CN109908474A - 一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，包括低频脉冲发生器和输入控制电路，所述低频脉冲发生器与电刺激电路之间为电性连接。本发明的有益效果是：该穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，通过线圈接收到体内脉冲发射器发出的信号,经过信号放大、比较、还原出脉冲发生器发出的调制信号,然后进行低通滤波,将信号解调,经过电平转换电路转换成RS‑232电平,输入到遥控器或手机串口，发射线圈振荡时,接收线圈会产生耦合信号,因此在发射电路的电平转换电路与接收电路的电平转换电路之间有发射保护电路,在信号发射时保护电路使电平转换电路的输出钳位在高电平,这样可以避免控制器信号发射引起遥控器或手机的错误接收。

Description

一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术

技术领域

本发明涉及神经内外科学、人体工学等技术领域，具体为一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术。

背景技术

昏迷是意识丧失的一种类型，是临床上的危重症。导致昏迷的原因分为颅内原因和颅外原因，颅内原因最常见于颅脑损伤、脑血管病、颅内感染等，颅外原因常见于心脏疾病、内分泌疾病、代谢性障碍、急性中毒、缺氧等疾病。昏迷的发生，提示患者的脑皮质功能发生了严重障碍。主要表现为完全意识丧失，随意运动消失，对外界的刺激的反应迟钝或丧失，但患者还有呼吸和心跳，现阶段多采用康复技术来进行康复治疗。

普通的康复技术无法进行遥控器和手机APP软件控制，导致其无法根据疗程进行合适的人工调整或自动调整刺激电流的强度和脉冲频率、幅度、宽度、时间等参数，造成治疗效果不够理想，并且也未设计刺激部位局部加热功能，导致在进行昏迷促醒电刺激时不可以在脖颈迷走神经处加热，无法产生温度可调的热效应、无法引起感觉纤维兴奋、无法加强局部血液循环，无法促使患者脑部血流增加等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，以解决上述背景技术中提出的普通的康复技术无法进行遥控器和手机APP软件控制，导致其无法根据疗程进行合适的人工调整或自动调整刺激电流的强度和脉冲频率、幅度、宽度、时间等参数，造成治疗效果不够理想，并且也未设计刺激部位局部加热功能，导致在进行昏迷促醒电刺激时不可以在脖颈迷走神经处加热，无法产生温度可调的热效应、无法引起感觉纤维兴奋、无法加强局部血液循环，无法促使患者脑部血流增加等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，包括低频脉冲发生器和输入控制电路，所述低频脉冲发生器与电刺激电路之间为电性连接，且低频脉冲发生器与通信电路之间为电性连接，所述输入控制电路与通信电路之间为电性连接。

优选的，所述低频脉冲发生器包括微控制器、接收模块、温度控制模块、电源模块和脉冲输出模块，所述微控制器与接收模块之间为电性连接，且微控制器的输出端子与温度控制模块的输入端子之间为电性连接，所述微控制器的输出端子接入电源模块的输入端子，且微控制器与脉冲输出模块之间为电性连接。

优选的，所述微控制器的型号为8位高性能单片机ATmega16。

优选的，所述微控制器经 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形并通过脉冲输出模块进行信号调理及其放大，且脉冲输出模块的放大信号经过A、B2电极输出。

优选的，所述温度控制模块包括加热线圈，且加热线圈采用恒流驱动。

优选的，所述输入控制电路包括信号发射电路、信号接收电路和电源电路。

优选的，所述通信电路控制接口主要有/RST、/SEN、SCLK、SDIO 和RCLK 等5个引脚，且/RST 用于软件复位、/SEN 上拉接电源或者下拉接地以决定Si472x的地址、SCLK、SDIO 分别作为IIC串行时钟和串行数据线与DSP或CPLD 通信，而且RCLK通过外部的晶振或通过DSP或CPLD的I/O输出提供给Si472x作为参考时钟。

