CN105031813A - 基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，包括：主控处理器电路、多路复用器及分别连接于多路复用器输出端的第一输出通道、第二输出通道、第三输出通道、第四输出通道，所述主控处理器电路对外部输入的触发通道信号处理并产生通道选择信号，用于控制多路复用器的选通，所述主控处理器电路还根据外部输入的触发通道信号和外部输入的幅度控制信号产生原始通道刺激小信号，所述四通道功能电刺激装置还包括刺激电路驱动级和H型桥，所述刺激电路驱动级包括压控电流源和互补型电流源，所述互补型电流源包括镜像电流源和镜像电流漏。本发明用于使用功能电刺激治疗瘫痪患者肢体运动功能重建相关的科研和临床实验中。
Description
技术领域
本发明属于功能电刺激装置，特别是一种采用互补型电流源和时分复用输出的脉冲触发式四通道功能电刺激装置。
背景技术
神经功能电刺激和神经肌肉电刺激都是利用人工预先设定格式的编码序列刺激支配肌肉的神经或神经肌肉接头，从而使肌肉收缩和关节运动达到完成肢体运动的目的。因此使用功能电刺激可以对脑卒中患者的偏瘫肢体进行康复治疗。自1961年设计出世界上第一个功能电刺激系统并用于矫正足下垂以来，科研人员陆续设计出一系列功能电刺激系统用于提高患者运动功能。
功能电刺激按照刺激脉冲施加到皮肤的激励源方式，可以分为恒压刺激和恒流刺激。由于神经元膜电位去极化程度与注入电荷直接相关，电极与皮肤组织间的阻抗是随时间变化的一个量，并且皮肤组织具有电容性成分，所以在体表刺激应用中，电流刺激比电压刺激使用更普遍。在使用恒流电刺激进行运动功能康复时需要注意三个问题：一是上下肢粗大肌肉恢复需要大电流输出，要求电路具有高电压工作范围；二是长时间使用单极性的刺激脉冲会使电荷积累，对皮肤组织产生伤害；三是需要产生一个相对舒服和高效的肌肉收缩动作。目前，国内外针对实现高电压工作范围和双相电荷平衡要求提出有以下几种恒流刺激电路结构：第一种是使用基于功率平衡变压器结构。这种结构可以实现恒流刺激，但由于变压器线圈匝数比固定，输出电流幅度的变化范围小、难以同时获得大电流和高电压。并且变压器本身体积大，对外有电磁干扰，其电感与寄生电容造成的瞬态电压和电流变化还会影响生物电信号探测和记录；第二种结构是使用电感与电容无源器件谐振获取较高能量脉冲，该电路结构可以替代变压器减小电路体积，同时可产生双相电荷平衡脉冲，但受限于放电回路中的阻容，刺激波形不能任意设置；第三种是使用豪兰德(Howland)电压转电流电路结构，该结构可以生成任意双相电荷平衡波形且实现输入电压到输出电流的线性变换。但该电路结构需要使用高精度匹配电阻，容易造成自激振荡，且运放启动电流大、静态功耗高，芯片耐压范围低，导致输出刺激脉冲电压和电流限幅。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提出一种基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，以实现高电压输出工作范围、双相电荷平衡和隔离输出的四通道脉冲触发输出，有效减小核心刺激电路面积，节约体积和成本，减小相邻刺激通道电极间的漏电流，并能降低对皮肤组织的伤害。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，包括：
主控处理器电路、多路复用器及分别连接于多路复用器输出端的第一输出通道、第二输出通道、第三输出通道、第四输出通道，
所述主控处理器电路对外部输入的触发通道信号处理并产生通道选择信号，用于控制多路复用器的选通，所述主控处理器电路还根据外部输入的触发通道信号和外部输入的幅度控制信号产生原始通道刺激小信号，
