專利名稱：基于無線通信的植入式電刺激器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種電療法技術領域的裝置，具體是一種基于無線通信的植入式電刺激器。
技術背景 在生理實驗中，為了研究機體器官、組織的生理機能及它們之間的相互聯系，需要給實驗動物一個適宜的刺激，引起機體產生相應的變化。能夠引起機體發生反應的周圍環境條件因素，生理學上均稱為刺激。刺激可分為物理性刺激、化學性刺激及生物性刺激三種。然而，不管何種刺激，要引起機體反應，都必須滿足強度和作用時間等參數的一定值。嚴格來說，電刺激并不是生理性刺激，但因其強度和作用時間等參數易于精確控制，在一定的參數范圍內，可以多次重復使用而不會損傷機體組織，故在生理實驗研究中被廣泛應用。一個好的電子刺激器應該有明確的刺激波形，而且波形與其他刺激參數無關。生理實驗使用電子刺激器時，其主要刺激參數一般包括強度、波寬、頻率以及波形等。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN1466475，
公開日2004-1_7，記載了一種“用于刺激有機體器官和組織的植入式和可編程電刺激器”，該技術具有被安排于主體內的自備供電單元、由生物傳感器所發射信號的A/D轉換器、用于形成輸出脈沖的可編程單元、以及被置于主體外并用于對器官和組織進行脈沖的線電極和生物傳感器。該已知裝置的缺點是①大量生物傳感器遍布在電刺激器整個外表面上，增加了系統的復雜性，同時也提高了經濟成本；②這些生物傳感器均是單一的碳傳感器，只用于控制呼吸輸出和心血管輸出，應用較狹窄A/D轉換器與可編程模塊是獨立、分開的兩個模塊，且傳感器數量的眾多，使得刺激器面積較大，不利于植入體內、或植入體內會給受體帶來較大的不適感。
實用新型內容本實用新型針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于無線通信的植入式電刺激器，能夠通過反饋采集的肌電波形信息來實時調節可編程的刺激參數值。本實用新型是通過以下技術方案實現的，本實用新型包括設置于生物體內的電源模塊、肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器以及設置于體外的控制處理器，其中微處理器與控制處理器之間采用藍牙無線連接，電源模塊分別與肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器相連，微處理器的輸出端與肌電刺激模塊相連，肌電采集模塊的輸出端與微處理器相連。所述的肌電刺激模塊的刺激脈沖為雙向刺激，且第一個刺激脈沖為負方向；刺激電流強度為O 5mA，步長O. 5mA ;刺激頻率為IOHz 200Hz，步長IHz ;刺激脈沖寬度2000 μ S 500 μ S，步長 50 μ So所述的肌電刺激模塊包括數字模擬轉換單元、差分低通濾波單元和四路單刀單擲模擬開關，其中數字模擬轉換單元的輸出端與差分低通濾波單元相連，差分低通濾波單元的輸出端與四路單刀單擲模擬開關相連。所述的數字模擬轉換單元為串行數字模擬轉換器，該串行數字模擬轉換器與微處理器的Pi輸出端相連；所述的差分低通濾波單元包括兩個并聯的運算放大器，串行數字模擬轉換器的輸出端分別與兩個運算放大器的輸入端相連；運算放大器的輸入端與輸出端之間設有放大器電容，放大器電容的一端與運算放大器的輸出端之間設有第一放大器電阻，第一放大器電阻與地線之間連接有第二放大器電阻；所述的四路單刀單擲模擬開關中的四路數字邏輯控制信號端口 IN1-IN4分別與微處理器的P2輸出端相連，兩個輸出信號端口分別通過四路單刀單擲模擬開關的SI端、S2端、S3端和S4端輸出。所述的肌電采集模塊包括肌電傳感單元和與之相連的肌電信號濾波與放大單元，其中肌電信號濾波與放大單元包括依次串聯的高通濾波單元、增益放大單元和二階低通濾波單元。所述的高通濾波單元包括兩個等值電阻和兩個等值電容，其中兩個等值電容 并聯且一端與高通濾波單元的輸入端相連，另一端與高通濾波單元的輸出端相連，兩個等值電阻串聯并設置于高通濾波單元的輸出端。所述的高通濾波單元的截止頻率為O. 08Hz。所述的增益放大單元采用差分放大器芯片，該芯片的第一引腳和第二引腳之間設有放大增益調節電阻，正極和負極分別與高通濾波單元的輸出端相連。所述的二階低通濾波單元為兩級薩倫 基低通濾波器，包括兩個串聯的CMOS雙運算放大器，每個CMOS雙運算放大器的正極輸入端和輸出端之間設有第三電容，正極輸入端和負極輸入端之間設有第四電容，第三電容的電容值為第四電容的兩倍，低通濾波截止頻率為500Hz，總放大增益為2000。所述的電源模塊包括扣式鋰電池、直流升壓轉換器、直流逆變器和帶關斷的可調輸出穩壓器，其中扣式鋰電池的輸出端與直流升壓轉換器相連，直流升壓轉換器的輸出端與直流逆變器相連，扣式鋰電池與帶關斷的可調輸出穩壓器相連。本實用新型所涉及的基于無線通信的植入式電刺激器集成設置于一塊面積小于等于90mm*55mm、高度小于等于IOmm的電路板上,該電路板四周設有圓形倒角。與現有技術相比，本實用新型的技術效果包括體積小，組合了電流刺激模塊和肌電采集模塊，在微處理器控制下，這兩個模塊各司其職、獨立工作；同時，植入式電刺激器又通過反饋采集的肌電波形信息來實時調節可編程的刺激參數值，從而改變刺激脈沖的輸出，以更好地符合刺激要求。
