脑深部信号放大电路、脑深部信号放大器和神经刺激系统技术方案

本申请提供了一种脑深部信号放大电路、脑深部信号放大器和神经刺激系统，所述脑深部信号放大电路包括低噪声放大器、带隙基准电路、带通滤波电路、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻以及第一电容和第二电容；所述低噪声放大器的第一输入端通过所述第一电容接入第一脑深部信号，所述低噪声放大器的第二输入端通过所述第二电容接入第二脑深部信号；所述带隙基准电路用于提供预设电压，所述带通滤波电路用于对所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号进行滤波；所述第二运算放大器的输出端通过所述第四电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端。该脑深部信号放大电路功耗较低，适用于小型化的植入式医疗设备。适用于小型化的植入式医疗设备。适用于小型化的植入式医疗设备。

【技术实现步骤摘要】
脑深部信号放大电路、脑深部信号放大器和神经刺激系统


[0001]本申请涉及植入式神经刺激系统的
，尤其涉及脑深部信号放大电路、脑深部信号放大器和植入式神经刺激系统。

技术介绍

[0002]神经调控的控制方式分为开环控制和闭环控制。现有的神经调控主要是开环控制，即专家凭经验预先设定刺激参数。开环控制的神经调控的调控参数不考虑调控部位的反馈，无论脑疾病有无发病或者状态如何改变，刺激参数都保持不变，这就可能会由于过度刺激而给患者带来不良影响。
[0003]基于闭环控制的神经调控的调控参数考虑调控部位的反馈信号，包括神经调控时间的长短和调控电流的强弱。基于闭环控制的神经调控其首要问题在于脑电信号的采集，而深部脑电信号幅度一般只有几十微伏，必须经过低噪声放大后才能采集到准确信号。而现有低噪声放大器电流大、体积大，不利于植入式医疗设备的小型化。因此亟需设计一种低功耗、适合与神经刺激芯片集成的包含低噪声放大器的脑深部信号放大电路。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供脑深部信号放大电路、脑深部信号放大器和植入式神经刺激系统，利用脑深部信号放大电路可以放大脑深部信号，整个脑深部信号放大电路功耗较低，可以将其应用于小型化的植入式医疗设备。
[0005]本申请的目的采用以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本申请提供了一种脑深部信号放大电路，所述脑深部信号放大电路包括低噪声放大器、带隙基准电路、带通滤波电路、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻以及第一电容和第二电容；所述低噪声放大器的第一输入端通过所述第一电容接入第一脑深部信号，所述低噪声放大器的第二输入端通过所述第二电容接入第二脑深部信号，所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号是差分信号，所述低噪声放大器的第一输出端和第二输出端分别连接至所述带通滤波电路的第一输入端和第二输入端；所述带隙基准电路用于提供预设电压，所述带隙基准电路的输出端分别连接至所述带通滤波电路的第三输入端和所述第二运算放大器的同相输入端；所述带通滤波电路用于对所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号进行滤波，所述带通滤波电路的输出端通过所述第三电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端；所述第二运算放大器的输出端通过所述第四电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端。该技术方案的有益效果在于，一方面，第一电容和第二电容可以隔离直流电压，使得第一脑深部信号和第二脑深部信号不受极化电压的影响，且第一脑深部信号和第二脑深部信号可以作为差分信号输入至低噪声放大器，在放大脑深部信号的同时减少信号干扰；一方面，通过设置带通滤波电路，可以对放大后的脑深部信号进行滤波，截取实际应用中所需的特定频率范围的脑深部信号，一般而言，实际应用中较为关注频率范围为1Hz至100Hz的脑深部信号；一方面，可以利用带隙基准电路提供预设电压，使得预
设电压几乎不受电源电压、温度的影响；另一方面，可以利用第三电阻、第四电阻以及第二运算放大器设置一定的放大倍数，进一步放大脑深部信号。
[0007]综上所述，可以利用脑深部信号放大电路放大脑深部信号，整个脑深部信号放大电路功耗较低，可以将其应用于小型化的植入式医疗设备。
[0008]在一些可选的实施例中，所述带隙基准电路包括基准电压产生电路、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述基准电压产生电路的输出端输出基准电压至所述第一运算放大器的同相输入端；所述第一运算放大器的输出端通过顺次串联的所述第一电阻和所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一运算放大器的输出端还连接至所述带隙基准电路的输出端。该技术方案的有益效果在于，一方面，可以利用基准电压产生电路产生基准电压，基准电压的精度高、温漂小，在电源电压、温度变化时能保持稳定；另一方面，可以利用第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器对基准电压进行调整，输出预设电压。