所述四通道功能电刺激装置还包括刺激电路驱动级和H型桥，
所述刺激电路驱动级包括压控电流源和互补型电流源，所述互补型电流源包括镜像电流源和镜像电流漏，镜像电流源的参考电流端与压控电流源的电流输入端连接，镜像电流漏的参考电流端与压控电流源的电流输出端连接，主控处理器电路产生的原始通道刺激小信号作为压控电流源的电压输入控制信号经过压控电流源产生用于控制镜像电流源和镜像电流漏的参考电流，所述镜像电流源根据参考电流产生源电流并于源电流端输出，镜像电流漏根据参考电流产生灌电流并于灌电流端输入，
所述H型桥的一个桥臂中点与所述的互补型电流源中镜像电流源的源电流端连接，H型桥的另一个桥臂中点与所述的互补型电流源中镜像电流漏的灌电流端连接，H型桥桥臂的一端与所述的多路复用器中各输出通道的一端相连接，H型桥桥臂的另一端与所述的多路复用器中各输出通道的另一端相连接，镜像电流源为H型桥提供互补型电流中的源电流，镜像电流漏为H型桥提供互补型电流中的灌电流，主控处理器电路通过控制H型桥的两个桥臂开关的选通产生双相电流脉冲，H型桥经过主控处理器电路控制多路复用器，在选通相应通道完成功能电刺激脉冲的产生。
所述镜像电流源和镜像电流漏的晶体管分别使用集电极-发射极耐压范围为正负350V的PNP型三极管2N6520和NPN型2N6517，但不限于此类型号三极管。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明由于采用镜像电流源和镜像电流漏组成的互补型电流源，其输出电流大小相等，电流流向相反，镜像电流源的源电流等于镜像电流漏的灌电流，当刺激电路驱动级通过四通道时分复用双相脉冲输出电路连接到刺激通道电极时，可以确保流入该刺激通道电极电流等于流出该刺激通道电极电流，从而有效减小相邻刺激通道电极间的漏电流；采用压控电流源与H型桥产生双相平衡刺激脉冲，其中压控电流源负责精确设定刺激脉冲电流大小，H型桥产生双相刺激脉冲，通过产生正负双相平衡脉冲，可以使电极与皮肤组织电荷保持平衡，避免电荷在电极与周围组织间堆积产生直流电流，对皮肤组织产生伤害，同时采用耐高压三极管组成的镜像电流源和镜像电流漏，可以保证刺激装置具有高电压工作范围，从而可以产生一个相对舒服和高效的肌肉收缩动作。
2、本发明中主控处理器电路可以使用队列控制算法，使用通道优先级的方式解决多通道同时触发时通道输出选择冲突问题，并控制高压模拟开关组成的四通道时分复用双相脉冲输出电路，从而使刺激装置分时复用输出四个通道刺激脉冲。
3、本发明实施例中由于使用一个高压模拟开关芯片MAX14803实现四通道时分复用双相脉冲输出电路，包括4个高压模拟开关组成的H型桥电路和12个高压模拟开关组成的多路复用器，并利用主控处理器电路进行控制，可以有效减小核心刺激电路面积，节约了体积和成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明整体软硬件结构框图；
图2为本发明刺激电路驱动级硬件结构框图
图3为本发明刺激电路驱动级的实施例电路原理图；
图4为本发明H型桥与多路复用器的电路连接示意图；
图5为本发明主控处理器电路运行的队列控制算法示意图；
图6为本发明时分复用控制通道输出脉冲时序示意图。
具体实施方式
一种基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，包括：
主控处理器电路1、多路复用器32及分别连接于多路复用器32输出端的第一输出通道、第二输出通道、第三输出通道、第四输出通道，
所述主控处理器电路1对外部输入的触发通道信号处理并产生通道选择信号，用于控制多路复用器32的选通，所述主控处理器电路1还根据外部输入的触发通道信号和外部输入的幅度控制信号产生原始通道刺激小信号，
