CN110075422A - 具备实时保护功能的生物刺激器 - Google Patents

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朱宏
方洪
牟毅
文举江
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Abstract

本发明公开了具备实时保护功能的生物刺激器，包括控制器MCU1、保护模块MCU2、信号采集模块MCU3和电源充电模块，控制器MCU1连接有通信模块、报警自检模块、输出模块、用户输入/输出模块和存储模块；所述信号采集模块MCU3与控制器MCU1相连，所述保护模块MCU2与输出模块相连，输出模块还连接有升压模块。本发明具备三个同时运行的MCU，通过几个模块的交互作用，达到多重保护的效果，避免刺激器出现故障，其刺激电信号输出紊乱而产生过度刺激。

Description

具备实时保护功能的生物刺激器
技术领域
本发明涉及生物刺激器领域，具体涉及具备实时保护功能的生物刺激器。
背景技术
现有的生物刺激器的工作由设定的程序进行控制，刺激方式常采用恒定电压的电刺激信号完成生物刺激，少量的刺激器采用恒定电流的电信号完成生物刺激。此类刺激器当其发生故障的时候，其刺激电信号输出可能紊乱，出现过度刺激的危险情况，过度刺激如果发生在失去意识的生物体上，危害将是不可逆转的。对此，亟待发明一种具备保护功能的刺激器来解决以上问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的生物刺激器发生故障的时候，其刺激电信号输出可能紊乱，出现过度刺激的危险情况的问题，目的在于提供具备实时保护功能的生物刺激器，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
具备实时保护功能的生物刺激器，包括控制器MCU1、保护模块MCU2、信号采集模块MCU3和电源充电模块，控制器MCU1连接有通信模块、报警自检模块、输出模块、用户输入/输出模块和存储模块；
所述信号采集模块MCU3与控制器MCU1相连，所述保护模块MCU2与输出模块相连，输出模块还连接有升压模块；
控制器MCU1用于控制刺激器的工作流程；
保护模块MCU2用于检测输出电压、输出电流及输出刺激时间，并反馈状态信息，根据规定参数来判定是否符合控制器MCU1设定的数值，是否继续输出；
信号采集模块MCU3用于监控刺激器附属电路的电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较；
电源充电模块用于供电；
通信模块用于实时上传设备的工作状态；
报警自检模块用于进行自我检查报警；
输出模块和升压模块用于对外输出电压；
用户输入/输出模块用于人工操作；
存储模块用于记录设备的工作日志和信号采集模块检测到的信息。
本刺激器具备三个同时运行的MCU，控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3，一旦保护模块MCU2检测到的输出电压、输出电流及输出刺激时间中任何一项参数超出设定值，MCU2将停止电压和电流输出，防止刺激器过负荷运行。只有在以上参数符合设定数值时，刺激器才能正常工作。
信号采集模块MCU3监控刺激器附属电路的电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态等电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较，只有在附属电路参数在正常范围内，控制器MCU1才能正常进行刺激流程的工作。
控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系，如果发现控制器MCU1出现故障或者不在设定范围内工作的时候，则令设备停止工作，并由报警自检模块进行自我检查报警。
通过几个模块的交互作用，达到多重保护的效果，避免刺激器出现故障，其刺激电信号输出紊乱而产生过度刺激。
进一步地，所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系。
进一步地，所述通信模块采用蓝牙或射频或WIFI通信传输方式，连接上位主机，但不仅限于上述通信传输方式。
进一步地，所述保护模块MCU2用于分析被刺激物体的电压、电流、阻抗信息，但不仅限于上述信息。
进一步地，所述信号采集模块MCU3用于采集EEG、ECG、EMG、温度、湿度、压力和移位、电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态的信号，但不仅限于上述信号。
进一步地，所述升压模块对外提供输出的电压为12-350V。
进一步地，所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3采用CPLD复杂可编程逻辑电路，其作用是基于其强大的可编程逻辑功能，利用CPLD单次触发、端口互锁、分析报警信息并自动关闭或打开设备输出信号的特点，再次增加一重保护。
