CN109011148A - 具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于医学临床技术领域，具体为一种具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统。本发明系统共有16路数据采集通道、4路刺激通道。采集通道中4路用于颅内LFPs采集，12路用于颅外信号采集；刺激通道输出电压为可调制的任意波形。在记录同时施加刺激，可有效降低刺激伪迹对记录信号的影响且驱动电压稳定。系统电路主要包括MCU主控电路、LFPs采集通道和外采集通道开关电路、低幅电压隔离输入电路、低通滤波、高通滤波及工频滤波、A/D转换采集电路、WIFI通信、四通道输出D/A电路、电压隔离输出驱动电路、电流检测保护电路、SD存储等。本发明系统电路结构紧凑，功耗极低、工作稳定，仪器仅手掌大小，方便携带。

Description

具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统

技术领域

本发明属于医学临床技术领域，具体涉及一种具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统（IDBS）。

背景技术

近年以来，临床上对于脑深部刺激疗法应用越来越广泛，其成为治疗范围包括帕金森病、肌张力障碍、癫痫病，以及震颤等疾病，也包括疼痛和一些精神方面的疾病。由于脑深部刺激器因其非破坏、微损伤、可恢复、可调节等优点已经成为手术治疗PD疾病的首选方案

闭环脑深部刺激治疗手段在医学界得到广泛的关注和临床研究，目前来说，相比其他治疗方式，比如药物治疗，脑深部刺激仪具有明显的优势，比如其对细胞组织损伤小、并发症少、手术可靠度提高、可体外调解、做自适应算法智能调节、便携式可随时随地刺激等重要特点。

因此开发一款具有灵活性和便携式的智能DBS仪器是迫在眉睫的，即可以支持病人在手术中及相关领域实验对象的实验研究，也可以结合医生对病人的评估做临床治疗。DBS刺激器的优劣可以影响到病人的治疗效果以及生命安全，在此背景下的需求驱动下，研制一套微型便携式、低功耗、智能化、闭环实时监控和调节、低成本以及安全性高的DBS仪器显得颇为重要。

传统的脑深部刺激器是植入式的，即和电极一样埋植于体内，这给患者带来了极大的不便利，会发生更换和重复手术的问题，这同样带来了更多可能的风险。因此，本发明将脑深部刺激器波形脉冲输出器与信号采集器做成一体化，外科医生只需通过手术，将电极植入患者大脑，然后引出电极延伸线和接口，当需要升级换代设备的时候，只需要插拔延伸线插口即可，更加快捷方便。

闭环脑深部刺激器基于反馈理论，根据患者的实时状态，智能化自适应的调整刺激方式，可以进一步提高治疗效果、提升刺激效率、减少副作用等。

闭环脑深部刺激器系统融合了医学、电子学、计算机学、等多学科技术，可以用于搜集患者状态信息，调整刺激参数，验证闭环算法，评估患者状态，是闭环脑深部刺激研究的重要工具。

脑深部刺激器将神经学、电子学、计算机学和信息学相结合，设计出能全面感知刺激对象信息、可移动、集成度高、功能全面的闭环脑深部刺激系统，这将大大改善闭环脑深部刺激的研究环境，为帕金森病、癫痫病、肌张力障碍等运动和精神疾病的治疗提供有力的科研工具。

目前在临床上，脑深部刺激器主要应用在帕金森病人身上，比如肢体僵硬、肢体方向差、身体震颤、运动缓慢等症状。反馈算法可记录脑深部刺激场电位信号的β频段、γ频段等的放电信号幅值，经过一系列算法分析，生成对应的数字信号。

脑深部刺激器后端一般包括几大部分，任意波形脉冲输出发生器、安全保护、延长导线以及特殊性能电极等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路结构紧凑、微型化、低功耗的具有智能自适应功能的便携式闭环脑深部刺激器系统。