优选的，所述电刺激电路包括三极管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D11、D12、D13D和14，VCC和GND，且其通过I/O 输出PWM 信号的电平高低控制电流的流向，实现电流的极性转换，且I/O74 为高电平时，其控制的三极管对Q2 和Q4 导通，电流从E1a 向E1r 流经电极；I/O73 为高电平时， 三极管对Q1、Q3 导通，电流从E1r 向E1a 流经电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过低频脉冲发生器的设置，电流刺激的脉冲输出参数、脉冲作用时间、电流强度以及输出温度由遥控器或手机APP软件控制，单片机读取设定值 ,自动调整参数并输出相应的 PWM 波形，经过放大或滤波，分别控制输出的电脉冲参数和温度值，并采集实际输出的温度值，形成闭环控制电路,实现温度的实时调节，同时微控制器采用8位高性能单片机ATmega16，ATmega16采用CMOS低功耗技 术，基于AVR的增强RISC结构，该单片机内嵌10位ADC和16位定时器\计数器,其中ADC可设置为单端或差分输入方式，定时器具备PWM和预分频功能 ,因此设计系统时不再需要独立的A/D转换芯片，ATmega16片内集成有可编程电路，设计有专用的片内振荡电路 ,工作稳定可靠，利用监测系统运行，可以有效提高仪器的安全性和可靠性，并且单片机根据软件代码中的特定算法，以及外部输入的低频电脉冲参数 ,自动计算并设置片内定时器模块的控制寄存器 ,由单片机的相应 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形；PWM波形由脉冲输出模块进行信号调理和放大之后 ,通过与人体接触的电极 ,输出到需要进行电刺激迷走神经部位电路中PWM2a和PWM2b是由单片机输出的PWM脉冲信号； 信号经过调理和放大之后 ,通过A、B2个电极输出；VCC是电源模块提供的高压直流电源，而且单片机产生的PWM波形 ,经过低通滤波变换为直流电压，电压幅度随 PWM的占空比线性变化，该直流电压加载到比较器的同相输入端，与采样电阻R0两端的反馈电压进行比较，由比较器的输出电压控制场效应管IRF540 ，改变PWM波形的占空比，即可调节场效应管IRF540的栅极控制电压，从而调节恒流输出的电流大小，由于比较器引入了R0 的电压负反馈，电路可根据输出电流的变化，自动进行调节，保持输出电流的恒定，为了提高滤波质量，采用同相比例放大器和 RC 滤波构成二阶巴特沃思有源低通滤波电路 ,经实际测试其滤波效果完全满足仪器需求。

2、本发明通过输入控制电路的设置，可将遥控器或手机发出的控制信号通过2ASK调制后用线圈发射, 同时通过接收线圈耦合到体内脉冲发生器发出的调制信号, 解调后传递给遥控器或手机，遥控器或手机发出的信号电压为RS-232电平,由电平转换电路转换为TTL电平,控制振荡器振荡或停止,进行2ASK调制, 振荡器的输出信号经过驱动和功率放大后, 通过线圈发射出去，线圈接收到体内脉冲发射器发出的信号,经过信号放大、比较、还原出脉冲发生器发出的调制信号,然后进行低通滤波,将信号解调, 经过电平转换电路转换成RS-232电平,输入到遥控器或手机串口，由于发射线圈振荡时,接收线圈会产生耦合信号,因此在发射电路的电平转换电路与接收电路的电平转换电路之间有发射保护电路,在信号发射时保护电路使电平转换电路的输出钳位在高电平, 这样可以避免控制器信号发射引起遥控器或手机的错误接收，电池通过开关控制电路,经过电压变换电路,产生+10V和±5V电压,为信号发射与接收电路供电，开关控制电路可使电池输出经过一定延时后自动关断, 并可在串口有数据发出时被唤醒，自动打开电池输出。

