电荷平衡电路和充电、放电方法技术

本申请涉及神经刺激信号领域，包括电荷平衡电路和充电、放电方法，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载，二极管D1，用于限制刺激神经刺激器的电流的流向；第一电容C1，用于积蓄电荷或释放电荷；所述电荷为刺激神经刺激器的电流在所述二极管D1导通时，加载在第一电容C1时产生的；所述第一电容C1跨接在所述第一导通控制单元两侧；第一导通控制单元，用于在刺激神经刺激器的电流控制下，控制第二导通控制单元的导通与截止；所述第一导通控制单元跨接在所述第二导通控制单元两侧；第二导通控制单元，用于在所述第一导通控制单元的控制下，控制第二电容C2处于充电状态或放电状态。本申请具有刺激过程结束后，输入人体净电荷为零的效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
电荷平衡电路和充电、放电方法


[0001]本申请涉及神经刺激信号的领域，尤其是涉及一种电荷平衡电路和充电、放电方法。

技术介绍

[0002]目前，以植入式神经电刺激系统为例，主要包括植入体内的脉冲发生器、电极以及体外的控制装置。其中，脉冲发生器与电极相连接，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，脉冲发生器产生的脉冲信号由电极传输至特定神经靶点进行电刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。体外控制装置包括能控器、医生端程控仪和患者端程控仪。
[0003]通常，神经刺激信号为方波脉冲信号，其中包含直流成分。会导致刺激过程结束后，输入人体净电荷不会零。