本发明提供的便携式闭环脑深部刺激器系统，具有16路采集通道和4路刺激通道。16路采集通道分为颅内4路差分采集通道、颅外12路差分采集通道；这些通道是否进行采集，由颅内信号采集开关选择电路和颅外信号采集通道开关选择电路决定；4路刺激通道均用于颅内刺激；整个系统的电路包括：（1）16路采集通道开关选择电路、（2）低压隔离输入电路、（3）滤波通道开关电路、（4）低噪声滤波电路、（5）精密采集记录A/D电路、（6）低功耗WIFI射频数据传输和缓存电路、（7）快速串行接口SD卡存储电路、（8）高性能算法处理主控制器电路、（9）精密波形生成D/A电路、（10）高输入阻抗低输出阻抗驱动电路、（11）提高驱动能力和提升瞬态抗干扰的隔离输出电路、（12）精确电流检测保护电路、（13）刺激开关电路以及外插式电极接口。其中：

（1）16路采集通道开关选择电路，用于16路采集通道的切换；其中，对于颅内部电极LFPs信号的采集通道中，2路用于左脑电极上LFPs的记录，2路用于右脑植入式电极上LFPs的记录。左右脑LFPs信号可同时记录，也可以分开独立记录。左侧2路通道或右侧2路通道在记录时候也可以同时记录或独立记录1通道，因使用4段式植入式电极，所以当左侧使用1通道记录时，使用了2个触点，当左侧使用了2通道记录时，使用了4个触点，右侧亦然。另外12路采集通道，主要用于记录颅外部其他关于人体的相关信号，这12路通道也可同时记录，也可任意选择通道记录，这样可以灵活选择想要记录的信号源。所有记录通道相互独立，且记录速率可调。记录信号来源于插拔式4段式圆孔接口。

（2）低压隔离输入电路，使输入电压值始终小于±2V，抑制刺激脉冲的采集，电压过大会使得后级采集电路饱和而无法采集，此隔离电路可有效消除刺激信号的过大。其次，此部分可以保护电路系统不受外界损坏。

（3）滤波通道开关电路，颅内LFPs信号可通过提供的滤波电路和开关通道做出选择；当信号干扰大且A/D高精度无法分辨出噪声和有用信号时，开启对应信号的记录通道连接滤波电路；滤波电路包括高通滤波和低通滤波，可根据实际情况决定记录信号是否通过低通滤波或高通滤波；也可将任意记录通道选择低通滤波或高通滤波，或记录信号不通过滤波；都可通过滤波通道开关电路做出选择。

（4）低噪声滤波电路，主要用于将记录到的LFPs信号或颅外其他生理信号进行滤波。其流程为，记录到的LFPs信号先经过工频50Hz和60Hz滤波电路，再经过0.05Hz高通滤波，最后通过90Hz低通滤波或者40Hz低通滤波器，选择90Hz还是40Hz滤波器是根据刺激信号频率对输入信号的影响决定的。颅外信号将经过工频50Hz和60Hz滤波电路以及通过0.05Hz高通滤波，根据需要也可选择不通过高通滤波器，这由前面所述的滤波通道开关电路决定。此模块包括滤波器开关选择电路，板上0.05Hz高通硬件滤波器有巴特沃斯滤波器、贝塞尔滤波器以及切比雪夫I型滤波器可供切换选择。当选择40Hz低通滤波电路时，采集系统可对40Hz及以上频率做衰减和滤除，同样的当选择90Hz低通滤波电路时，可对90Hz及以上频率衰减和率除，其作用为进一步消除刺激信号的输入对采集到的有效信号的影响。当刺激通路打开时，有较大刺激频率的输入电压会将采集信号覆盖淹没，因此滤掉这些输入刺激信号很有必要。

（5）精密采集记录A/D电路，用于接收和采集滤波后的模拟信号，并将模拟信号精确的转换为数字信号，这些数字信号会被协处理器CC3220做记录，缓冲在其FIFO中，并使用自带WIFI功能发送到PC机做实时显示和分析以及将部分数据发送给主控制器。精密采集记录A/D电路中采用AD1299芯片、两片AD1299芯片；AD1299芯片使外加晶振电路达到更加精确控制，使用两片AD1299增加采集通道可达16路差分记录通道，可以根据需求，结合采集要求对颅内信号和颅外信号的记录通道做出自由选择。

