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1、(10)授权公告号 CN 202409852 U (45)授权公告日 2012.09.05 CN 202409852 U *CN202409852U* (21)申请号 201220011167.4 (22)申请日 2012.01.12 A61N 1/36(2006.01) A61B 5/04(2006.01) (73)专利权人 天津工业大学 地址 300160 天津市河东区成林道 63 号 (72)发明人 张献 杨庆新 李劲松 高圣伟 金亮 (54) 实用新型名称 一种智能脉冲神经电刺激发射源 (57) 摘要 本实用新型公开一种智能脉冲神经电刺激发 射源， 属于临床电生理检测技术， 是电刺激检。
2、测系 统核心技术。包括有集中功率脉冲发生电路、 激 光信号控制电路以及脉冲触发电路。功率脉冲发 生电路采用 Marx 发生器原理， 通过带火花放电间 隙的大功率电容矩阵实现。激光信号控制电路有 接收脉冲发生电路所发出的电磁波信号的感应天 线， 与感应天线相连的单片机， 以及与单片机相连 的控制输出。 脉冲触发电路由KM1继电器、 功率晶 体管Q1和行输出变压器 T 组成。 本实用新型构成 价格低廉、 结构简单的刺激发射源。 实现了单片机 在强电磁脉冲下对放电进行控制， 实现放电脉冲 可控性， 针对目前神经刺激器对人体组织损伤较 大且刺激模式单一的缺点提供一种有效的解决方 案。 (51)Int.。
3、Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种智能脉冲神经电刺激发射源， 其特征在于， 包括有脉冲发生电路 (5)， 还设置有 控制电路 (3)， 用于接收脉冲发生电路 (5) 的信号， 并根据所接收的信号发出对脉冲发生电 路 (5) 进行控制的激光信号 ； 触发电路 (4)， 用于接收控制电路 (3) 所发出的对脉冲发生电 路 (5) 进行控制的激光信号， 并使脉冲发生电路 (5) 处于导通工作状态。 2.根据权利要求1所述的脉冲神经电刺激发射源。
4、， 其特征还在于， 所述的控制电路(3) 包括有电磁波信号的感应天线 (31)， 与感应天线 (31) 相连的单片机 (32)， 以及与单片机 (32) 相连的控制输出 (33)， 其中， 所述的感应天线 (31) 的一端接收脉冲发生电路 (5) 所发 出的电磁波信号 (FD)， 另一端与单片机 (32) 的 PTA2 脚相连接 ； 所述的控制输出 (33) 是由 激光二极管 D 和光敏三极管 Q 组成， 所述的激光二极管 D 的正极连接单片机 (32) 的 PTA1 脚， 负极接 VSS， 光敏三极管 Q 接收激光二极管 D 的激光信号， 并通过集电极与触发电路 (4) 相连向其输出控制信号。
5、 (C)， 光敏三极管 Q 的发射极接地。 3.根据权利要求1所述的脉冲神经电刺激发射源， 其特征还在于， 所述的触发电路(4) 包括有继电器 KM1、 大功率晶体管 Q1 和行输出变压器 T， 其中， 继电器 KM1 线圈的一端连接 控制电路(3)中的光敏三极管Q的集电极， 接收控制信号(C)， 另一端连接24V电源 ； 继电器 KM1 的开关 K1 一端连接一个独立于控制电路的 24V 电源， 另一端连接行输出变压器 T 输入 端的 6 脚 ； 大功率晶体管 Q1 的发射极接地， 集电极连接行输出变压器 T 输入端的 7 脚， 基极 通过电阻 R1 连接行输出变压器 T 输入端的 5 脚 。
6、； 行输出变压器 T 输出端的 8 脚为输出端， 通过高压硅堆 D1 连接脉冲发生电路 (5)， 行输出变压器 T 输出端的 4 脚接地。 4. 根据权利要求 1 所述的脉冲神经电刺激发射源， 其特征还在于， 所述的脉冲发生电 路 (5) 是采用 Marx 发生器， 具体是由多个电容 C 并联连组成放电矩阵， 在每两个电容 C 的 之间都接有一个阻值大于 2M 的电阻 R， 在每两个电容 C 的尾首之间都通过放电球隙 (g) 相连 ； 所述的脉冲发生电路 (5) 的输入端连接触发电路 (4) 的输出端 (HV)， 输出端构成放 电终端， 对地进行脉冲放电， 产生的电脉冲向控制电路 (5) 发出。
7、电磁波信号 (FD) ； 同时根据 脉冲信号强度控制放电电流的强弱， 以避免造成触电危险。 5. 根据权利要求 1 所述的脉冲神经电刺激发射源， 其特征还在于， 所述的脉冲发生电 路(5)放电终端引出后直接接在生物体放电目标上， 以+、 -号作为放电电势标识 ； 为了使放 电回路畅通， 在放电目标的相反位置接有地线。 权 利 要 求 书 CN 202409852 U 2 1/3 页 3 一种智能脉冲神经电刺激发射源 技术领域 0001 本发明涉及一种智能脉冲神经电刺激发射源的设计。特别是涉及一种结构简单， 控制简便、 灵活， 低成本， 智能化， 不易受干扰的多种脉冲模式神经电刺激发射源。 背景。