3、本发明通过通信电路的设置，为Si472x 实现信号无线发射、接收的电路，发射和接收电路的区别就在于FMI 和TXO 这2个天线的设计，无线发射部分通过配置相关的寄存器将多通道缓冲串口McBSP0的2个引脚BCLKX0和BFSX0配置为通用I/O口，进而利用其模拟IIC 总线，基于软件编程实现无线信号的发射，无线接收利用CPLD模拟IIC总线对接收模块进行寄存器配置，对于无线发射、接收模块有很多芯片可供选择，原理上大同小异，若使用nRF2401，只需按照其通讯协议配置相应的寄存器即可。

4、本发明通过电刺激电路的设置，根据生物体组织的特点和功能性电刺激的安全要求，神经刺激电路产生的电流必须是恒流且满足电荷平衡，为此，本方案设计了恒流输出电路，使得电极处的生物体组织负载阻抗在一定范围变化时保持恒定电流输出，同时也满足了神经组织去极化的要求，防止电刺激电荷积淀引起的极化损伤，蓝牙（RF）无线接收模块接收的信号在处理器XC95144XL中进行PWM 调制处理，对应通道的控制信号（频率、幅度、宽度、极性等）以PWM脉冲的方式输出，脉冲宽度代表刺激幅度，电流的流向表征刺激电流极性，由XC95144XL 的I/O 输出相应通道的PWM脉冲控制电流输出电路产生双相电流脉冲用以刺激，通过软件控制，可以使产生的脉冲频率、宽度和幅度完全一致，这样在电极E1r 和E1a 之间就形成了正、负双相脉冲，控制相应2个通道电极的刺激电流大小及流向，由于电场分布可在2个电极间形成不同的刺激点，即形成“虚拟通道”，该电流刺激策略有待进一步研究和完善，本电流刺激电路与常用的D/A 数模转换器和二级运算放大器构成的压控恒流源电路不同，直接利用PWM调制和H桥式驱动电路来实现恒流刺激，控制简单，降低了设计成本的同时也降低了系统功耗。

附图说明

图1为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的系统电路结构；

图2为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的低频脉冲发生器硬件电路图；

图3为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的脉冲输出模块电路图；

图4为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的滤波和恒流模块图；

图5为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的输入控制电路模块图；

图6为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的通信电路模块电路图；

图7为本发明一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术的电刺激输出电路图。

图中：1-低频脉冲发生器；2-电刺激电路；3-通信电路；4-输入控制电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，包括低频脉冲发生器1、电刺激电路2、通信电路3和输入控制电路4，低频脉冲发生器1与电刺激电路2之间为电性连接，且低频脉冲发生器1与通信电路3之间为电性连接，输入控制电路4与通信电路3之间为电性连接。

实例一：

低频脉冲发生器1包括微控制器、接收模块、温度控制模块、电源模块和脉冲输出模块，微控制器与接收模块之间为电性连接，且微控制器的输出端子与温度控制模块的输入端子之间为电性连接，微控制器的输出端子接入电源模块的输入端子，且微控制器与脉冲输出模块之间为电性连接，电流刺激的脉冲输出参数、脉冲作用时间、电流强度以及输出温度由遥控器或手机APP软件控制。单片机读取设定值 ,自动调整参数并输出相应的 PWM 波形，经过放大或滤波，分别控制输出的电脉冲参数和温度值。并采集实际输出的温度值，形成闭环控制电路,实现温度的实时调节；

微控制器1的型号为8位高性能单片机ATmega16，微控制器采用8位高性能单片机ATmega16。ATmega16采用CMOS低功耗技 术，基于AVR的增强RISC结构。该单片机内嵌10位ADC和16位定时器\计数器,其中ADC可设置为单端或差分输入方式，定时器具备PWM和预分频功能 ,因此设计系统时不再需要独立的A/D转换芯片。ATmega16片内集成有可编程电路，设计有专用的片内振荡电路 ,工作稳定可靠，利用监测系统运行，可以有效提高仪器的安全性和可靠性；

