【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及神经工程领域，特别是经颅电刺激主控装置。
技术介绍
1、经颅电刺激(transcranial electrical stimulation,tes)是一种新型非侵入式神经调节技术，可以对人类中枢神经系统兴奋性进行调节。其可以细分为经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tdcs)和经颅交流电刺激(transcranialalternating current stimulation,tacs)两种。近几年研究人员提出一种新的电刺激，即时间干涉刺激(temporal interference stimulation，tis)，与传统tes相比，tis可以在不刺激浅部皮层神经元放电的情况下实现深脑刺激。以上几种电刺激通过放置在颅脑外侧皮肤上的两个或多个电极向神经元施加弱电流从而进行神经调节。
2、经颅电刺激在调节中枢神经系统功能方面的测试已经持续了数年。在神经学、精神病学和神经心理学领域都有着对经颅电刺激技术的研究，许多研究者在不同类型的涉及神经调节的问题中进行了经颅电刺激临床试验。
3、授权公告号为cn209809314u的专利公开了一种经颅电刺激仪，包括主机及电极，所述主机包括经颅电刺激电路，所述经颅电刺激电路包括电压信号发生模块、恒流源模块、波形采集模块、mcu、控制收发模块；所述电压信号发生模块连接恒流源模块的输入端，所述恒流源模块输出端通过电极线输出至电极作用于负载，所述波形采集模块的输入端连接所述恒流源模块的输出端，所述波形采集
4、由于经颅电刺激所输出的电流强度在2ma左右，所以安全保护措施十分重要，防止浪涌等问题导致电流电压过高伤害到患者。目前，市场上经颅电刺激产品不断增加，如tdcs、tacs和ti电刺激设备，大多数设备只能实现单一的刺激模式，并且安全保护措施没有做得很到位。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何方便快捷的切换不同电刺激方式，并且同时进行整体的安全保护，及时断电且防止电流电压过高。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种经颅电刺激主控装置，包括电源模块、电压监测模块、mcu微控制器u1、供电输出控制模块、usb通信模块、电池电量采集模块、显示屏，所述mcu微控制器u1作为整个装置的核心控制中心，与所有模块相连接，所述电源模块和电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述电压监测模块的输出端连接mcu微控制器u1，所述电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述usb通信模块与工控机和微控制器连接，所述供电输出控制模块的输出端连接经颅电刺激板的供电输入端，所述供电输出控制模块包括模拟开关m1、m2、功率开关kg2和三个电刺激供电接口，其中模拟开关m1、m2和功率开关kg2的输入引脚连接电源模块中的输出电压，模拟开关使能引脚3、6、11、14和功率开关kg2的使能引脚3连接mcu微控制器u1的接口25-29、38-41，实现对经颅电刺激板供电和控制对电刺激板的供电输出；
3、经颅电刺激板供电的供电输出控制模块通过mcu微控制器u1向所述供电输出控制模块的模拟开关m1、m2和功率开关kg2发送信号从而控制对经颅直流电刺激、经颅交流电刺激等多种电刺激板的供电，mcu微控制器u1读取按键的状态，然后将信息传给工控机，上位机弹出对应刺激方式的软件页面，同时工控机向mcu微控制器u1写指令，则mcu微控制器u1接收到指令，控制显示屏切换到对应刺激方式的页面，并通过串口控制供电输出控制模块中的模拟开关和功率开关，将所选择刺激方式对应的几路供电电压连通，提供给对应经颅电刺激所需的电压。
4、作为进一步优化的技术方案，所述mcu微控制器u1的接口1、9、24、36和48接3.3v电压，引脚8、23、35和47接地，其中接口5通过电容c1接地，接口6通过串联的电阻r1和电容c2接地，接口5和电阻r1与电容c2的结点之间连接有外部晶振y1，接口7连接复位电路，接口11、12、13连接rs485芯片ic1，与电池通信，接口14、15、16、17连接按键接口p1，接口19连接功率开关kg1的使能引脚，控制kg1的开关，接口20、44通过电阻r2接地，接口21、22连接显示屏，接口30、31连接usb通信模块，以与工控机通信，mcu微控制器u1控制显示屏切换到指令对应的页面，并控制供电输出控制模块中的模拟开关m1、m2和功率开关kg2，同时工控机也向mcu微控制器u1读取按键状态，接口32连接led1，显示是否已供电，接口34、37连接烧录连接器，接口42、43连接4个电流电压监测模块，并通过电阻r4和r5连接到vcc3.3，接口45连接蜂鸣器，接口46连接电源模块中的升压模块mo1的使能引脚。
5、作为进一步优化的技术方案，所述电源模块包括电池接口j1、功率开关kg1、升压模块mo1和降压模块ic9，其中安培电容c26、c27串连在电池接口j1入口处，电池接口j1入口处还连接降压模块ic9，电池接口j1出口处连接功率开关kg1的输入端，功率开关kg1的使能引脚连接微控制器接口19，通过微控制器的串口控制功率开关kg1的开和关，当检测到电路中电压超过正常范围时，控制功率开关kg1关闭，其中降压模块ic9的输出端连接电池电量采集模块，功率开关kg1的输出端连接升压模块mo1的输入端，升压到+24v和-24v电压，升压模块mo1的负输出端通过压敏电阻r9连接线性稳压器7918的输入端，线性稳压器7918的输出端连接降压芯片lm337的输入端，得到-18v和-10v电压，升压模块mo1的正输出端通过气体放电管gdt和瞬态抑制二极管tvs1连接线性稳压器7818的输入端，线性稳压器7818的输出端连接线性稳压器7815的输入端，线性稳压器7815的输出端连接线性稳压器7810的输入端，得到+18v、+15v、+10v电压。
