成脉冲信号与恒流控制电压，脉冲信号包括有单频率信号、单极性信号(包括正负两种极性信号)、双极性信号、调制信号以及脉冲串信号等；单双极性信号切换单元，根据脉冲信号产生单极性或双极性信号，并输出；恒流源，根据恒流控制电压控制单双极性信号单元输出电流的大小，即恒流控制电压为恒流源的基准电压。在本实施例中，信号发生装置产生的电刺激信号(即单极性或双极性信号)可用于刺激人的视觉系统，使人产生光幻视，可快速有效检查(EEP)和治疗视觉问题。信号发生装置可根据用户输入的脉冲参数形成相应的脉冲信号(用于控制电刺激信号的单/双极性以及频率等)和恒流控制电压(用于控制点刺激信号的电流大小等)，使信号发生装置产生的电刺激可以以不同的极性、频率对外输出，提高对弱视、低视力等视觉问题的治疗效果。通过单双极性信号切换单元，可以对根据预先设定参数外输出极性交替变化的电刺激信号，可以实现电荷中和，避免长时间使用造成灼伤以及其他可能的伤害，使整个装置更加安全，使用户得到更好的使用体验。此外，由于不同患者(或其它受体，下同)的阻抗大小不同，为了得到更好的效果，在本实施例中，通过恒流源使通过人体的电流恒定，保证电刺激的效果。双极性信号较单极性信号能在较低刺激电流强度下诱发出视觉皮层响应。在本专利技术提供的实施例中，脉冲信号发生单元包括：信号处理模块，用于接收脉冲信号参数，并可生成脉冲信号；电路模块，可根据数字信号或脉冲信号形成恒流控制电压，其中，数字信号可由信号处理模块直接生成。具体的，信号处理模块包括FPGA(Field－ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)、DSP(即DSC芯片，其中DSP：DigitalSignalProcessing，即数字信号处理)、MCU(MicrocontrollerUnit，即微控制单元)与PGA(PmgrammableGainAmplifier，即可编程增益放大器)的组合或者其他嵌入式处理器(如ARM、专用处理器)等；电路模块包括DAC(Digitaltoanalogconverter，即一种将数字信号转换为模拟信号的设备)或者数字电位器。脉冲信号发生单元可以是FPGA和DAC二者的组合，其中FPGA可根据输入的脉冲参数产生输出信号的控制信号(如，单/双极性控制信号、频率控制信号等)、恒流控制电压对应的数字量等，DAC可根据FPGA产生的恒流控制电压对应的数字量生成并输出恒流控制电压。此外脉冲信号发生单元也可以是MCU、FPGA以及DAC三者的组合当然脉冲信号发生单元还可以是DSP与DAC的组合或者嵌入式处理器与DAC的组合，它们的功能作用相似，本专利技术在此不做过多说明。另外，在本实施例中，脉冲信号发生单元的各不同组合方式均可为一封装于一体的芯片。在本实施例中，单双极性信号切换单元包括：H桥极性转换模块；H桥极性转换模块的控制端与脉冲信号发生单元相接；H桥极性转换模块的输入端与恒流源相接；H桥极性转换模块的输出端口可与电极相接对外输出。如图2所示，H桥极性转换模块具有一H桥电路，以脉冲信号发生单元是FPGA和DAC的组合为例，FPGA产生的脉冲信号可以控制四个三极管的导通状态，不仅可将电压+VCC加于电刺激输出端口1和电刺激输出端口2，还能使两个输出端的正负极性发生改变，此外，以及脉冲信号还可控制四个三极管的状态变换频率，从而改变电刺激的频率。其中，+VCC可以是由一设置在信号发生装置内的开关电源将市电转换而来。具体的，通过FPGA产生的脉冲信号控制四个三极管的通/断状态：三极管Q1和三极管Q3导通，三极管Q2和三极管Q3断开，此时输出一种极性状态；三极管Q1和三极管Q3断开，三极管Q2和三极管Q3导通，输出为另一种相反的极性状态，从而使从电刺激输出端1和电刺激输出端2的极性发生改变，另外通过控制三极管的导通频率，便可改变输出刺激信号的频率。当H桥导通后，DAC转换得到的恒流控制电压作为基准电压信号，并利用运算放大器恒流源原理，可使通过三极管Q5的电流处于恒定值，则从电刺激输出端1和电刺激输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置包括：脉冲信号参数输入接口，用于接收外部输入的脉冲信号参数；脉冲信号发生单元，根据所述脉冲信号参数生成脉冲信号与恒流控制电压；单双极性信号切换单元，根据所述脉冲信号产生单极性或双极性信号，并输出；以及恒流源，根据所述恒流控制电压控制所述单双极性信号单元输出电流的大小。

【技术特征摘要】
1.一种信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置包括：脉冲信号参数输入接口，用于接收外部输入的脉冲信号参数；脉冲信号发生单元，根据所述脉冲信号参数生成脉冲信号与恒流控制电压；单双极性信号切换单元，根据所述脉冲信号产生单极性或双极性信号，并输出；以及恒流源，根据所述恒流控制电压控制所述单双极性信号单元输出电流的大小。2.如权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述脉冲信号发生单元包括：信号处理模块，可接收所述脉冲信号参数，生成所述脉冲信号，以及所述恒流控制电压对应的数字量；电路模块，可根据所述数字信号生成并输出所述恒流控制电压。3.如权利要求2所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号处理模块为MCU与PGA的组合、FPGA、DSP或者其他嵌入式处理器中的一者；所述电路模块为DAC或者数字电位器。4.如权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述单双极性信号切换单元包括：H桥极性转换模块；所述H桥极性转换模块的控制端与所述脉冲信号发生单元相接；所述H桥极性转换模块的输入端与所述恒流源相接；所述H桥极性转换模块的输出端口可与电极相接对外输出。5.如权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号发生装置还包括：电子开关，与所述脉冲信号发生单元和所述恒流源相接，可在所述脉冲信号的频率低于设定阈值时，保持导通；并可在所述脉冲信号的频率高于所述设定阈值时，由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高权，王璐，
申请(专利权)人：高权，
类型：发明
国别省市：广东,44