微控制器1经 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形并通过脉冲输出模块5进行信号调理及其放大，且脉冲输出模块5的放大信号经过A、B2电极输出，单片机根据软件代码中的特定算法，以及外部输入的低频电脉冲参数 ,自动计算并设置片内定时器模块的控制寄存器,由单片机的相应 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形；PWM波形由脉冲输出模块进行信号调理和放大之后 ,通过与人体接触的电极 ,输出到需要进行电刺激迷走神经部位，电路中PWM2a和PWM2b是由单片机输出的PWM脉冲信号； 信号经过调理和放大之后 ,通过A、B2个电极输出；VCC是电源模块提供的高压直流电源；

温度控制模块3包括加热线圈，且加热线圈采用恒流驱动，单片机产生的PWM波形 ,经过低通滤波变换为直流电压，电压幅度随 PWM 的占空比线性变化。该直流电压加载到比较器的同相输入端，与采样电阻R0两端的反馈电压进行比较，由比较器的输出电压控制场效应管IRF540 。改变PWM波形的占空比，即可调节场效应管IRF540的栅极控制电压，从而调节恒流输出的电流大小。由于比较器引入了R0 的电压负反馈，电路可根据输出电流的变化，自动进行调节，保持输出电流的恒定，为了提高滤波质量，采用同相比例放大器和 RC 滤波构成二阶巴特沃 有源低通滤波电路 ,经实际测试其滤波效果完全满足仪器需求；

输入控制电路4包括信号发射电路、信号接收电路和电源电路，输入控制电路主要包含3部分:信号发射电路、信号接收电路和电源电路, 其主要功能是将遥控器或手机发出的控制信号通过2ASK调制后用线圈发射, 同时通过接收线圈耦合到体内脉冲发生器发出的调制信号, 解调后传递给遥控器或手机。

a)信号发射电路: 遥控器或手机发出的信号电压为RS-232电平,由电平转换电路转换为TTL电平,控制振荡器振荡或停止,进行2ASK调制, 振荡器的输出信号经过驱动和功率放大后, 通过线圈发射出去。

b)信号接收电路:线圈接收到体内脉冲发射器发出的信号,经过信号放大、比较、还原出脉冲发生器发出的调制信号,然后进行低通滤波,将信号解调, 经过电平转换电路转换成RS-232电平,输入到遥控器或手机串口。由于发射线圈振荡时,接收线圈会产生耦合信号,因此在发射电路的电平转换电路与接收电路的电平转换电路之间有发射保护电路,在信号发射时保护电路使电平转换电路的输出钳位在高电平, 这样可以避免控制器信号发射引起遥控器或手机的错误接收。

电源电路:电池通过开关控制电路,经过电压变换电路,产生+10V和±5V电压,为信号发射与接收电路供电。开关控制电路可使电池输出经过一定延时后自动关断, 并可在串口有数据发出时被唤醒，自动打开电池输出；

通信电路3控制接口主要有/RST、/SEN、SCLK、SDIO 和RCLK 等5个引脚，且/RST 用于软件复位、/SEN 上拉接电源或者下拉接地以决定Si472x的地址、SCLK、SDIO 分别作为IIC串行时钟和串行数据线与DSP或CPLD 通信，而且RCLK通过外部的晶振或通过DSP或CPLD的I/O输出提供给Si472x作为参考时钟，无线发射部分通过配置相关的寄存器将多通道缓冲串口McBSP0的2个引脚BCLKX0和BFSX0配置为通用I/O口，进而利用其模拟IIC 总线，基于软件编程实现无线信号的发射，无线接收利用CPLD模拟IIC总线对接收模块进行寄存器配置。对于无线发射、接收模块有很多芯片可供选择，原理上大同小异，若使用nRF2401，只需按照其通讯协议配置相应的寄存器即可；

