植入神经刺激器的电流脉冲电路制造技术

本发明专利技术公开了植入神经刺激器的电流脉冲电路，包括微处理器、第一电感、第一二极管、第二电阻、第五电阻、滤波电容、升降压DC-DC芯片、第一电路输出端和第二电路输出端，第一电路输出端通过第二电阻和第五电阻接地，升降压DC-DC芯片包括误差放大器、PWM比较器、开关管、SR触发器和振荡器，第二电阻和第五电阻的公共端接入误差放大器的第一反相输入端，误差放大器的同相输入端和输出端分别连接参考电压和PWM比较器的反相输入端，振荡器的振荡输出与PWM比较器的同相输入端连接，振荡器输出开关信号至SR触发器的S端，PWM比较器的输出端与SR触发器的R端连接，SR触发器的Q输出端与开关管的控制端连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植入式神经刺激器领域，具体涉及植入神经刺激器的电流脉冲电路。
技术介绍
植入式神经刺激是以一定程度的电流脉冲刺激靶点神经，以调整或恢复脑部、神经或肌肉的功能，使症状缓解的一种方法。目前神经刺激器大多采用无感型DCDC电路将电池电压变换后输出刺激脉冲信号。但是在胃电刺激器这种需要高剂量的刺 激时，一般结构的电流脉冲刺激产生电路会遇到一些问题，难以克服。这些问题如下由于手术植入电极位置原因以及人体体质存在差异性，手术后神经刺激器输出电极间等效的阻抗会存在差异，如果在大剂量电流脉冲刺激时刺激脉冲产生电路不能根据电极间的阻抗调整，工作在最佳状态下，电路的转换效率往往会降低，而且输出电流波形也会失真。这就直接影响了电池的使用寿命和治疗效果。
技术实现思路
为了使脉冲刺激电流不容易失真的同时可电路编程控制，本专利技术提供了一种植入神经刺激器的电流脉冲电路。植入神经刺激器的电流脉冲电路，包括微处理器，还包括第一电感、第一二极管、第二电阻、第五电阻、滤波电容、升降压DC-DC芯片、第一电路输出端和第二电路输出端,第一电路输出端通过第二电阻和第五电阻接地，升降压DC-DC芯片包括误差放大器、PWM比较器、开关管、SR触发器和振荡器，第二电阻和第五电阻的公共端接入误差放大器的第一反相输入端，误差放大器的同相输入端和输出端分别连接参考电压和PWM比较器的反相输入端，振荡器的振荡输出与PWM比较器的同相输入端连接，振荡器输出开关信号至SR触发器的S端，PWM比较器的输出端与SR触发器的R端连接，SR触发器的Q输出端与开关管的控制端连接，电源通过第一电感、第一二极管与第一电路输出端连接，第一二极管的阳极与第一电感连接，开关管连接在第一电感与第一二极管的公共端和地之间，第一电路输出端通过滤波电容接地，微处理器包括电压设置端，电压设置端连接至第二电阻和第五电阻的公共端以注入直流电流，第一电路输出端和第二电路输出端用于作为植入电极的两个接入点。优选地，还包括第六电阻、第四电容和第五电容，所述电压设置端通过第六电阻连接至第二电阻与第五电阻的公共端，第六电阻的两端分别通过第四电容和第五电容接地。为了进一步解决植入神经刺激器的电流脉冲电路能耗较大的问题，还采用了如下技术方案。还包括第一场效应管、第一放大器、第二放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十七电阻，微处理器还包括电流设置端和电流检测端，第二放大器的同相输入端和反相输入端分别通过第十三电阻和第十五电阻接地，第十四电阻跨接在第二放大器的反相输入端和输出端之间，第一放大器的反相输入端分别与第二放大器的输出端和电流检测端连接，第一放大器的同相输入端与电流设置端连接并通过第十七电阻接地，第一放大器的输出端与第一场效应管的栅极连接，第一场效应管串接在第二放大器的同相输入端与第二电路输出端之间。用于采样的第十三电阻可以采用很小的阻值，以防止能耗过大，通过第二放大器对其两端的电压进行放大，保证了微处理器能够检测，同时，若不采用第二放大器，电流设置端须采用很小的电压或电流，而这对微处理器的输出精度很高，否则误差较大，采用了第二放大器则完全避免了这个情况。