圖I為本實用新型的結構示意圖。圖2為肌電采集模塊中的肌電信號濾波與放大單元示意圖。 圖3為肌電刺激模塊示意圖。圖4為電源模塊的示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖I所示，本實施例包括設置于生物體內的電源模塊、肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器以及設置于體外的控制處理器，其中微處理器與控制處理器之間采用藍牙無線連接，電源模塊分別與肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器相連，微處理器的輸出端與肌電刺激模塊相連，肌電米集模塊的輸出端與微處理器相連。所述的肌電刺激模塊的刺激脈沖為雙向刺激，且第一個刺激脈沖為負方向；刺激電流強度為O 5mA，步長O. 5mA ;刺激頻率為IOHz 200Hz，步長IHz ;刺激脈沖寬度2000 μ S 500 μ S，步長 50 μ So所述的肌電刺激模塊包括數字模擬轉換單元、差分低通濾波單元和四路單刀單擲模擬開關，其中數字模擬轉換單元的輸出端與差分低通濾波單元相連，差分低通濾波單 元的輸出端與四路單刀單擲模擬開關相連。如圖3所示，所述的數字模擬轉換單元為串行數字模擬轉換器，型號為DAC8512，其片選引腳CS接地，CLK、SDK LD和CLR與微處理器的Pl輸出端相連，VOUT輸出轉換后的電壓信號；所述的差分低通濾波單元包括兩個并聯的型號為的運算放大器，VOUT輸出端分別與兩個運算放大器的輸入端相連；運算放大器的輸入端與輸出端之間設有放大器電容C203、C204，放大器電容C203、C204的一端與運算放大器的輸出端之間設有第一放大器電阻R202、R203，第一放大器電阻R202、R203與地線之間連接有第二放大器電阻R204、R205 ；所述的四路單刀單擲模擬開關型號為ADG413，其中的四路數字邏輯控制信號端口 IN1-IN4分別與微處理器的P2輸出端相連，兩個輸出信號端口分別通過四路單刀單擲模擬開關的SI端、S2端、S3端和S4端輸出。如圖I和圖2所示，所述的肌電采集模塊包括肌電傳感單元和與之相連的肌電信號濾波與放大單元，其中肌電信號濾波與放大單元包括依次串聯的高通濾波單元、增益放大單元和二階低通濾波單元。所述的高通濾波單元包括兩個等值電阻C101、C102和兩個等值電容R101、R102，
其中兩個等值電容并聯且一端與高通濾波單元的輸入端相連，另一端與高通濾波單元的輸出端相連，兩個等值電阻串聯并設置于高通濾波單元的輸出端。所述的高通濾波單元的截止頻率為O. 08Hz。所述的增益放大單元采用差分放大器芯片，該芯片的第一引腳和第二引腳之間設
有放大增益調節電阻，正極和負極分別與高通濾波單元的輸出端相連。前置放大器增益為
, 100ΑΩ
G1 =1 + ~-——
1R
八(；
O所述的差分放大器芯片的第三引腳連接第一電容C113，第四引腳連接第二電容C115。所述的二階低通濾波單元為兩級薩倫 基低通濾波器，包括兩個串聯的CMOS雙運算放大器，每個CMOS雙運算放大器的正極輸入端和輸出端之間設有第三電容C118、C124，正極輸入端和負極輸入端之間設有第四電容C117、C123，第三電容C118、C124的電容值為第四電容C117、C123的兩倍，低通濾波截止頻率為500Hz，總放大增益為2000。[0035]第一級薩倫 基低通濾波器的正極輸入端與增益放大單元的輸出端之間設有第一電阻Rl 15和第二電阻Rl 17，負極輸入端與增益放大單元的輸出端之間設有第三電阻Rl 19，負極輸入端與輸出端之間設有第四電阻R121。第二級薩倫·基低通濾波器的負極輸入端與地線之間設有第五電阻R127，負極輸入端與輸出端之間設有第六電阻R129。第一級濾波器增益為
權利要求1.一種基于無線通信的植入式電刺激器，其特征在于，包括設置于生物體內的電源模塊、肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器以及設置于體外的控制處理器，其中微處理器與控制處理器之間采用藍牙無線連接，電源模塊分別與肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器相連，微處理器的輸出端與肌電刺激模塊相連，肌電采集模塊的輸出端與微處理器相連。