电刺激电路2包括三极管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D11、D12、D13D和14，VCC和GND，且其通过I/O 输出PWM 信号的电平高低控制电流的流向，实现电流的极性转换，且I/O74 为高电平时，其控制的三极管对Q2 和Q4 导通，电流从E1a 向E1r 流经电极；I/O73 为高电平时，三极管对Q1、Q3 导通，电流从E1r 向E1a 流经电极，根据生物体组织的特点和功能性电刺激的安全要求，神经刺激电路产生的电流必须是恒流且满足电荷平衡。为此，本方案设计了恒流输出电路，使得电极处的生物体组织负载阻抗在一定范围变化时保持恒定电流输出，同时也满足了神经组织去极化的要求，防止电刺激电荷积淀引起的极化损伤。蓝牙RF无线接收模块接收的信号在处理器XC95144XL中进行PWM 调制处理。对应通道的控制信号频率、幅度、宽度、极性等以PWM脉冲的方式输出，脉冲宽度代表刺激幅度，电流的流向表征刺激电流极性。由XC95144XL 的I/O 输出相应通道的PWM脉冲控制电流输出电路产生双相电流脉冲用以刺激，通过软件控制，可以使产生的脉冲频率、宽度和幅度完全一致，这样在电极E1r和E1a 之间就形成了正、负双相脉冲。控制相应2个通道电极的刺激电流大小及流向，由于电场分布可在2个电极间形成不同的刺激点，即形成“虚拟通道”，该电流刺激策略有待进一步研究和完善。本电流刺激电路与常用的D/A 数模转换器和二级运算放大器构成的压控恒流源电路不同，直接利用PWM调制和H桥式驱动电路来实现恒流刺激，控制简单，降低了设计成本的同时也降低了系统功耗；

实例二：

本系统低频电脉冲发生器在2kΩ模拟人体纯电阻负载状态下 ,电极输出电脉冲仿真波形如图1所示。图中通道1和通道2的波形为脉冲输出模块的两路相位相差180°的PWM制脉冲 ,频率50Hz ,幅度5V。位于显示区最上方的Math波形为脉冲输出模块所输出的极性交替变化的脉冲波形，幅度为36 V。采用数字存储示波器Tektronix TDS2012，对实际使用中的低频电脉冲发生器进行了测试 ,低频脉冲发生器电极输出的电脉冲波形如图7所示。图中显示区下方两路波形 ,是由示波器通道1和通道2输入的2个电极独立的波形。显示区最上端即为2个电极之间的波形,采用示波器CH12C H2的Math 能得到,与仿真结果相同。电刺激在试用过程中,由于用户的耐受性各不相同，因此电极输出的脉冲幅度、宽度、电流强度等可以根据患者情况进行调整。通过测试，对昏迷患者在电刺激促醒应用中能明显改善患者的脑功能，提高脑病灶的局部血流量，抑制β-EP 的释放，逆转其对中枢神经系统的抑制，促进脑脊液中多巴胺及乙酰胆碱含量明显增加，从而起到促醒作用；

实例三：

电刺激迷走神经昏迷促醒和康复的应用于护颈枕内，其枕的左侧内面紧贴脖颈迷走神经处嵌置正负两个电极片，枕头内置低频脉冲发生器；

1)将低频脉冲发生器、传导线和电极固定在护颈枕中，电极片垂直并排固定在护颈枕的左内侧臂，通电调试并拷机一定时间无问题并检测合格后方可使用。

2)将护颈枕戴到患者脖子上，将电极片贴在左脖颈迷走神经皮肤表面，可以通过调节护颈枕松紧带使电极片吻合地贴紧。患者呼吸等正常后可以开始使用。

3)通过遥控器或手机APP软件控制系统工作，此时，脉冲发生器产生电刺激脉冲刺激迷走神经。根据不同患者的情况可以调整刺激电流的强度和脉冲频率、幅度、宽度、时间等参数，还可设定好治疗时间、参数等程序，系统自动工作。