（6）低功耗WIFI射频数据传输和缓存电路，选择工作和待机模式下能耗极低的自带WIFI芯片的CC3220，主要用于将A/D转换后的数字信号利用无线射频技术发送到PC机显示和记录。将采集的数据做模块化，CC3220对于STM32是从机，但对于采集信号而言，CC3220是作为主机将数据采集后短暂存储在自身ROMFIFO中，并将数据通过自身WIFI发送给上位机显示，这一存储和发送数据都有其自身完成，CC3220为协处理器，其作为一套解决方案，将通过1条SPI串行线同时采集2片精密转换芯片AD1299的数据，并利用自身的SD卡，把数据存储在SD卡中。并封装成数据协议，供STM32H7控制，从而减轻了主控制器负担，实现了数据采集和存储的模块化，主机和从机之间使用I2C总线模式进行通信。

（7）高性能算法处理主控制器电路，包括STM32H7主控制器、CC3220协处理器，STM32H7主控制器主要用来做自适应算法处理和刺激波形信号生成，CC3220协处理器主要做数据采集和数据存储，系统可实现多种采集信号如LFPs、EEG、ECG、EMG及ENG等微弱信号的多种方式多种通道的采集。CC3220协处理器数据存储，通过快速串行接口SD卡存储电路，由CC3220将采集到的全部数据储存在大容量的SD卡中，当主控制器需要做数据分析时候，可选择部分时间段的数据做算法分析处理。这里，所述的自适应算法可以有多种；

高性能算法处理主控制器电路的工作流程为：将采集到的部分数据做算法分析并达到自适应和智能化，将算法分析后的数据传输给数字电路的刺激模块，并做模拟波形输出，并可控制协处理器CC3220直接的数据传输。刺激波形由STM32H7主控制芯片产生特定数据，此数据由自适应算法更加采集到特定信号做数据分析后产生，输出波形具有相关度和特异性，从而实现了智能化脑深部刺激器。主控制器算法可控制协处理器将数据发送给主控制器，当主控制器收到数据后做自适应算法处理后，将可实时调整输出波形的数据，做到智能和实时。

（8）精密波形生成D/A电路，因系统为4通道刺激，因此D/A转换芯片选择了使用4片DAC芯片,型号为AD5761，此4路为互相独立的，单独通道刺激输出由主控制器来发出控制指令。此模块主要将主控制器算法分析后生成的数字转化成可用的模拟采集波形，此波形一般情况下默认是频率脉宽可调的方波，先输出给电压跟随驱动电路，然后传送给后一级电路用于后续刺激脑深部。刺激波形，幅值、脉宽、频率等可根据采集数据分析后的结果做自适应生成并输出。

（9）高输入阻抗低输出阻抗驱动电路，此模块主要用于跟随刺激波形的电压值，以解决负载阻抗变化时引起的不稳定性问题。当输出波形加载给负载后，若负载电路因为阻抗变化而使得负载电流亦变化，进而影响负载两侧电压值亦变化，此驱动电路就是为解决负载阻抗变化时引起的这种不稳定性问题。使用这种电压跟随器，这将有利于前后级的级联且最大程度保障了能量的传输，并做到信号输出端阻抗和负载输入端阻抗范围的最大范围匹配，保障了加载到负载的幅值电压满足最大±5V的要求。

（10）提高驱动能力和提升瞬态抗干扰的隔离输出电路，此电路主要用于将前级电路和人体完全进行隔离，第一作用是防护2500Vrms的高脉冲电压保护人体，第二作用是为了让输出级噪声不影响波形生成电路同时保证电压稳定性。第三作用是隔离电流作保护。第四作用为增加驱动能力，为前一级驱动电路增加驱动能力，同样因输入阻抗大输出阻抗小，可提升负载上电压稳定性。当负载（主要是具有容性的大脑组织）变化时，保证了刺激波形输出电压幅值的稳定性，使得刺激效果更好。

（11）精确电流检测保护电路，此部分功能类似于保险丝，当电流值未超过所设定阈值时，电路可正常记录和刺激，当电流在强外界干扰下发生瞬时电流大于10mA可能危害到人体的时候，及时切断次波形加到病人大脑，以保护病人安全。此电流检测保护响应时间大约为1-9ns，响应速度极快。