8、技术 0002 电刺激诱发电位检测已成为临床电生理技术的重要组成部分， 该技术可以客观反 映周围神经系统的功能状态以及提供功能性信息， 不仅可用于判定神经传导通路病变 ( 或 损伤 ) 的损害程度、 受损部位及预后， 也可用于脊髓功能的监护以及治疗效果的观察临床 应用方面有着其独特的重要意义和价值。 0003 本发明主要针对临床上常用的单相恒流神经刺激器对人体组织损伤较大的缺点， 给出了一种具有集中功率脉冲神经刺激器的基本原理和设计方法。 其中采用带火花间隙的 大功率电容矩阵实现脉冲发生功能， 并通过单片机经数模转换器实现触发控制， 从而实现 大功率可控脉冲输出的功能， 具有可持续工作、 操作。
9、灵活、 结构轻便的特点。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是， 在脉冲发生的基础上， 通过单片机实现脉冲模式 的智能控制， 从而实现对生物体神经电刺激治疗的简化。 0005 本发明所采用的技术方案是 ： 一种智能脉冲神经电刺激发射源， 包括有脉冲发生 电路 (5)， 还设置有 ： 控制电路 (3)， 通过 220V 工频电源 (1) 及工频整流电路 (2) 进行供电， 用于接收脉冲发生电路 (5) 的信号， 并根据所接收的信号发出对脉冲发生电路 (5) 进行控 制的激光信号 ； 触发电路 (4)， 用于接收控制电路 (3) 所发出的对脉冲发生电路 (5) 进行控 制的激光信号， 并。
10、使脉冲发生电路 (5) 处于导通工作状态。 0006 所述的工频整流电路 (2) 通过 220V 工频电源 (1) 进行供电， 将工频交流电整流为 直流后向控制电路 (3) 进行馈电。 0007 所述的控制电路(3)包括有接收脉冲发生电路(5)所发出的电磁波信号的感应天 线 (31)， 与感应天线 (31) 相连的单片机 (32)， 以及与单片机 (32) 相连的控制输出 (33) ； 所述的控制输出 (33) 是由激光二极管 D 和光敏三极管 Q 组成， 光敏三极管 Q 接收激光二极 管 D 的激光信号， 并通过集电极与触发电路 (1) 相连向其输出控制信号 (C)， 光敏三极管 Q 的发射。
11、极接地。 0008 所述的触发电路 (4) 包括有继电器 KM1、 大功率晶体管 Q1 和行输出变压器 T， 其 中， 继电器 KM1 线圈的一端连接控制电路 (3) 中的光敏三极管 Q 的集电极， 接收控制信号 (C)， 另一端连接 24V 电源 ； 继电器 KM1 的开关 K1 一端连接一个独立于控制电路的 24V 电 源， 另一端连接行输出变压器T输入端的6脚 ； 大功率晶体管Q1的发射极接地， 集电极连接 行输出变压器 T 输入端的 7 脚， 基极通过电阻 R1 连接行输出变压器 T 输入端的 5 脚 ； 行输 出变压器T输8脚为输出端， 通过高压硅堆D1连接脉冲发生电路(5)， 行输。
12、出变压器T输出 端 4 脚接地。 说 明 书 CN 202409852 U 3 2/3 页 4 0009 所述的脉冲发生电路 (5) 是采用 MARX 发生器， 由多电容 C 并联， 在每两个电容 C 的尾首之间通过放电球隙 (g) 相连 ； 所述的脉冲发生电路 (5) 的输入端连接触发电路 (4) 的输出端 (HV)， 输出端构成放电终端， 对地进行脉冲放电。 0010 本发明的智能脉冲神经电刺激发射源， 通过单片机、 传感器和执行机构， 在一定范 围内检测并控制脉冲的次数， 满足实际使用中的需要。实现了单片机在强电磁脉冲的影响 下对电路进行控制， 实现放电脉冲可控性， 针对目前神经刺激器对。
13、人体组织损伤较大且刺 激模式单一的缺点提供了一种有效的解决方案。 附图说明 0011 图 1 是本发明的整体结构原理图 ； 0012 图 2 是信号电路触发的原理图 ； 0013 图 3 是大功率脉冲发生电路的原理图 ； 0014 图 4 是激光控制信号电路的原理图。 0015 图 5 是脉冲作用部位的原理图 0016 其中 ： 0017 1 ： 220V 工频电源 2 ： 工频整流电路 0018 3 ： 控制电路 31 ： 感应天线 ： 0019 32 ： 单片机 33 ： 控制输出 0020 4 ： 触发电路 5 ： 脉冲发生电路 具体实施方式 0021 下面结合实例和附图对本发明的智能脉。