4)本系统可以通过手机APP软件并连接医院HIS信息管理系统、局域网、互联网可实时与手机屏幕、电脑以及远程终端查看病人昏迷促醒情况、指导治疗方案并根据需要干预和控制治疗。

5)在电刺激工作中途需要改变治疗方案可不停机通过遥控器或手机APP软件调整刺激电流有关参数。

当需要停止治疗或遇到突发情况时可通过遥控器或手机APP软件关断系统，系统立刻停止工作；

综上，该穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，使用时，电流刺激的脉冲输出参数、脉冲作用时间、电流强度以及输出温度由遥控器或手机APP软件控制，单片机读取设定值 ,自动调整参数并输出相应的 PWM 波形，经过放大或滤波，分别控制输出的电脉冲参数和温度值，并采集实际输出的温度值，形成闭环控制电路,实现温度的实时调节，同时微控制器采用8位高性能单片机ATmega16，ATmega16采用CMOS低功耗技 术，基于AVR的增强RISC结构，该单片机内嵌10位ADC和16位定时器\计数器,其中ADC可设置为单端或差分输入方式，定时器具备PWM和预分频功能 ,因此设计系统时不再需要独立的A/D转换芯片，ATmega16片内集成有可编程电路，设计有专用的片内振荡电路 ,工作稳定可靠，利用监测系统运行，可以有效提高仪器的安全性和可靠性，并且单片机根据软件代码中的特定算法，以及外部输入的低频电脉冲参数 ,自动计算并设置片内定时器模块的控制寄存器 ,由单片机的相应 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形；PWM波形由脉冲输出模块进行信号调理和放大之后 ,通过与人体接触的电极 ,输出到需要进行电刺激迷走神经部位电路中PWM2a和PWM2b是由单片机输出的PWM脉冲信号； 信号经过调理和放大之后 ,通过A、B2个电极输出；VCC是电源模块提供的高压直流电源，而且单片机产生的PWM波形 ,经过低通滤波变换为直流电压，电压幅度随 PWM 的占空比线性变化，该直流电压加载到比较器的同相输入端，与采样电阻R0两端的反馈电压进行比较，由比较器的输出电压控制场效应管IRF540 ，改变PWM波形的占空比，即可调节场效应管IRF540的栅极控制电压，从而调节恒流输出的电流大小，由于比较器引入了R0 的电压负反馈，电路可根据输出电流的变化，自动进行调节，保持输出电流的恒定，为了提高滤波质量，采用同相比例放大器和 RC 滤波构成二阶巴特沃思有源低通滤波电路 ,经实际测试其滤波效果完全满足仪器需求，可将遥控器或手机发出的控制信号通过2ASK调制后用线圈发射, 同时通过接收线圈耦合到体内脉冲发生器发出的调制信号, 解调后传递给遥控器或手机，遥控器或手机发出的信号电压为RS-232电平,由电平转换电路转换为TTL电平,控制振荡器振荡或停止,进行2ASK调制, 振荡器的输出信号经过驱动和功率放大后, 通过线圈发射出去，线圈接收到体内脉冲发射器发出的信号,经过信号放大、比较、 还原出脉冲发生器发出的调制信号,然后进行低通滤波,将信号解调, 经过电平转换电路转换成RS-232电平,输入到遥控器或手机串口，由于发射线圈振荡时,接收线圈会产生耦合信号,因此在发射电路的电平转换电路与接收电路的电平转换电路之间有发射保护电路,在信号发射时保护电路使电平转换电路的输出钳位在高电平,这样可以避免控制器信号发射引起遥控器或手机的错误接收，电池通过开关控制电路,经过电压变换电路,产生+10V和±5V电压,为信号发射与接收电路供电，开关控制电路可使电池输出经过一定延时后自动关断, 并可在串口有数据发出时被唤醒，自动打开电池输出，为Si472x 实现信号无线发射、接收的电路，发射和接收电路的区别就在于FMI 和TXO 这2个天线的设计，无线发射部分通过配置相关的寄存器将多通道缓冲串口McBSP0的2个引脚BCLKX0和BFSX0配置为通用I/O口，进而利用其模拟IIC 总线，基于软件编程实现无线信号的发射，无线接收利用CPLD模拟IIC总线对接收模块进行寄存器配置，对于无线发射、接收模块有很多芯片可供选择，原理上大同小异，若使用nRF2401，只需按照其通讯协议配置相应的寄存器即可，根据生物体组织的特点和功能性电刺激的安全要求，神经刺激电路产生的电流必须是恒流且满足电荷平衡，为此，本方案设计了恒流输出电路，使得电极处的生物体组织负载阻抗在一定范围变化时保持恒定电流输出，同时也满足了神经组织去极化的要求，防止电刺激电荷积淀引起的极化损伤，蓝牙RF无线接收模块接收的信号在处理器XC95144XL中进行PWM 调制处理，对应通道的控制信号频率、幅度、宽度、极性等以PWM脉冲的方式输出，脉冲宽度代表刺激幅度，电流的流向表征刺激电流极性，由XC95144XL 的I/O输出相应通道的PWM脉冲控制电流输出电路产生双相电流脉冲用以刺激，通过软件控制，可以使产生的脉冲频率、宽度和幅度完全一致，这样在电极E1r 和E1a 之间就形成了正、负双相脉冲，控制相应2个通道电极的刺激电流大小及流向，由于电场分布可在2个电极间形成不同的刺激点，即形成“虚拟通道”，该电流刺激策略有待进一步研究和完善，本电流刺激电路与常用的D/A 数模转换器和二级运算放大器构成的压控恒流源电路不同，直接利用PWM调制和H桥式驱动电路来实现恒流刺激，控制简单，降低了设计成本的同时也降低了系统功耗。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，包括低频脉冲发生器（1）和输入控制电路（4），其特征在于：所述低频脉冲发生器（1）与电刺激电路（2）之间为电性连接，且低频脉冲发生器（1）与通信电路（3）之间为电性连接，所述输入控制电路（4）与通信电路（3）之间为电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述低频脉冲发生器（1）包括微控制器、接收模块、温度控制模块、电源模块和脉冲输出模块，所述微控制器与接收模块之间为电性连接，且微控制器的输出端子与温度控制模块的输入端子之间为电性连接，所述微控制器的输出端子接入电源模块的输入端子，且微控制器与脉冲输出模块之间为电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述微控制器（1）的型号为8位高性能单片机ATmega16。