（12）刺激通道开关电路以及外插式电极接口。其中，刺激通道开关电路，用于控制4路颅内4通道的刺激，实施对脑深部刺激。刺激通道开关可选择左侧脑或右侧脑实施刺激，也可同时实施刺激。刺激时刻有颅外参考电极做回路，参考电极左右脑各一路。刺激通道之间相互独立，可以任意组合进行刺激，且各通道的刺激波形可为任意一种波形，输出波形的频率和脉宽可调，正脉冲和负脉冲幅值可调。电极接口电路，用于与植入到大脑的4段式电极外接延伸线插头接插；其主要由2.5mm五节定插拔式圆孔和电极延伸线构成，也是为了病人携带和更换的便捷性。植入到大脑的4段式电极外接延伸线插头插入此发明系统的五段式插拔圆孔口，便可做记录。采集脑深部LFPs信号时候和外部信号使用的接口独立的。

本发明通过记录差分通道的几十微伏级别的隔离以及刺激输出通道的几伏级别的隔离，实现了同步采集同步刺激的关键技术，在同一电极的同一位置做同时刺激和同时采集的时候，这将极大的减少刺激伪迹对记录通道信号的影响。刺激输出负载电压可选择且幅值可达±5V，刺激输出的负载电流在±10mA安全电流以内。采用的隔离电路和电流检测电路，可实现对被试者的双重安全保护，即实现高达2.5kVrms的电压隔离和10mV电流过大时的断开功能。电流检测响应时间极短，电压瞬时限额极高，此发明设计对于被试的安全具有双重保障。

本发明使用9V锂电池可充电电池作为电源，电压供电输出稳定，且本发明的电压稳压电路能量损失极低，待机时间可达1周。

本发明提供的便携式闭环脑深部刺激器系统，采用智能自适应算法，可进行采集、记录，同时实施刺激；低幅值隔离输入电路和滤波电路结合有效减少刺激伪迹对记录电路的影响；D/A输出电压跟随和隔离输出电路的结合解决了负载的阻抗变化时驱动电压幅值无法稳定在5V的问题。系统电路结构微型紧凑，具有体积小、重量轻、低功耗、待机时间长以及便携性等优良特性。

附图说明

图1为本发明的闭环脑深部刺激器系统功能框图。

图2为本发明的脑深部信号采集输入模块功能框图。

图3为本发明的波形信号刺激输出模块功能框图。

图4为本发明闭环脑深部刺激器数据流功能框图。

图5为本发明的闭环实施模块功能框图。

图6为本发明的闭环实施模块功能框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，附图是示例性的，仅用于解释本发明，而非解释成对本发明的限制。

如图1所示，此图展示了本发明的所有模块，主要包括三大部分，被试、脑深部刺激仪和PC机（可选项）。被试为病人，且病人大脑提前植入了特殊电极，此电极供本发明所研制的脑深部刺激仪器通过2.5mm插拔孔连接。脑深部刺激仪器（系统）包括四大模块：采集和记录电路模块，数据算法主控制电路模块，波形输出和刺激电路模块，电源稳压模块。此框图主要说明整个电路系统实现了以主控制器STM32H7为核心的控制电路，从采集和存储模块数据的读取以及反馈，并且将读取到的采集数据经过算法处理，实现对刺激输出波形的实时控制，以及以CC3220为核心的数据采集和记录，数据存储到SD卡以及利用WIFI传输到PC上位机，整个电路需要电源稳压源供电。

如图2所示，此图展示了本发明的信号记录和数据存储以及数据传输模块，主要有连接电极接口，包括内部植入式电极接口和外部电信号采集接口，这两种接口都是5段式电极插孔，固定在脑深部刺激电路的电路板上，板子上还有通道开关选择电路、隔离输入电路、滤波器通道开关电路、低噪声滤波电路、ADC转换电路、CC3220微控制器及WIFI传输电路、SD存储电路以及USB隔离通信电路。此模块主要核心为CC3220控制的数据采集电路和数据传输电路，其通过中断方式获取ADS1299转换后的数字信号，并做初步缓存后利用WIFI无线将采集信号发送到PC机显示和分析， 同时将数据保存在SD卡内。另外还包括此模块的电源电路，ADS1299和CC3220由特定的数字电源电路供电，其他模拟电路由指定电压值的模拟稳压源供电。