技术实现思路

[0004]为了解决刺激输入方波脉冲信号后，人体净电荷不为零的技术问题，本申请提供了一种电荷平衡电路和充电、放电方法。
[0005]本申请提供的一种电荷平衡电路，采用如下的技术方案：第一方面，提供一种电荷平衡电路，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载，还包括：二极管D1，用于限制刺激神经刺激器的电流的流向；第一电容C1，用于积蓄电荷或释放电荷；所述电荷为刺激神经刺激器的电流在所述二极管D1导通时，加载在第一电容C1时产生的；所述第一电容C1跨接在所述第一导通控制单元两侧；第一导通控制单元，用于在刺激神经刺激器的电流控制下，控制第二导通控制单元的导通与截止；所述第一导通控制单元跨接在所述第二导通控制单元两侧；第二导通控制单元，用于在所述第一导通控制单元的控制下，控制第二电容C2处于充电状态或放电状态；所述第二导通控制单元跨接在串联在一起的第二电容C2和人体组织负载的两侧；第二电容C2，用于在第二导通控制单元控制下积蓄电荷或释放电荷。
[0006]优选的，所述第一导通控制单元，包括：第一PMOS管Q1，第一NMOS管Q2；所述第一PMOS管Q1的栅极和第一NMOS管Q2的栅极连接在一起，并和所述二极管D1的阳极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的源极和所述二极管的阴极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的漏极和第一NMOS管Q2的漏极连接在一起；所述第一NMOS管Q2的源极连接接地端GND。
[0007]优选的，所述第二导通控制单元，包括第二PMOS管Q3，第二NMOS管Q4；所述第二PMOS管Q3的源极连接至二极管D1的阴极；所述第二PMOS管Q3的栅极连接至第一PMOS管Q1的漏极；所述第二PMOS管Q3的漏极和第二NMOS管Q4的漏极均与第二电容C2
的一端连接；所述第二NMOS管Q4的栅极与所述第二PMOS管Q3的栅极连接在一起；所述第二NMOS管Q4的源极连接至接地端GND。
[0008]优选的，还包括，第三电容C3；所述第三电容C3的一端连接接地端GND，另一端连接所述人体组织负载的一侧。
[0009]第二方面，提供一种充电方法，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载，包括：当刺激神经刺激器的信号为高电平信号，二极管D1处于导通状态，使得跨接在第一导通控制单元两侧的第一电容C1处于充电状态；所述第一导通控制单元控制第二导通控制单元，使得第二电容C2处于充电状态，并且有电流正向流过人体组织负载。
[0010]第三方面，还提供一种放电方法，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载，包括：当刺激神经刺激器的信号为低电平，二极管D1处于截止状态，使得跨接在第一导通控制单元两侧的第一电容C1作为第一导通控制单元和第二导通控制单元的电源；所述第一导通控制单元控制第二导通控制单元，使得第二电容C2处于放电状态，并且有电流负向流过人体组织负载。
[0011]优选的，所述刺激神经刺激器的信号的高电平为5V，低电平为0V；所述高电平持续时长为50us；所述高电平和低电平重复的频率为1KHz。
[0012]优选的，所述第一导通单元，包括：第一PMOS管Q1，第一NMOS管Q2；所述第一PMOS管Q1的栅极和第一NMOS管Q2的栅极连接在一起，并和所述二极管D1的阳极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的源极和所述二极管的阴极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的漏极和第一NMOS管Q2的漏极连接在一起；所述第一NMOS管Q2的源极连接接地端GND。
[0013]优选的，所述第二导通控制单元，包括第二PMOS管Q3，第二NMOS管Q4；所述第二PMOS管Q3的源极连接至二极管D1的阴极；所述第二PMOS管Q3的栅极连接至第一PMOS管Q1的漏极；所述第二PMOS管Q3的漏极和第二NMOS管Q4的漏极均与第二电容C2的一端连接；所述第二NMOS管Q4的栅极与所述第二PMOS管Q3的栅极连接在一起；所述第二NMOS管Q4的源极连接至接地端GND。
[0014]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.刺激过程结束后，输入人体净电荷为零的技术效果；2.实现了电荷的自动平衡，同时将输入信号的单极性正脉冲信号变换为双极性正负脉冲，输出到电极上的信号不再包含直流。
附图说明
[0015]图1是电荷平衡电路的构成图；图2是一种充电方法的步骤图；图3是一种放电方法的步骤图；图4是正脉冲电流波形图；图5是第一电容C1的连接二极管的D1的阴极端的电压波形图；
图6是第二PMOS管Q3的栅极波形图；图7是人体组织负载R1电流波形。
[0016]附图标记说明：1、电荷平衡电路；11、第一导通控制单元；12、第二导通控制单元；13、人体组织负载。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1
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附图6及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]刺激器，应用时被植入体内，刺激器的天线植入在皮下脂肪层。包括：n（一般8或者16）个电极、处理器MCU、存储器、天线、蓝牙和各种检测模块，如温度检测模块、电压检测模块、阻抗检测模块等。通过天线获取电能，并传输给脉冲发生装置，脉冲发生装置受控产生刺激波形，并发送给刺激电极。通过电极向体内神经发出脉冲信号，以实现治疗作用。脉冲信号的各项参数来自于能控器，通过蓝牙或者射频天线接收。刺激器的电能也来自于能控器。刺激器还可以实现温度、电压、阻抗等检测，通过蓝牙将检测结果反馈给能控器。
[0019]电荷平衡是指在一个系统中，正电荷和负电荷的数量相等，从而保持电荷的总量为零的状态。刺激器在人体内的时候，如果出现电荷不平衡的情况，会对人体产生不良影响。
[0020]本申请提供的一种电荷平衡电路，采用如下的技术方案：第一方面，如图1所示，提供一种电荷平衡电路1，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载R1，还包括：二极管D1，用于限制刺激神经刺激器的电流的流向；二极管是单向导通器件，应用在此处，就是为了使得刺激神经刺激器的电流仅在电流为正脉冲的时候能够进入神经刺激器。
[0021]第一电容C1，用于积蓄电荷或释放电荷；所述电荷为刺激神经刺激器的电流在所述二极管D1导通时，加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷平衡电路，应用于植入式神经刺激器，包括人体组织负载，其特征在于，还包括：二极管D1，用于限制刺激神经刺激器的电流的流向；第一电容C1，用于积蓄电荷或释放电荷；所述电荷为刺激神经刺激器的电流在所述二极管D1导通时，加载在第一电容C1时产生的；所述第一电容C1跨接在所述第一导通控制单元两侧；第一导通控制单元，用于在刺激神经刺激器的电流控制下，控制第二导通控制单元的导通与截止；所述第一导通控制单元跨接在所述第二导通控制单元两侧；第二导通控制单元，用于在所述第一导通控制单元的控制下，控制第二电容C2处于充电状态或放电状态；所述第二导通控制单元跨接在串联在一起的第二电容C2和人体组织负载的两侧；第二电容C2，用于在第二导通控制单元控制下积蓄电荷或释放电荷。2.根据权利要求1所述的电荷平衡电路，其特征在于，所述第一导通控制单元，包括：第一PMOS管Q1，第一NMOS管Q2；所述第一PMOS管Q1的栅极和第一NMOS管Q2的栅极连接在一起，并和所述二极管D1的阳极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的源极和所述二极管的阴极连接在一起；所述第一PMOS管Q1的漏极和第一NMOS管Q2的漏极连接在一起；所述第一NMOS管Q2的源极连接接地端GND。3.根据权利要求2所述的电荷平衡电路，其特征在于，所述第二导通控制单元，包括第二PMOS管Q3，第二NMOS管Q4；所述第二PMOS管Q3的源极连接至二极管D1的阴极；所述第二PMOS管Q3的栅极连接至第一PMOS管Q1的漏极；所述第二PMOS管Q3的漏极和第二NMOS管Q4的漏极均与第二电容C2的一端连接；所述第二NMOS管Q4的栅极与所述第二PMOS管Q3的栅极连接在一起；所述第二NMOS管Q4的源极连接至接地端GND。4.根据权利要求1所述的电荷平衡电路，其特征在于，还包括，用于将流过人体组织负载的电流与接地端GND隔离的第三电容C3；所述第三电容C3的一端连接接地端GND，另一端连接所述人体组织负载的一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐天睿，王银鹏，
申请(专利权)人：北京领创医谷科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：