所述四通道功能电刺激装置还包括刺激电路驱动级2和H型桥31，
所述刺激电路驱动级2包括压控电流源21和互补型电流源22，所述互补型电流源22包括镜像电流源221和镜像电流漏222，镜像电流源221的参考电流端与压控电流源21的电流输入端连接，镜像电流漏222的参考电流端与压控电流源21的电流输出端连接，主控处理器电路1产生的原始通道刺激小信号作为压控电流源21的电压输入控制信号经过压控电流源21产生用于控制镜像电流源221和镜像电流漏222的参考电流，所述镜像电流源221根据参考电流产生源电流并于源电流端输出，镜像电流漏222根据参考电流产生灌电流并于灌电流端输入，所述镜像电流源221和镜像电流漏222的晶体管分别使用集电极-发射极耐压范围为正负350V的PNP型三极管2N6520和NPN型2N6517，但不限于此类型号三极管，
所述H型桥31的一个桥臂中点与所述的互补型电流源22中镜像电流源221的源电流端连接，H型桥31的另一个桥臂中点与所述的互补型电流源22中镜像电流漏222的灌电流端连接，H型桥31桥臂的一端与所述的多路复用器32中各输出通道的一端相连接，H型桥31桥臂的另一端与所述的多路复用器32中各输出通道的另一端相连接，镜像电流源221为H型桥31提供互补型电流中的源电流，镜像电流漏222为H型桥31提供互补型电流中的灌电流，主控处理器电路1通过控制H型桥31的两个桥臂开关的选通产生双相电流脉冲，H型桥31经过主控处理器电路1控制多路复用器32，在选通相应通道完成功能电刺激脉冲的产生。
在本实施例中，所述的压控电流源21包括第一运算放大器211、第一耦合三极管212、串联电阻213、第二运算放大器214、第二耦合三极管215和去运放漂移电路216，第一运算放大器211的正相输入端与主控处理器电路1用于接收原始通道刺激小信号，第一运算放大器211的反相输入端同时与第一耦合三极管212的集电极和串联电阻213的一端连接，第一运算放大器211的输出端与第一耦合三极管212的基极连接，第一耦合三极管212的集电极与镜像电流源221的参考电流端连接并作为压控电流源21的输入电流端，第二运算放大器214的正相输入端与去运放漂移电路216相连接，第二运算放大器214的反相输入端同时与第二耦合三极管215的集电极和串联电阻213的另一端连接，第二运算放大器214的输出端与第二耦合三极管215的基极连接，第二耦合三极管215的集电极与镜像电流漏222的参考电流端连接并作为压控电流源21的输出电流端，主控处理器电路1产生的原始通道刺激小信号经过第一运算放大器211和第一耦合三极管212，为串联电阻213与第一耦合三极管212集电极相连接一端提供稳定跟随电压信号，去运放漂移电路216为第二运算放大器214提供去除漂移的地电压信号，第二运算放大器214和第二耦合三极管215为串联电阻213与第二耦合三极管215集电极相连接一端提供稳定的零值电压信号，串联电阻213及其上的电压用于确定压控电流源21的输入和输出电流。
所述镜像电流源221和镜像电流漏222的晶体管分别使用集电极-发射极耐压范围为正负350V的PNP型三极管2N6520和NPN型2N6517，但不限于此类型号三极管。