如图3所示，此图展示了本发明的算法控制电路和刺激输出电路，同时包括隔离输出电路和电流检测保护电路。首先，核心控制器STM32H7从封装好的CC3220协处理器主动获取部分有效数据进入闭环智能算法分析，分析后在输出端口生成数字信号，等待波形数据生成信号的产生，得到输出请求后，将把数据送达后级的DAC控制电路。

如图4所示，此图展示了本发明的数据流详细图，数据信号首先从植入病人大脑的电极（或外部接口）引入，通过通道选择开关，数据进入特定通道开关后，进入低压值隔离输入电路隔离不确定性高电压干扰以及刺激信号的高幅值电压，只通过低幅值电压信号，滤除50mV及以上电压幅值的信号，放大输出后的电压值为±2V以下，并传输至后级滤波通道开关选择电路，若信号来源于颅内大脑电极，则该信号有4通道可选择，4路信号可通过单刀双掷开关电路选择，4路信号可独立选择通路，高通滤波电路或低通滤波电路，亦可不选择模拟滤波电路。另外有12通道的外部信号可选择经过0.05Hz高通滤波电路或不通过高通滤波电路。12通道信号亦彼此独立及4路LFPs道都彼此独立可控。全部16通道均经过工频滤波电路，降低共模信号干扰。本发明的4通道颅外信号和4通道颅内电极信号设计成为第一片A/D转换芯片的输入，剩余8通道颅外信号设计为第二片A/D转换芯片的输入，两芯片共组成16通道信号采集可满足各种不同类型信号的采集与记录，当信号转换完毕后，数据通过SPI串行协议方式由CC3220发出控制信号并将数据通过串行协议模式存储到SD卡，并且以射频无线WIFI信号方式将数据发送给PC上位机显示或分析，当2片ADC同时工作的时候，数据将在时序控制下先后通过SPI协议传输到CC3220的ROM缓冲区，之后由CC3220发出控制信号数据可进入SD存储卡存储，数据在存储器是分段存储，因此在取出数据时可根据数据串的帧头及帧尾或先后顺序及数据大小有序读出。采集到的数据可根据需要，STM32通过I2C串行通信的方式从CC3220的缓冲区读取数据，并实时做算法分析，做完算法分析的数据可通过USB主模式发送给上位机进行进一步显示和处理分析，且将生成的算法数据通过SPI串行通信方式传给DAC数模转换，当数模转换收到此信号后，产生特定幅度和脉宽以及固定频率的波形，此波形可根据实时快速的算法产生不同的数字信号从而产生可快速变化的波形，此波形输出到隔离输出电路，经过电流检测保护电路后输出到刺激通道开关电路，刺激通道开关一共有4通道的控制，用于大脑左侧2通道刺激和大脑右侧2通道刺激。

本发明中，采用如下具体的自适应算法，可参见申请人的中国专利申请，专利申请号为201610487800.X。具体流程如图5所示。当系统电路上电后，主控制器STM32H7开始发出请求信号给协处理器CC3220，当主控制器STM32H7收到协处理器采集上来的有效数据后，将开始运行智能算法，算法的步骤顺序为，对所采集的信号进行小波包变换，提取指定节律的小波包系数，如beta节律等，同时利用储存的先验信号的小波包系数计算阈值。先验信号值早于当前窗2s的信号。并将当前信号的该节律小波包系数与此阈值进行比较，如果系数大于阈值则发出开启刺激的指令，如小于阈值则不发出指令，返回到LFPs信号采集。同时将更新存储的先验信号的小波包系数。所发送的开启刺激指令包括电刺激信号的幅值，脉宽和频率三个参数。程序根据以上三个参数生成刺激信号并发送给刺激模块，刺激模块做数模转换后输出到隔离输出电路，此时再判断检测到的电流大小，若电流大于最大安全电流10mA，则以最短时间关闭刺激输出，同时结束算法程序，当检测电流未超过最大安全电流时，将刺激信号施加于电极，进行刺激。以此模式循环往复，最终完成刺激和采集的闭环算法程序。

