具有恒压/恒流双脉冲模式的植入式神经刺激器

摘要

本发明公开了一种具有恒压/恒流双脉冲模式的植入式神经刺激器，属于植入式医疗仪器技术领域。本发明为神经系统疾病患者提供一种双通道植入式神经电脉冲刺激器，可以同时产生一路或者两路电脉冲信号，电脉冲信号可以是恒压模式或者恒流模式，两种脉冲模式可以通过体外程控设备进行切换。其特征在于：主要由微控制器、脉冲输出电路、通信电路、电源管理电路、电池等部分组成。本发明具有恒压/恒流两种脉冲输出模式，可以解决不同应用需求的适用性问题，满足多种神经系统疾病的治疗需求。本发明可用于治疗多种神经系统疾病。

主权项

一种植入式神经刺激器，包括：控制装置、脉冲输出装置和通信装置；所述脉冲输出装置包括DC‑DC电路、输出通道及极性选择电路、脉冲输出控制电路、电荷平衡电路和电极阻抗测量电路，其特征在于：所述脉冲输出装置具有输出恒压电信号的第一工作模式，以及输出恒流电信号的第二工作模式；所述控制装置能够对所述脉冲输出装置进行控制，使所述脉冲输出装置在所述第一工作模式与所述第二工作模式之间进行切换；所述通信装置能够无线地与外部设备进行通信，所述通信装置能够接收所述植入式神经刺激器所需的运行数据并提供给所述控制装置；所述控制装置获取所述运行数据后才控制所述脉冲输出装置启动输出；所述DC‑DC电路(10)包括第三场效应管(M3)、第四场效应管(M4)、第一肖特基二极管(D1)、第二肖特基二极管(D2)、电感(L1)、比较器(U1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)，其中第三场效应管(M3)的漏极与第一肖特基二极管(D1)的阴极及所述电感(L1)的一端连接，第三场效应管(M3)的源极接电源，所述电感(L1)的另一端与第四场效应管(M4)的漏极及第二肖特基二极管(D2)的阳极连接，第四场效应管(M4)的源极接地，第二肖特基二极管(D2)的阴极与第三电阻(R3)的一端连接，第三电阻(R3)的另一端与第二电阻(R2)的一端及比较器(U1)的正向输入端连接，第二电阻(R2)的另一端接地，比较器(U1)的反向输入端与控制模块(23)的第一数模转换器(DA1)的输出(DA1OUT)连接，比较器(U1)的输出端与控制模块(23)的输入端口连接，第三场效应管(M3)和第四场效应管(M4)的栅极都与控制模块(23)的PWM输出连接；所述DC‑DC电路(10)通过控制模块(23)控制为输出电容进行可控的能量输送；第一电容(C1)和第二电容(C2)分别为两个通道的电能储存电容，为脉冲输出提供能量，第一开关(SW1)控制所述第一电容(C1)与所述DC‑DC电路(10)及输出回路的通断；第二开关(SW2)控制所述第二电容(C2)与所述DC‑DC电路(10)及输出回路的通断；第三开关(SW3)用于控制电荷平衡；第一、第二场效应管(M1、M2)及第一运算放大器(OA1)用于控制产生恒压/恒流脉冲输出，恒压脉冲模式输出时，第一运算放大器(OA1)关闭，第一场效应管(M1)用于控制产生电压脉冲输出，所述DC‑DC电路控制第一和第二电容(C1、C2)两端的电压为脉冲输出幅度，恒流模式脉冲输出时，第一运算放大器(OA1)、第二场效应管(M2)及第一电阻(R1)配合产生恒流脉冲输出，恒流脉冲幅度通过数模转换器(DA2)的输出(DA2OUT)调节；所述运行数据包括用于确定所述脉冲输出装置工作模式的识别数据；在所述第一工作模式中，所述脉冲输出装置所输出的电压幅度为0～10V；在所述第一工作模式中，所述电极阻抗测量电路能够测量所述植入式神经刺激器所连接的电极的阻抗；在所述第二工作模式中，所述脉冲输出装置所输出的电流强度在20mA以上；在所述第二工作模式中，所述DC‑DC电路的输出电压被设置为满足电流输出强度的最低幅度；所述脉冲输出装置具有两个输出通道，各个输出通道所产生的脉冲电信号的脉冲宽度和幅度分别能够通过所述脉冲输出控制进行设置；所述脉冲输出装置输出各个脉冲电信号之后，所述电荷平衡电路产生一个反向的平衡脉冲电信号；所述各个脉冲电信号与所述平衡脉冲电信号之间具有一时间间隔；所述控制装置控制输出脉冲模式的过程包括，首先设置输出通道、电极极性参数，之后判断编程设定的是恒压脉冲还是恒流脉冲输出，如果是恒压脉冲输出，设定输出通道DC‑DC的输出等于恒压脉冲的幅度，之后控制第一场效应管导通，产生恒压脉冲输出，之后判断是否需要进行电极阻抗测试，如果需要阻抗测试，执行阻抗测试步骤，否则直接转到脉宽时间判断步骤；如果是恒流脉冲输出，设定输出通道DC‑DC的输出等于满足电流输出的电压调整档数，之后启动数模转换器并设定其输出等于电流脉冲幅度对应的值，产生恒流脉冲输出，之后判断设定的电流输出能力是否满足，如果满足，则执行输出通道DC‑DC输出档数降低判断步骤，如果不满足，则执行禁止输出通道DC‑DC电压档数降低步骤；在输出通道DC‑DC输出档数降低判断步骤中，判断是否允许输出通道DC‑DC输出档数降低，如果允许，则将输出通道DC‑DC的输出档数降低一档，之后进入脉宽时间判断步骤；如果不允许则直接进入脉宽时间判断步骤；在禁止输出通道DC‑DC电压档数降低步骤中，禁止输出通道DC‑DC电压档数降低，之后执将输出通道DC‑DC的输出档数增加一档，之后进入脉宽时间判断步骤；在脉宽时间判断步骤中，判断脉宽是否到时间，到时间后关闭脉冲输出。