6、作为进一步优化的技术方案，所述功率开关kg1型号为tps22810dbvr，降压模块ic9型号为lm2596-model。
7、作为进一步优化的技术方案，所述usb通信模块包括ch340g转接芯片u3、usb接口和降压芯片u2，其中usb接口的1引脚连接降压芯片u2的输入端，降压到3.3v电压，给mcu微控制器u1和ch340g转接芯片u3供电，ch340g转接芯片u3的2、3引脚连接到mcu微控制器u1的usart1引脚，将usb转为ttl电平，进行通信，ch340g转接芯片u3的5、6引脚连接usb接口，与工控机进行通信，ch340g转接芯片u3的7、8引脚通过电容c13和c14连接到地，并与晶振y2两端连接，ch340g转接芯片u3的16引脚连接降压芯片u2的输出端，并通过并联退耦电容c15和c25连接到地。
8、作为进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.经颅电刺激主控装置，其特征在于：包括电源模块、电压监测模块、MCU微控制器U1、供电输出控制模块、USB通信模块、电池电量采集模块、显示屏，所述MCU微控制器U1作为整个装置的核心控制中心，与所有模块相连接，所述电源模块和电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述电压监测模块的输出端连接MCU微控制器U1，所述电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述USB通信模块与工控机和微控制器连接，所述供电输出控制模块的输出端连接经颅电刺激板的供电输入端，所述供电输出控制模块包括模拟开关M1、M2、功率开关KG2和三个电刺激供电接口，其中模拟开关M1、M2和功率开关KG2的输入引脚连接电源模块中的输出电压，模拟开关使能引脚3、6、11、14和功率开关KG2的使能引脚3连接MCU微控制器U1的接口25-29、38-41，实现对经颅电刺激板供电和控制对电刺激板的供电输出；
2.如权利要求1所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述MCU微控制器U1的接口1、9、24、36和48接3.3V电压，引脚8、23、35和47接地，其中接口5通过电容C1接地，接口6通过串联的电阻
3.如权利要求1或2所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述电源模块包括电池接口J1、功率开关KG1、升压模块MO1和降压模块IC9，其中安培电容C26、C27串连在电池接口J1入口处，电池接口J1入口处还连接降压模块IC9，电池接口J1出口处连接功率开关KG1的输入端，功率开关KG1的使能引脚连接微控制器接口19，通过微控制器的串口控制功率开关KG1的开和关，当检测到电路中电压超过正常范围时，控制功率开关KG1关闭，其中降压模块IC9的输出端连接电池电量采集模块，功率开关KG1的输出端连接升压模块MO1的输入端，升压到+24V和-24V电压，升压模块MO1的负输出端通过压敏电阻R9连接线性稳压器7918的输入端，线性稳压器7918的输出端连接降压芯片LM337的输入端，得到-18V和-10V电压，升压模块MO1的正输出端通过气体放电管GDT和瞬态抑制二极管TVS1连接线性稳压器7818的输入端，线性稳压器7818的输出端连接线性稳压器7815的输入端，线性稳压器7815的输出端连接线性稳压器7810的输入端，得到+18V、+15V、+10V电压。
4.如权利要求3所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述功率开关KG1型号为TPS22810DBVR，降压模块IC9型号为LM2596-model。
5.如权利要求1所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述USB通信模块包括CH340G转接芯片U3、USB接口和降压芯片U2，其中USB接口的1引脚连接降压芯片U2的输入端，降压到3.3V电压，给MCU微控制器U1和CH340G转接芯片U3供电，CH340G转接芯片U3的2、3引脚连接到MCU微控制器U1的USART1引脚，将USB转为TTL电平，进行通信，CH340G转接芯片U3的5、6引脚连接USB接口，与工控机进行通信，CH340G转接芯片U3的7、8引脚通过电容C13和C14连接到地，并与晶振Y2两端连接，CH340G转接芯片U3的16引脚连接降压芯片U2的输出端，并通过并联退耦电容C15和C25连接到地。
6.如权利要求1所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述电池电量采集模块采用RS485芯片IC1采集电池的电量传给MCU微控制器U1，其中RS485芯片的1、2、3、4引脚与MCU微控制器U的USART2引脚连接，RS485芯片的6、7引脚与电池的接口连接，进行MCU微控制器U1和电池之间的通信，获得电池电量。
7.如权利要求1所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述电压监测模块，包括4个分流/功率监视器IC4-IC7，其中IC4-IC7芯片的4、...