[0009]在一些可选的实施例中，所述带通滤波电路包括第一放大器至第三放大器、第五电阻至第七电阻以及第四电容至第六电容；所述第一放大器的第一输入端和第二输入端分别连接至所述带通滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述第一放大器的第一输出端和第二输出端分别连接至第二放大器的同相输入端和反相输入端，所述第一放大器的第一输出端还通过第六电阻连接至所述第三放大器的输出端，第五电容与所述第六电阻并联；所述第二放大器的输出端连接至所述带通滤波电路的输出端，所述第二放大器的输出端还通过所述第五电阻连接至所述第二放大器的反相输入端，所述第四电容与所述第五电阻并联；所述第三放大器的同相输入端连接至所述带通滤波电路的第三输入端，所述第三放大器的反相输入端通过所述第七电阻连接至所述带通滤波电路的输出端，所述第三放大器的输出端通过所述第六电容连接至所述第三放大器的反相输入端。该技术方案的有益效果在于，一方面，可以利用第五电阻、第四电容以及第二放大器实现低通滤波功能，滤除高频信号，利用第六电容、第七电阻以及第三放大器实现高通滤波功能，滤除低频信号，结合第六电阻、第五电容以及第一放大器，可以对脑深部信号进行一定倍数的放大；另一方面，带通滤波电路可以消除运放失调电压，还可以实现双端输出到单端输出的转换。
[0010]在一些可选的实施例中，所述第五电阻和/或所述第六电阻是可变电阻。该技术方案的有益效果在于，第五电阻和/或第六电阻的阻值可调，通过调整第五电阻和/或第六电阻的阻值可以调整带通滤波电路的放大倍数。
[0011]在一些可选的实施例中，所述第四电容和/或所述第五电容是可变电容。该技术方案的有益效果在于，第四电容和/或第五电容的电容量可调，通过调整第四电容和/或第五电容的电容量可以调整带通滤波电路的滤波频率范围。
[0012]在一些可选的实施例中，所述脑深部信号放大电路还包括第三电容，所述第三电容与所述第四电阻并联。该技术方案的有益效果在于，通过设置第三电容，可以对特定频率的信号进行放大，降低部分干扰信号的增益。
[0013]在一些可选的实施例中，所述第四电阻是可变电阻。该技术方案的有益效果在于，第四电阻的阻值可调，通过调整第四电阻的阻值可以调整脑深部信号的放大倍数。
[0014]在一些可选的实施例中，所述脑深部信号放大电路还包括信号采集电路，用于采集所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号；所述信号采集电路包括第一开关组和第二
开关组；所述第一开关组中的多个开关和脑深部的多个电极触点一一对应，且每个开关的第一端连接至电极触点，每个开关的第二端连接至所述第一电容；所述第二开关组中的多个开关和脑深部的多个电极触点一一对应，且每个开关的第一端连接至电极触点，每个开关的第二端连接至所述第二电容。该技术方案的有益效果在于，电极触点可以通过接触人体脑组织获取脑深部信号，通过控制与电极触点对应的开关的通断，可以有选择地将特定的脑深部信号输入至低噪声放大器进行放大。
[0015]第二方面，本申请提供了一种脑深部信号放大器，所述脑深部信号放大器包括上述任一项脑深部信号放大电路。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑深部信号放大电路，其特征在于，所述脑深部信号放大电路包括低噪声放大器、带隙基准电路、带通滤波电路、第二运算放大器、第三电阻和第四电阻以及第一电容和第二电容；所述低噪声放大器的第一输入端通过所述第一电容接入第一脑深部信号，所述低噪声放大器的第二输入端通过所述第二电容接入第二脑深部信号，所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号是差分信号，所述低噪声放大器的第一输出端和第二输出端分别连接至所述带通滤波电路的第一输入端和第二输入端；所述带隙基准电路用于提供预设电压，所述带隙基准电路的输出端分别连接至所述带通滤波电路的第三输入端和所述第二运算放大器的同相输入端；所述带通滤波电路用于对所述第一脑深部信号和所述第二脑深部信号进行滤波，所述带通滤波电路的输出端通过所述第三电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端；所述第二运算放大器的输出端通过所述第四电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端。2.根据权利要求1所述的脑深部信号放大电路，其特征在于，所述带隙基准电路包括基准电压产生电路、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；所述基准电压产生电路的输出端输出基准电压至所述第一运算放大器的同相输入端；所述第一运算放大器的输出端通过顺次串联的所述第一电阻和所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一运算放大器的输出端还连接至所述带隙基准电路的输出端。3.根据权利要求1所述的脑深部信号放大电路，其特征在于，所述带通滤波电路包括第一放大器至第三放大器、第五电阻至第七电阻以及第四电容至第六电容；所述第一放大器的第一输入端和第二输入端分别连接至所述带通滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述第一放大器的第一输出端和第二输出端分别连接至第二放大器的同相输入端和反相输入端，所述第一放大器的第一输出端还通过第六电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，朱为然，
申请(专利权)人：景昱医疗器械长沙有限公司，
类型：新型
国别省市：