2.根據權利要求I所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的肌電刺激模塊包括數字模擬轉換單元、差分低通濾波單元和四路單刀單擲模擬開關，其中數字模擬轉換單元的輸出端與差分低通濾波單元相連，差分低通濾波單元的輸出端與四路單刀單擲模擬開關相連。
3.根據權利要求2所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的數字模擬轉換單元為串行數字模擬轉換器，該串行數字模擬轉換器與微處理器的Pl輸出端相連；所述的差分低通濾波單元包括兩個并聯的運算放大器，串行數字模擬轉換器的輸出端分別與兩個運算放大器的輸入端相連；所述的四路單刀單擲模擬開關中的四路數字邏輯控制信號端口 IN1-IN4分別與微處理器的P2輸出端相連，兩個輸出信號端口分別通過四路單刀單擲模擬開關的SI端、S2端、S3端和S4端輸出。
4.根據權利要求3所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的運算放大器的輸入端與輸出端之間設有放大器電容，放大器電容的一端與運算放大器的輸出端之間設有第一放大器電阻，第一放大器電阻與地線之間連接有第二放大器電阻。
5.根據權利要求I所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的肌電采集模塊包括肌電傳感單元和與之相連的肌電信號濾波與放大單元，其中肌電信號濾波與放大單元包括依次串聯的高通濾波單元、增益放大單元和二階低通濾波單元。
6.根據權利要求5所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的高通濾波單元包括兩個等值電阻和兩個等值電容，其中兩個等值電容并聯且一端與高通濾波單元的輸入端相連，另一端與高通濾波單元的輸出端相連，兩個等值電阻串聯并設置于高通濾波單元的輸出端。
7.根據權利要求5所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的增益放大單元采用差分放大器芯片，該芯片正極和負極分別與高通濾波單元的輸出端相連，第一引腳和第二引腳之間設有放大增益調節電阻，第三引腳連接第一電容，第四引腳連接第二電容。
8.根據權利要求5所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的二階低通濾波單元為兩級薩倫·基低通濾波器，包括兩個串聯的CMOS雙運算放大器，第一級薩倫·基低通濾波器的正極輸入端與增益放大單元的輸出端之間設有第一電阻和第二電阻，負極輸入端與增益放大單元的輸出端之間設有第三電阻，負極輸入端與輸出端之間設有第四電阻，第二級薩倫 基低通濾波器的負極輸入端與地線之間設有第五電阻，負極輸入端與輸出端之間設有第六電阻。
9.根據權利要求I所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的電源模塊包括扣式鋰電池、直流升壓轉換器、直流逆變器和帶關斷的可調輸出穩壓器，其中扣式鋰電池的輸出端與直流升壓轉換器相連，直流升壓轉換器的輸出端與直流逆變器相連，扣式鋰電池與帶關斷的可調輸出穩壓器相連。
10.根據權利要求I所述的基于無線通信的植入式電刺激器，其特征是，所述的基于無線通信的植入式電刺激器集成設置于一塊面積小于等于90mm*55mm、高度小于等于IOmm的電路板上。
專利摘要一種電療法技術領域的基于無線通信的植入式電刺激器，包括設置于生物體內的電源模塊、肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器以及設置于體外的控制處理器，其中微處理器與控制處理器之間采用藍牙無線連接，電源模塊分別與肌電刺激模塊、肌電采集模塊和微處理器相連，微處理器的輸出端與肌電刺激模塊相連，肌電采集模塊的輸出端與微處理器相連。本實用新型體積小，電流刺激模塊和肌電采集模塊，在微處理器控制下，這兩個模塊各司其職、獨立工作；同時，系統又通過反饋采集的肌電波形信息來實時調節可編程的刺激參數值，從而改變刺激脈沖的輸出，以更好地符合刺激要求。
文檔編號A61N1/36GK202724462SQ201220371840
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者林敏 , 單延麟, 莫國民 申請人:上海譜康電子科技有限公司