以下参照附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1，本发明包括：主控处理器电路1、刺激电路驱动级2、H型桥31、多路复用器32及分别连接于多路复用器32输出端的第一输出通道、第二输出通道、第三输出通道、第四输出通道。主控处理器电路1内部数字模拟转换器11与刺激电路驱动级2连接，主控处理器电路1根据外部输入的触发通道信号和外部输入的幅度控制信号，由其内部的数字模拟转换器11产生原始通道刺激小信号，刺激电路驱动级2利用接收到的刺激小信号经过处理输出高压单相刺激电流脉冲，并将该高压单相刺激电流脉冲与H型桥31连接，主控处理器电路1产生H型桥电路控制信号，用于控制H型桥31产生高压双相刺激电流脉冲，H型桥31输出的双相刺激电流脉冲与多路复用器32的输入端连接，主控处理器电路1对外部输入的触发通道信号处理并产生通道选择信号，用于控制多路复用器32的选通，H型桥31产生的高压双相刺激电流脉冲与经过多路复用器32选通后的输出通道直接连接，高压双相刺激电流经过该输出通道的一个电极流入皮肤，并经输出通道的另一个电极流回刺激装置，完成整个刺激功能。此实施例采用锂电池为整个装置提供供电电源，电池电压为12V但不限于12V，电量为3000mAh但不限于3000mAh。主控处理器电路1实施例中选择处理器型号为STM32F103ZET6，但不限于此型号处理器。在H型桥31和多路复用器32的实施例中，由主控处理器电路1控制单个高压模拟开关芯片MAX14803实现，但不限于高压模拟开关芯片MAX14803实现。
参照图2，刺激电路驱动级2包括压控电流源21和互补型电流源22，互补型电流源22包括镜像电流源221和镜像电流漏222，镜像电流源221的参考电流端与压控电流源21的电流输入端连接，镜像电流漏222的参考电流端与压控电流源21的电流输出端连接，主控处理器电路1产生的原始通道刺激小信号作为压控电流源21的电压输入控制信号，经过压控电流源21可产生用于控制镜像电流源221和镜像电流漏222的参考电流，镜像电流源221根据该参考电流产生源电流并于源电流端输出，镜像电流漏222根据该参考电流产生灌电流并于灌电流端输入。
参照图3，在本实施例中，压控电流源21包括第一运算放大器211、第一耦合三极管212、串联电阻213、第二运算放大器214、第二耦合三极管215和去运放漂移电路216，第一运算放大器211的正相输入端与主控处理器电路1用于接收原始通道刺激小信号，第一运算放大器211的反相输入端同时与第一耦合三极管212的集电极和串联电阻213的一端连接，第一运算放大器211的输出端与第一耦合三极管212的基极连接，第一耦合三极管212的集电极与镜像电流源221的参考电流端连接并作为压控电流源21的输入电流端，第二运算放大器214的正相输入端与去运放漂移电路216相连接，第二运算放大器214的反相输入端同时与第二耦合三极管215的集电极和串联电阻213的另一端连接，第二运算放大器214的输出端与第二耦合三极管215的基极连接，第二耦合三极管215的集电极与镜像电流漏222的参考电流端连接并作为压控电流源21的输出电流端，主控处理器电路1产生的原始通道刺激小信号经过第一运算放大器211和第一耦合三极管212，为串联电阻213与第一耦合三极管212集电极相连接一端提供稳定跟随电压信号，去运放漂移电路216为第二运算放大器214提供去除漂移的地电压信号，第二运算放大器214和第二耦合三极管215为串联电阻213与第二耦合三极管215集电极相连接一端提供稳定的零值电压信号，串联电阻213及其上的电压用于确定压控电流源21的输入和输出电流。在理想情况下，由第二运算放大器214和第二耦合三极管215组成的跨导放大器输出虚地，即VB为0V，同时第一耦合三极管212发射极电压VA强制跟随输入电压VDAC；去运放漂移电路216由电阻Roff与电容Coff组成，用于去除运放漂移，即当主控处理器电路1中的数字模拟转换器11输出电压VDAC等于0时，保证第一耦合三极管212发射极电压VA等于0；根据上述可知，当VDAC大于0时，流经第一耦合三极管212和第二耦合三极管215基极电流相对于流经集电极-发射极电流可以忽略不计，所以流经串联电阻213的电流Ie可用以下进行精确设定。