优选地，还包括第十电阻、第i^一电阻和第二场效应管，所述微处理器还包括电压检测端和电压检测控制端，第十电阻、第十一电阻和第二场效应管依次串接在第一电路输出端和地之间，第二场效应管的栅极与微处理器的电压检测控制端连接，第十电阻与第i 电阻的公共端与电压检测端连接。优选地，还包括第一电阻，第一电路输出端通过第一电阻、第二电阻和第五电阻接地，升降压DC-DC芯片还包括电流检测放大器，第一电阻跨接在电流检测放大器的同相输 入端和反相输入端之间，且电流检测放大器的反相输入端和输出端分别与第一电路输出端和误差放大器的第二反相输入端连接。本专利技术的有益效果是通过采用现有的集成升压型DC-DC芯片，另外配合恒流源电路，可以实现稳定的电流输出，同时可以实现微处理器对该DC-DC芯片输出电压的可编程调节和可以实时调节刺激电流大小以适应某些治疗的要求，控制方便；电流脉冲刺激产生电路的拓扑结构可提高电路的动态响应，电流脉宽在us至ms量级，由于该电路拓扑结构的输出能力较大，大剂量刺激时电流脉冲波形也不容易失真，从而保证了治疗效果；另外当不需要检测两个电路输出端的电极之间的等效阻抗时，通过关断第一电路输出端至地的电流通路(即关断第二场效应管)而节省了能耗，进而提高了刺激器电路的电池寿命。附图说明图I是本专利技术一种实施例的植入神经刺激器的电流脉冲电路的电路原理 图2是本专利技术一种实施例的LT1618芯片的主要电路框图及应用电路。具体实施例方式以下将结合附图，对本专利技术的具体实施例作进一步详细说明。本专利技术的植入神经刺激器的电流脉冲电路包括DC-DC恒压变换电路、线性恒流源电路、阻抗检测电路和控制电路，DC-DC恒压变换电路将电池的供电转换为所需要的某个输出电压，输出电压加在输出电极上，从而形成负载电流，线性恒流源电路对该负载电流进行控制，从而输出电极上的电流被控制在某个稳定的电流值，而阻抗检测电路通过对输出电极两端的电压及其电流进行采集后传送给控制电路，控制电路计算得到相应的等效阻抗后，即可以通过控制DC-DC恒压变换电路的输出电压、以及输出电极上的电流进行控制，以达适应某种治疗的需要，或者达到最佳的治疗的效果。如图I所示，植入神经刺激器的电流脉冲电路包括微处理器2. 4，DC-DC恒压变换电路2. I，线性恒流源电路2. 2和阻抗参数采样电路2. 3，其中，DC-DC恒压变换电路2. I中的升压型DC-DC芯片Ul采用凌特公司的LT1618。该芯片Ul的关断管脚、接地端GND和电压输入端分别与微处理器的输出电压控制端Output_Ctrl、地和电源端V_bat连接，电源端V_bat通过第一电感LI、第一电容Cl、第一二极管Dl和第一电阻Rl与第一输出端OUTPUT_A连接，第一电阻Rl跨接在芯片Ul的电流检测放大器Al的同相输入端ISP和反相输入端ISN，芯片Ul的开关管的开关(供电端)SW连接至第一电感LI和第一电容Cl的公共端，第一二极管Dl的阴极通过第二电阻R2和第五电阻R5接地，第一二极管Dl的阳极与第一电容Cl的公共端通过第二电感L2接地，芯片Ul的反馈端FB通过第五电阻R5接地，微处理器的电压设置端V_Set通过第五电阻R5接地。芯片Ul的补偿端Vc通过第四电阻R4和第三电容C3接地，用于对误差放大器A2的输出进行补偿。本实例中的D⑶C电路可以在I. 6至4. 2V下工作输出I. 3至12V的电压，转换效率在60至80之间。如图2所示的LT1618芯片的主要电路框图，其包括电流检测放大器Al、误差放大器A2、PWM比较器A3、开关管Q3、与开关管Q3串联的开关采样电阻Rs、SR触发器、振荡器OSC和开关管驱动电路DRIVER，电流检测放大器Al用于放大通过输出电流的采样电阻Rl的电压，其输出端接入误差放大器A2的一个反相输入端,第二电阻R2和第五电阻R5的公共端 接入误差放大器A2的另一个反相输入端(图2是LT1618的应用，电压输出端Vout通过第二电阻R2和第五电阻R5接地，但在本实施例中，由于刺激电极的电流即通过第一电阻Rl的电流较小且第本文档来自技高网...