如图6所示，此模块为闭环实施模块框图，此模块进一步说明了本系统形成闭环的基本构成要素，信号由植入式电极起始，经过闭环记录模块，闭环算法模块和闭环刺激模块，最终形成完整的闭环系统。闭环记录模块包括记录通道开关、隔离输入、滤波开关、高通和低通滤波电路、A/D转换采集和CC3220无线通信模块。闭环算法模块包括STM32H7电路最小系统和周边电路，也包括嵌入式软件算法。闭环刺激模块包括D/A转换输出、电压跟随驱动以及电流检测保护、隔离输出及刺激通道开关模块。

Claims (7)

1.一种便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，采用智能自适应算法，可进行采集、记录，同时实施刺激；具有16路采集通道和4路刺激通道；16路采集通道分为颅内4路差分采集通道、颅外12路差分采集通道；这些通道是否进行采集，由颅内信号采集开关选择电路和颅外信号采集通道开关选择电路决定；4路刺激通道均用于颅内刺激；低幅值隔离输入电路和滤波电路结合有效减少刺激伪迹；D/A输出电压跟随和隔离输出电路的结合解决驱动电压幅值稳定在5V；系统电路包括：

（1）16路采集通道开关选择电路、（2）低压隔离输入电路、（3）滤波通道开关电路、（4）低噪声滤波电路、（5）精密采集记录A/D电路、（6）低功耗WIFI射频数据传输和缓存电路、（7）快速串行接口SD卡存储电路、（8）高性能算法处理主控制器电路、（9）精密波形生成D/A电路、（10）高输入阻抗低输出阻抗驱动电路、（11）提高驱动能力和提升瞬态抗干扰的隔离输出电路、（12）精确电流检测保护电路、（13）刺激开关电路以及外插式电极接口；其中：

（1）16路采集通道开关选择电路，用于16路采集通道的切换；其中，对于颅内部电极LFPs信号的采集4路通道中，2路用于左脑电极上LFPs的记录，2路用于右脑植入式电极上LFPs的记录；另外12路采集通道，用于记录颅外部其他关于人体的相关信号；

（2）低压隔离输入电路，使输入电压值始终小于±2V，抑制刺激脉冲的采集；

（3）滤波通道开关电路，颅内LFPs信号通过提供的滤波电路和滤波通道开关做出选择；

（4）低噪声滤波电路，主要用于将记录到的LFPs信号或颅外其他生理信号进行滤波；

（5）精密采集记录A/D电路，用于接收和采集滤波后的模拟信号，并将模拟信号精确的转换为数字信号，这些数字信号被协处理器CC3220做记录，缓冲在其FIFO中，并使用自带WIFI功能发送到PC机做实时显示和分析以及将部分数据发送给主控制器；

（6）低功耗WIFI射频数据传输和缓存电路，采用自带WIFI芯片的CC3220，主要用于将A/D转换后的数字信号利用WIFI无线射频技术发送到PC机显示和记录；CC3220将数据采集后短暂存储在自身ROM中，使用FIFO技术并将数据通过自身WIFI通信功能发送给上位机显示；

（8）高性能算法处理主控制器电路，包括STM32H7主控制器、CC3220协处理器；STM32H7主控制器主要用来做算法处理和刺激波形信号生成，CC3220协处理器主要做数据采集和数据存储；CC3220协处理器数据存储，通过快速串行接口SD卡存储电路，由CC3220将采集到的全部数据储存在大容量的SD卡中，当主控制器需要做数据分析时候，可选择部分时间段的数据做算法分析处理；高性能算法处理主控制器电路的工作流程为：将采集到的部分数据做算法分析并达到自适应和智能化，将算法分析后的数据传输给数字电路的刺激模块，并做模拟波形输出，并控制协处理器CC3220直接的数据传输；刺激波形由STM32H7主控制芯片产生特定数据，此数据由自适应算法根据采集到特定信号做数据分析后产生，输出波形具有相关度和特异性，从而实现智能化脑深部刺激；主控制器算法控制协处理器CC3220将数据发送给主控制器，当主控制器收到数据后做自适应算法处理后，将实时调整输出波形的数据，做到智能和实时；