其中，Re为串联电阻213的阻值。互补型电流源22包括镜像电流源221和镜像电流漏222，用于产生高压、恒流输出的隔离刺激脉冲。在实施例中，三极管Q4、Q5和Q6组成威尔逊电流镜，三极管Q7、Q8和Q10组成另外一个威尔逊电流镜，为了增强威尔逊电流镜对工作温度的稳定度和可靠性，加入电阻R1与R2和R3与R4以及以二极管连接方式的三极管2211和2221，以构成改进的威尔逊电流镜。其中，电阻R1连接三极管Q4的发射极与高压正向电源HV+，电阻R2连接三极管Q6的发射极与高压正向电源HV+，电阻R3连接三极管Q8的发射极与高压负向电源HV-，电阻R4连接三极管Q10的发射极与高压负向电源HV-，三极管2211的发射级与三极管Q4的集电极连接，三极管2211的集电极与其基极连接构成二极管连接方式，并与压控电流源21的第一耦合三极管212集电极连接，从三极管2211流出的电流等于压控电流源21的电流Ie，所以由三极管Q4、Q5和Q6以及二极管连接方式的三极管Q3组成的改进型威尔逊电流镜构成镜像电流源221，其产生的源电流Isource与电流Ie近似一致；同理，三极管2221的发射级与三极管Q10的集电极连接，三极管2221的集电极与其基极连接构成二极管连接方式，并与压控电流源21的第二耦合三极管215集电极连接，从三极管2221流入的电流等于压控电流源21的电流Ie，所以由三极管Q7、Q8和Q10以及二极管连接方式的三极管Q9组成的改进型威尔逊电流镜构成镜像电流漏222，其产生的漏电流Isink与电流Ie近似一致。理想情况下，即所有三极管的电流增益βF相同，则改进的威尔逊电流镜的输出有如下公式：
另外，使用改进的互补威尔逊电流镜可以为刺激电路驱动级2提供高输出电压范围VOUT，其计算公式为
VOUT＝HV-IOUT×R-2VCEsat(3)
其中，HV为高压正向HV+和高压负向供电电源HV-电压绝对值，IOUT为互补威尔逊电流镜输出电流，R表示电阻R1、R2和R3、R4的电阻阻值，此处为10Ω但不限于10Ω，VCEsat为高压三极管的集电极-发射极饱和电压。在本实施例中，压控电流源21、镜像电流源221和镜像电流漏222的晶体管分别使用集电极-发射极耐压范围为正负350V的PNP型三极管2N6520和NPN型2N6517，但不限于此类型号三极管。第一运算放大器211和第二运算放大器214使用集成有两个低功耗运放的芯片TLC2252，但不限于此芯片；分别采用由12V锂电池直流电压输入转正负60V直流电压隔离输出的商用开关电源，为高压正向电源HV+和高压负向电源HV-提供工作电源电压，此处可不限60V输出。在理想情况下，刺激电路驱动级2可支持正负700V脉冲电压，理论输出脉冲电压峰值可达1400V，但依据参考国际电工委员会的医用电气设备安全标准IEC-601，对应我国的标准GB9706，所以采用正负60V电压供电有利于其满足相关安全性要求。另外，镜像电流源221和镜像电流漏222中使用电流镜的输出阻抗大，使其对于负载阻抗变化不敏感，可以节省功耗，便于实现刺激装置的小型化和低功耗。
参照图4，左侧部分为H型桥31，右侧为多路复用器32。H型桥31由4个模拟开关组成，并以“H型”方式与刺激电路驱动级2产生的电流Isource和Isink连接。其中，H型桥31的一个桥臂中点与互补型电流源22中镜像电流源221的源电流端连接，H型桥31的另一个桥臂中点与互补型电流源22中镜像电流漏222的灌电流端连接，H型桥31桥臂的一端与多路复用器32中各输出通道的一端相连接，H型桥31桥臂的另一端与多路复用器32中各输出通道的另一端相连接，镜像电流源221为H型桥31提供互补型电流中的源电流，镜像电流漏222为H型桥31提供互补型电流中的灌电流。