【技术特征摘要】
1.经颅电刺激主控装置，其特征在于：包括电源模块、电压监测模块、mcu微控制器u1、供电输出控制模块、usb通信模块、电池电量采集模块、显示屏，所述mcu微控制器u1作为整个装置的核心控制中心，与所有模块相连接，所述电源模块和电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述电压监测模块的输出端连接mcu微控制器u1，所述电池电量采集模块的输入端连接电池的输出端，所述usb通信模块与工控机和微控制器连接，所述供电输出控制模块的输出端连接经颅电刺激板的供电输入端，所述供电输出控制模块包括模拟开关m1、m2、功率开关kg2和三个电刺激供电接口，其中模拟开关m1、m2和功率开关kg2的输入引脚连接电源模块中的输出电压，模拟开关使能引脚3、6、11、14和功率开关kg2的使能引脚3连接mcu微控制器u1的接口25-29、38-41，实现对经颅电刺激板供电和控制对电刺激板的供电输出；
2.如权利要求1所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述mcu微控制器u1的接口1、9、24、36和48接3.3v电压，引脚8、23、35和47接地，其中接口5通过电容c1接地，接口6通过串联的电阻r1和电容c2接地，接口5和电阻r1与电容c2的结点之间连接有外部晶振y1，接口7连接复位电路，接口11、12、13连接rs485芯片ic1，与电池通信，接口14、15、16、17连接按键接口p1，接口19连接功率开关kg1的使能引脚，控制kg1的开关，接口20、44通过电阻r2接地，接口21、22连接显示屏，接口30、31连接usb通信模块，以与工控机通信，mcu微控制器u1控制显示屏切换到指令对应的页面，并控制供电输出控制模块中的模拟开关m1、m2和功率开关kg2，同时工控机也向mcu微控制器u1读取按键状态，接口32连接led1，显示是否已供电，接口34、37连接烧录连接器，接口42、43连接4个电流电压监测模块，并通过电阻r4和r5连接到vcc3.3，接口45连接蜂鸣器，接口46连接电源模块中的升压模块mo1的使能引脚。
3.如权利要求1或2所述的经颅电刺激主控装置，其特征在于：所述电源模块包括电池接口j1、功率开关kg1、升压模块mo1和降压模块ic9，其中安培电容c26、c27串连在电池接口j1入口处，电池接口j1入口处还连接降压模块ic9，电池接口j1出口处连接功率开关kg1的输入端，功率开关kg1的使能引脚连接微控制器接口19，通过微控制器的串口控制功率开关kg1的开和关，当检测到电路中电压超过正常范围时，控制功率开关kg1关闭，其中降压模块ic9的输出端连接电池电量采集模块，功率开关kg1的输出端连接升压模块mo1的输入端，升压到+24v和-24v电压，升压模块mo1的负输出端通过压敏电阻r9连接线性稳压器7918的输入端，线性稳压器7918的输出端连接降压芯片lm337的输入端，得到-18v和-10v电压，升压模块mo1的正输出端通过气体放电管gdt和瞬态抑制二极管tvs1连接线性稳压器7818的输入端，线性稳压器7818的输出端连接线性稳压器7815的输入端，线性稳压器7815的输出端连接线性稳压器7810的输入端，得到+18v、+15v、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨淼，张效初，常创创，张铭松，杜鸣磊，梅天元，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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