（9）精密波形生成D/A电路，由于系统设计为4通道刺激，D/A电路使用4片DAC芯片，每一片DAC芯片输出1路波形信号，此4路互相独立，单独通道刺激输出由主控制器来发出控制指令；此电路主要将主控制器算法分析后生成的数字转化成可用的模拟信号波形，先输出给电压跟随驱动电路，然后传送给后一级电路用于后续刺激脑深部；刺激波形、幅值、脉宽、频率可根据采集数据分析后的结果做自适应生成并输出；

（10）高输入阻抗低输出阻抗驱动电路，主要用于跟随刺激波形的电压值，以解决负载阻抗变化时引起的不稳定性问题；

（11）提高驱动能力和提升瞬态抗干扰的隔离输出电路，主要用于将前级电路和人体完全隔离，减小输出阻抗，提高驱动负载的能力，并具有保护被试安全作用；

（12）精确电流检测保护电路，其功能类似于保险丝，当电流值未超过所设定阈值时，电路正常记录和刺激，当电流在强外界干扰下发生瞬时电流大于10mA可能危害到人体的时候，及时切断次波形加到病人大脑，以保护病人安全；

（13）刺激通道开关电路以及外插式电极接口；其中，刺激通道开关电路用于控制4路颅内4通道的刺激，实施对脑深部刺激；电极接口电路，用于与植入到大脑的4段式电极外接延伸线插头接插。

2.根据权利要求1所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，对于颅内部电极LFPs信号的采集通道中，2路用于左脑电极上LFPs的记录，2路用于右脑植入式电极上LFPs的记录；其中，左右脑LFPs信号可以同时记录，或者分开独立记录；左侧2路通道或右侧2路通道在记录时候可以同时记录，或者独立记录1通道；由于使用4段式植入式电极，所以当左侧使用1通道记录时，使用2个触点，当左侧使用2通道记录时，使用4个触点，右侧亦然。

3.根据权利要求1所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，所述滤波通道开关电路，由颅内LFPs信号通过提供的滤波电路和开关通道做出选择的方式为：当信号干扰大且A/D高精度无法分辨出噪声和有用信号时，开启对应信号的记录通道连接滤波电路；滤波电路包括高通滤波和低通滤波，根据实际情况决定记录信号是否通过低通滤波或高通滤波；或者将任意记录通道选择低通滤波或高通滤波，或记录信号不通过滤波；都可通过滤波通道开关电路做出选择。

4.根据权利要求1所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，所述低噪声滤波电路将记录到的LFPs信号或颅外其他生理信号进行滤波，其流程为，记录到的LFPs信号先经过工频50Hz和60Hz滤波电路，再经过0.05Hz高通滤波，最后通过90Hz低通滤波或40Hz低通滤波器；颅外信号将经过工频50Hz和60Hz滤波电路以及通过或不通过0.05Hz高通滤波，此模块包括滤波器开关选择电路，板上0.05Hz高通滤波器有巴特沃斯滤波器、贝塞尔滤波器以及切比雪夫I型滤波器供切换选择；主要作用于刺激信号的低通滤波电路可对40Hz及以上或90Hz及以上的频率衰减予于去除。

5.根据权利要求1所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，所述精密采集记录A/D电路中采用AD1299芯片、两片AD1299芯片；AD1299芯片使外加晶振电路达到更加精确控制，使用两片AD1299增加采集通道达16路差分记录通道，根据需求，结合采集要求对颅内信号和颅外信号的记录通道做出自由选择。

6.根据权利要求5所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，所述CC3220作为协处理器，将通过1条SPI串行线同时采集2片精密转换芯片AD1299的数据，并利用自身的SD卡，把数据存储在SD卡中；并封装成数据协议，供STM32H7控制。

7.根据权利要求5所述的便携式闭环脑深部刺激器系统，其特征在于，所述刺激通道开关电路控制4路颅内4通道实施对脑深部刺激，包括：刺激通道开关选择左侧脑或右侧脑实施刺激，也可选择左侧脑和右侧脑同时实施刺激；刺激时刻有颅外参考电极做回路，参考电极左右脑各一路；刺激通道之间相互独立，可以任意组合进行刺激；且各通道的刺激波形可为任意一种波形，输出波形的频率和脉宽可调，正脉冲和负脉冲幅值可调。