进一步地，所述CPLD复杂可编程逻辑电路包括电刺激单元、刺激反馈单元和显示键盘单元；
所述控制器MCU1与电刺激单元连通，保护模块MCU2与刺激反馈单元连通，信号采集模块MCU3与显示键盘单元连通；
所述电刺激单元连接有电脉冲电路，且通过高压电极接口1连接电极H，通过低压电极接口2连接电极L，电极接口1和电极接口2均连接到监测电路上，监测电路与刺激反馈单元连通；
所述显示键盘单元连接有键盘电路、显示电路和监测电路。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明具备实时保护功能的生物刺激器，信号采集模块MCU3监控刺激器附属电路的电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态等电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较，只有在附属电路参数在正常范围内，控制器MCU1才能正常进行刺激流程的工作。
2、本发明具备实时保护功能的生物刺激器，信号采集模块MCU3监控刺激器附属电路的电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态等电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较，只有在附属电路参数在正常范围内，控制器MCU1才能正常进行刺激流程的工作。
3、本发明具备实时保护功能的生物刺激器，控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系，如果发现控制器MCU1出现故障或者不在设定范围内工作的时候，则令设备停止工作，并由报警自检模块进行自我检查报警。
4、本发明具备实时保护功能的生物刺激器，通过几个模块的交互作用，达到多重保护的效果，避免刺激器出现故障，其刺激电信号输出紊乱而产生过度刺激。
5、本发明具备实时保护功能的生物刺激器，可采用CPLD复杂可编程逻辑电路，其作用是基于其强大的可编程逻辑功能，利用CPLD单次触发、端口互锁、分析报警信息并自动关闭或打开设备输出信号的特点，再次增加一重保护。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明CPLD可编程逻辑电路图；
图3为本发明控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明具备实时保护功能的生物刺激器，包括控制器MCU1、保护模块MCU2、信号采集模块MCU3和电源充电模块，控制器MCU1连接有通信模块、报警自检模块、输出模块、用户输入/输出模块和存储模块；
所述信号采集模块MCU3与控制器MCU1相连，所述保护模块MCU2与输出模块相连，输出模块还连接有升压模块；
控制器MCU1用于控制刺激器的工作流程；
保护模块MCU2用于检测输出电压、输出电流及输出刺激时间，并反馈状态信息，根据规定参数来判定是否符合控制器MCU1设定的数值，是否继续输出；
信号采集模块MCU3用于监控刺激器附属电路的电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较；
电源充电模块用于供电；
通信模块用于实时上传设备的工作状态；
报警自检模块用于进行自我检查报警；
输出模块和升压模块用于对外输出电压；
用户输入/输出模块用于人工操作；
存储模块用于记录设备的工作日志和信号采集模块检测到的信息。
本刺激器具备三个同时运行的MCU，控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3，一旦保护模块MCU2检测到的输出电压、输出电流及输出刺激时间中任何一项参数超出设定值，MCU2将停止电压和电流输出，防止刺激器过负荷运行。只有在以上参数符合设定数值时，刺激器才能正常工作。
信号采集模块MCU3监控刺激器附属电路的电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态等电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较，只有在附属电路参数在正常范围内，控制器MCU1才能正常进行刺激流程的工作。
控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系，如果发现控制器MCU1出现故障或者不在设定范围内工作的时候，则令设备停止工作，并由报警自检模块进行自我检查报警。
通过几个模块的交互作用，达到多重保护的效果，避免刺激器出现故障，其刺激电信号输出紊乱而产生过度刺激。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，对本发明作出的进一步改进。
如图1所示，本发明具备实时保护功能的生物刺激器，所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系。