14、冲神经电刺激发射源做出详细说明。 0022 如图 1 所示， 本发明的智能脉冲神经电刺激发射源， 包括有脉冲发生电路 (5)， 还 设置有控制电路 (3)， 用于接收信号并对脉冲发生电路 (5) 进行控制 ； 触发电路 (4) 用于接 收控制电路(3)所发出的对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号， 并使脉冲发生电路(5) 处于导通工作状态。其中控制电路 (3) 通过工频整流电路 (2) 将 220V 工频电源 (1) 的电 能整流后获得电能。 0023 如图2所示， 所述的触发电路(4)包括有行输出变压器T、 大功率晶体管Q1和继电 器 KM1。其中继电器 KM1 一端连接工频整流电路 (2。
15、)， 另一端连接光敏三极管 Q 的集电极 ； 继电器KM1的开关K1一端连接工频整流电路(2)， 另一端连接行输出变压器T输入端6脚 ； 晶体管 Q1 的发射极接地， 集电极连接行输出变压器 T 输入端的 7 脚， 基极通过电阻 R1 连接 行输出变压器 T 输入端的 5 脚 ； 行输出变压器 T 输出端的 8 脚通过高压硅堆 D1 连接脉冲发 生电路 (5)。 0024 行输出变压器 T 的原边可等效为铁氧体磁芯线圈， 它比普通电感线圈有更高的电 感量和品质因数。当继电器 KM1 的开关 K1 闭合时， 大功率晶体管 Q1 截止， 7 脚电位升高而 5脚降低， 所以电流又由7脚流向5脚， 此。
16、时大功率晶体管Q1再次导通， 以上过程重复进行， 相当于从行输出变压器 T 输入了方波信号。根据电磁感应原理， 最终就会产生比较稳定的 直流高电压， 提供给脉冲发生电路 (5)。 0025 如图 3 所示， 所述的脉冲发生电路 2 采用 MARX( 马克思脉冲 ) 发生器由多数个相 说 明 书 CN 202409852 U 4 3/3 页 5 同的电容 C 并联连接， 在每两个电容 C 之间都接有一个阻值大于 2M 的电阻 R， 在每两个 电容 C 的尾首之间都通过放电球隙 g 相连 ； 所述脉冲发生电路 2 的输入端连接触发电路 1 的输出端 HV， 输出端构成放电终端进行脉冲放电。当所加电。
17、压为 +HV 时， 因为初始时放电 球隙 g 并未被击穿， 故而断路。所有的电容 C 并联在电源两侧。对于每一个电容 C 而言， 如 果充满电， 其两端的电势差为 +HV。当在 +HV 的电压作用下第一级放电球隙 g 击穿后， 如图 2， 两点相当于导线连接， 处的电势瞬时变化到和相同， 即从 0 变为 +HV ； 与的 电势差为 +HV， 故而处电势变为 +2HV ； 紧接着第二个放电球隙 g 击穿， 处电势由 0 变为 +2HV， 处变为+3HV.依此类推， 经过n次升压， 在放电终端， 电压升高为+nHV。 从而在很 短的时间内实现了电压的倍增。 0026 如图 4 所示， 所述的控制电。
18、路 (3) 包括有接收脉冲发生电路 (5) 所发出的电磁波 信号的感应天线31， 与感应天线31相连的单片机32， 以及与单片机32相连的控制输出33， 其中， 所述的感应天线 31 一端接收脉冲发生电路 2 所发出的电磁波信号 FD， 另一端与单片 机 32 的 PTA2 脚相连接 ； 所述的控制输出 33 由激光二极管 D 和光敏三极管 Q 组成， 所述的 激光二极管 D 的正极连接单片机 32 的 PTA1 脚， 负极接 VSS， 光敏三极管 Q 接收激光二极管 D 的激光信号， 并通过集电极与触发电路 1 相连向其输出控制信号 C， 光敏三极管 Q 发射极 接地。 0027 脉冲神经电。
19、刺激发射源在放电的同时产生强电磁脉冲， 根据这一理论， 可以利用 单片机 32 感应放电时产生的电磁脉冲信号。为了效果明显， 在单片机 32 的 PTA2 脚连接一 个电感线圈来感受电磁波 ( 如图 3 中的感应天线 31)。放电时， 同时发出的强电磁波通过 PTA2连接的感应天线31将电磁波信号转化成电信号输送到单片机32， 触发内部中断， 启动 相应的程序。 0028 如图5所示， 将放电终端引至需要进行电刺激的手臂上， 其中+、 -符号表示放电时 的正负电位， 为保证放电电流有稳定通路， 在手臂放电点的相反位置设置接地回路。 0029 本发明的智能脉冲神经电刺激发射源， 正常工作时首先通过单片机的控制板输入 相应的参数， 当按动启动按键后， 红色激光二极管就会点亮， 在其作用下触发电路导通， 系 统进入工作状态。首先看到放电球隙逐级被击穿。每出现一次放电， 单片机依靠感应电磁 脉冲计数一次， 同时数码管的显示数字就会自动加 1， 直到放电次数达到预定次数， 红色激 光二极管就会熄灭， 系统停止工作， 表示规定的治疗过程的结束。 说 明 书 CN 202409852 U 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 202409852 U 6 2/2 页 7 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 202409852 U 7 。