在本实施例中，高压模拟开关311构成H型桥31的左上半桥臂，高压模拟开关312构成H型桥31的右上半桥臂，高压模拟开关313构成H型桥31的左下半桥臂，高压模拟开关314构成H型桥31的右下半桥臂，主控处理器电路1通过控制H型桥31的上述四个高压模拟开关，从而控制这两个桥臂的开关选通并产生双相电流脉冲，H型桥31产生的双相脉冲经过主控处理器电路1控制多路复用器32选通的输出通道和连接的电极完成刺激脉冲的输出。由于刺激电路驱动级2的互补型电流源22只能输出单相电流脉冲，所以主控处理器电路1控制H型桥31的开关信号和产生两个相反极性的矩形脉冲构成双相电荷平衡刺激波形，以防止电荷积累对皮肤组织伤害，产生一个相对舒服和高效的肌肉收缩动作；多路复用器32由4组(每组3个)共12个高压模拟开关组成，由主控处理器电路1控制开关信号S1、S2、S3和S4完成通道输出控制工作，上述16个开关均集成在芯片MAX14803中，通过主控处理器电路1控制该芯片可实现四通道分时复用双相电荷平衡脉冲输出，同时有效减小核心刺激电路面积，节约体积和制作成本。
参照图5所示为主控处理器电路1中队列控制算法12使用队列思想标记触发信号对应通道示意图。该方法使用优先级的方式解决多通道同时触发时的选择输出通道冲突问题。具体方法是将有触发的通道按照通道1-2-3-4优先级从高到低顺序依次编入队列，其中头指针front指向最后一个进入队列的通道，尾指针end指向待输出刺激脉冲通道，front在有通道触发时才会加1，而end每Δt时间加1，当end等于front时，此时标记没有通道触发。由于没有一个公开的生理学刺激标准参数，一般的通用标准是刺激频率为10～50Hz，脉宽为500us。根据时分复用原则，每个时间段Δt内只能有一个通道输出，此处设定输出脉冲波形为正负双相电荷平衡脉冲，正负脉冲幅度比1:4，脉宽比为4:1，正负脉冲总脉宽为2.5ms，故Δt选定3ms，按最大触发频率50Hz计算，可满足四通道全部输出脉冲的时间要求。
参照图6，结合图4和图5，对刺激装置时分复用控制开关进行通道输出的时序示意图进行简要说明。从图4中可以看到，在时刻t1四路触发通道都有脉冲触发，触发通道CH1至CH4依次进入队列，此时队列头指针frontt1指向通道CH4，队列尾指针endt1指向通道CH1。因为endt1指向待刺激输出通道，所以在(t1,t1+Δt)时间段内CH1刺激通道输出脉冲：由主控处理器电路1中的数字模拟转换器11输出正负脉冲所需的波形；H型桥31中时形成负脉冲， 时形成正脉冲；多路复用器32中，对于通道CH1对应的开关，＝(1,0)，此时CH1通道被选择为输出通道，S1控制的两个开关闭合，刺激脉冲输出到CH1通道电极对上；当输出完毕后，S1控制的两个开关断开，控制的开关闭合，可以迅速释放电极上的偏置电压，防止电荷偏移。同理，在时间段(t1+Δt,t1+2Δt)、(t1+2Δt,t1+3Δt)和(t1+3Δt,t1+4Δt)依次为通道CH2、CH3和CH4输出刺激脉冲。由上述分析可知，与四个独立通道相比，该时分复用输出方法，通道延迟输出最大为3Δt时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，其特征在于，包括：
主控处理器电路(1)、多路复用器(32)及分别连接于多路复用器(32)输出端的第一输出通道、第二输出通道、第三输出通道、第四输出通道，
所述主控处理器电路(1)对外部输入的触发通道信号处理并产生通道选择信号，用于控制多路复用器(32)的选通，所述主控处理器电路(1)还根据外部输入的触发通道信号和外部输入的幅度控制信号产生原始通道刺激小信号，