作为本实施例的优选实施方式，所述通信模块采用蓝牙或射频或WIFI通信传输方式，连接上位主机，但不仅限于上述通信传输方式；所述保护模块MCU2用于分析被刺激物体的电压、电流、阻抗信息，但不仅限于上述信息；所述信号采集模块MCU3用于采集EEG、ECG、EMG、温度、湿度、压力和移位、电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态的信号，但不仅限于上述信号；所述升压模块对外提供输出的电压为12-350V；所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3采用CPLD复杂可编程逻辑电路，其作用是基于其强大的可编程逻辑功能，利用CPLD单次触发、端口互锁、分析报警信息并自动关闭或打开设备输出信号的特点，再次增加一重保护。
如图2所示，所述CPLD复杂可编程逻辑电路包括电刺激单元、刺激反馈单元和显示键盘单元；
所述控制器MCU1与电刺激单元连通，保护模块MCU2与刺激反馈单元连通，信号采集模块MCU3与显示键盘单元连通；
所述电刺激单元连接有电脉冲电路，且通过高压电极接口1连接电极H，通过低压电极接口2连接电极L，电极接口1和电极接口2均连接到监测电路上，监测电路与刺激反馈单元连通；
所述显示键盘单元连接有键盘电路、显示电路和监测电路。
如图3所示，本发明刺激器的控制流程如下：
a)刺激器开机，系统自检，若自检合格，则系统运行，若自检不合格，则关机待检；
b)开始按键检测，检测通过则确认刺激，并输入参数，若按键检测不通过，则重新进行按键检测；
c)开始判定设定参数是否合理，若合理，则进行配置参数，若不合理，则回到按键检测步骤；
d)判断自检整定结果是否达标，若达标，则进行刺激，若不达标，则回到按键检测步骤；
e)判断自检刺激过程是否达标，若达标，则判断刺激流程是否结束，结束则停止刺激，并记录各个参数，若不结束，则继续判断自检刺激过程是否达标，若自检刺激过程不达标，则直接停止刺激，并记录各个参数，记录完成之后重新回到按键检测步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，包括控制器MCU1、保护模块MCU2、信号采集模块MCU3和电源充电模块，控制器MCU1连接有通信模块、报警自检模块、输出模块、用户输入/输出模块和存储模块；
所述信号采集模块MCU3与控制器MCU1相连，所述保护模块MCU2与输出模块相连，输出模块还连接有升压模块；
控制器MCU1用于控制刺激器的工作流程；
保护模块MCU2用于检测输出电压、输出电流及输出刺激时间，并反馈状态信息，根据规定参数来判定是否符合控制器MCU1设定的数值，是否继续输出；
信号采集模块MCU3用于监控刺激器附属电路的电路运行状态，并反馈回控制器MCU1进行比较；
电源充电模块用于供电；
通信模块用于实时上传设备的工作状态；
报警自检模块用于进行自我检查报警；
输出模块和升压模块用于对外输出电压；
用户输入/输出模块用于人工操作；
存储模块用于记录设备的工作日志和信号采集模块检测到的信息。
2.根据权利要求1所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3之间采用串口信息相互交换的应答关系。
3.根据权利要求1所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述通信模块采用蓝牙或射频或WIFI通信传输方式，连接上位主机。
4.根据权利要求1所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述保护模块MCU2用于分析被刺激物体的电压、电流、阻抗信息。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述信号采集模块MCU3用于采集EEG、ECG、EMG、温度、湿度、压力和移位、电源逆变器运行参数、升压电路参数、开关状态的信号。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述升压模块对外提供输出的电压为12-350V。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述控制器MCU1、保护模块MCU2和信号采集模块MCU3采用CPLD复杂可编程逻辑电路。
8.根据权利要求7所述的具备实时保护功能的生物刺激器，其特征在于，所述CPLD复杂可编程逻辑电路包括电刺激单元、刺激反馈单元和显示键盘单元；
所述控制器MCU1与电刺激单元连通，保护模块MCU2与刺激反馈单元连通，信号采集模块MCU3与显示键盘单元连通；
所述电刺激单元连接有电脉冲电路，且通过高压电极接口1连接电极H，通过低压电极接口2连接电极L，电极接口1和电极接口2均连接到监测电路上，监测电路与刺激反馈单元连通；
所述显示键盘单元连接有键盘电路、显示电路和监测电路。
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