4.根据权利要求2所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述微控制器（1）经 I/ O 口输出符合要求的PWM脉冲波形并通过脉冲输出模块（5）进行信号调理及其放大，且脉冲输出模块（5）的放大信号经过A、B2电极输出。

5.根据权利要求1所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述温度控制模块（3）包括加热线圈，且加热线圈采用恒流驱动。

6.根据权利要求1所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述输入控制电路（4）包括信号发射电路、信号接收电路和电源电路。

7.根据权利要求1所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述通信电路（3）控制接口主要有/RST、/SEN、SCLK、SDIO 和RCLK 等5个引脚，且/RST用于软件复位、/SEN 上拉接电源或者下拉接地以决定Si472x的地址、SCLK、SDIO 分别作为IIC串行时钟和串行数据线与DSP或CPLD 通信，而且RCLK通过外部的晶振或通过DSP或CPLD的I/O输出提供给Si472x作为参考时钟。

8.根据权利要求1所述的一种穿戴式电刺激走神经昏迷促醒和康复系统技术，其特征在于：所述电刺激电路（2）包括三极管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D11、D12、D13D和14，VCC和GND，且其通过I/O 输出PWM 信号的电平高低控制电流的流向，实现电流的极性转换，且I/O74为高电平时，其控制的三极管对Q2 和Q4 导通，电流从E1a 向E1r 流经电极；I/O73 为高电平时， 三极管对Q1、Q3 导通，电流从E1r 向E1a 流经电极。