所述四通道功能电刺激装置还包括刺激电路驱动级(2)和H型桥(31)，
所述刺激电路驱动级(2)包括压控电流源(21)和互补型电流源(22)，所述互补型电流源(22)包括镜像电流源(221)和镜像电流漏(222)，镜像电流源(221)的参考电流端与压控电流源(21)的电流输入端连接，镜像电流漏(222)的参考电流端与压控电流源(21)的电流输出端连接，主控处理器电路(1)产生的原始通道刺激小信号作为压控电流源(21)的电压输入控制信号经过压控电流源(21)产生用于控制镜像电流源(221)和镜像电流漏(222)的参考电流，所述镜像电流源(221)根据参考电流产生源电流并于源电流端输出，镜像电流漏(222)根据参考电流产生灌电流并于灌电流端输入，
所述H型桥(31)的一个桥臂中点与所述的互补型电流源(22)中镜像电流源(221)的源电流端连接，H型桥(31)的另一个桥臂中点与所述的互补型电流源(22)中镜像电流漏(222)的灌电流端连接，H型桥(31)桥臂的一端与所述的多路复用器(32)中各输出通道的一端相连接，H型桥(31)桥臂的另一端与所述的多路复用器(32)中各输出通道的另一端相连接，镜像电流源(221)为H型桥(31)提供互补型电流中的源电流，镜像电流漏(222)为H型桥(31)提供互补型电流中的灌电流，主控处理器电路(1)通过控制H型桥(31)的两个桥臂开关的选通产生双相电流脉冲，H型桥(31)经过主控处理器电路(1)控制多路复用器(32)，在选通相应通道完成功能电刺激脉冲的产生。
2.根据权利要求1所述的基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，其特征在于，所述的压控电流源(21)，包括第一运算放大器(211)、第一耦合三极管(212)、串联电阻(213)、第二运算放大器(214)、第二耦合三极管(215)和去运放漂移电路(216)，第一运算放大器(211)的正相输入端与主控处理器电路(1)用于接收原始通道刺激小信号，第一运算放大器(211)的反相输入端同时与第一耦合三极管(212)的集电极和串联电阻(213)的一端连接，第一运算放大器(211)的输出端与第一耦合三极管(212)的基极连接，第一耦合三极管(212)的集电极与镜像电流源(221)的参考电流端连接并作为压控电流源(21)的输入电流端，第二运算放大器(214)的正相输入端与去运放漂移电路(216)相连接，第二运算放大器(214)的反相输入端同时与第二耦合三极管(215)的集电极和串联电阻(213)的另一端连接，第二运算放大器(214)的输出端与第二耦合三极管(215)的基极连接，第二耦合三极管(215)的集电极与镜像电流漏(222)的参考电流端连接并作为压控电流源(21)的输出电流端，主控处理器电路(1)产生的原始通道刺激小信号经过第一运算放大器(211)和第一耦合三极管(212)，为串联电阻(213)与第一耦合三极管(212)集电极相连接一端提供稳定跟随电压信号，去运放漂移电路(216)为第二运算放大器(214)提供去除漂移的地电压信号，第二运算放大器(214)和第二耦合三极管(215)为串联电阻(213)与第二耦合三极管(215)集电极相连接一端提供稳定的零值电压信号，串联电阻(213)及其上的电压用于确定压控电流源(21)的输入和输出电流。
3.根据权利要求1所述的基于互补型电流源和时分复用输出的四通道功能电刺激装置，其特征在于，所述镜像电流源(221)和镜像电流漏(222)的晶体管分别使用集电极-发射极耐压范围为正负350V的PNP型三极管2N6520和NPN型2N6517，但不限于此类型号三极管。
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