【技术保护点】
植入神经刺激器的电流脉冲电路，包括微处理器，其特征是：还包括第一电感、第一二极管、第二电阻、第五电阻、滤波电容、升降压DC？DC芯片、第一电路输出端和第二电路输出端，第一电路输出端通过第二电阻和第五电阻接地，升降压DC？DC芯片包括误差放大器、PWM比较器、开关管、SR触发器和振荡器，第二电阻和第五电阻的公共端接入误差放大器的第一反相输入端，误差放大器的同相输入端和输出端分别连接参考电压和PWM比较器的反相输入端，振荡器的振荡输出与PWM比较器的同相输入端连接，振荡器输出开关信号至SR触发器的S端，PWM比较器的输出端与SR触发器的R端连接，SR触发器的Q输出端与开关管的控制端连接，电源通过第一电感、第一二极管与第一电路输出端连接，第一二极管的阳极与第一电感连接，开关管连接在第一电感与第一二极管的公共端和地之间，第一电路输出端通过滤波电容接地，微处理器包括电压设置端，电压设置端连接至第二电阻和第五电阻的公共端以注入直流电流，第一电路输出端和第二电路输出端用于作为植入电极的两个接入点。

【技术特征摘要】
1.植入神经刺激器的电流脉冲电路，包括微处理器，其特征是还包括第一电感、第一二极管、第二电阻、第五电阻、滤波电容、升降压DC-DC芯片、第一电路输出端和第二电路输出端，第一电路输出端通过第二电阻和第五电阻接地，升降压DC-DC芯片包括误差放大器、PWM比较器、开关管、SR触发器和振荡器，第二电阻和第五电阻的公共端接入误差放大器的第一反相输入端，误差放大器的同相输入端和输出端分别连接参考电压和PWM比较器的反相输入端，振荡器的振荡输出与PWM比较器的同相输入端连接，振荡器输出开关信号至SR触发器的S端，PWM比较器的输出端与SR触发器的R端连接，SR触发器的Q输出端与开关管的控制端连接，电源通过第一电感、第一二极管与第一电路输出端连接，第一二极管的阳极与第一电感连接，开关管连接在第一电感与第一二极管的公共端和地之间，第一电路输出端通过滤波电容接地，微处理器包括电压设置端，电压设置端连接至第二电阻和第五电阻的公共端以注入直流电流，第一电路输出端和第二电路输出端用于作为植入电极的两个接入点。2.如权利要求I所述的植入神经刺激器的电流脉冲电路，其特征是还包括第六电阻、第四电容和第五电容，所述电压设置端通过第六电阻连接至第二电阻与第五电阻的公共 端，第六电阻的两端分别通过第四电容和第五电容接地。3.如权利要求I所述的植入神经刺激器...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦宋平，赵益新，李小虎，张春，王志华，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：