CN114451901A - 脑部医疗分析装置以及控制单元 - Google Patents

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常月妍
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Abstract

本申请公开了一种脑部医疗分析装置以及控制单元，脑部医疗分析装置包括：控制单元，其具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端；脑深部电极，其经由延伸导线连接于电极连接端；处理器，其连接于控制连接端，并向控制单元输出控制信号；刺激信号发生单元，其连接于第一选择连接端，并经由脑深部电极输出对脑部进行刺激的电刺激信号；以及信号采集单元，其连接于第二选择连接端，并经由脑深部电极采集脑电信号，控制单元根据控制信号来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态。本申请能够方便地对脑部进行电刺激和信号采集，且能够同时进行电刺激和信号采集。

Description

脑部医疗分析装置以及控制单元
技术领域
本申请涉及植入式医疗设备的技术领域，更具体而言涉及一种能够实现脑深部电刺激和脑电信号采集的脑部医疗分析装置和控制单元。
背景技术
对患者脑部进行电刺激的脑深部电刺激疗法在治疗帕金森病、癫痫等神经系统疾病方面有很好的效果。患者在植入脑深部电极后，医生可以方便的进行脑深部电刺激，并调整刺激参数。然而，如何选择合适的刺激点以及如何选择合适的刺激参数，目前缺乏有效的确定方法。
脑电信号不仅可以用于提取特征异常电位以更好表征患者疾病的电生理改变，而且在调节患者脑深部参数，改善治疗效果也有十分重要的意义。然而，现有的脑电信号采集设备比较单一，只可以支持自身产品进行脑电信号采集，这不利于后期的数据分析。
即，现有的医疗设备无法方便的采集患者脑电信号，更无法做到同时进行电刺激和信号采集。
发明内容
本申请的目的在于提供一种能够方便地采集患者脑电信号，且能够同时进行电刺激和信号采集的脑部医疗分析装置和控制单元。
本申请的目的采用以下技术方案实现：
第一方面，本申请提供了一种脑部医疗分析装置，包括：
控制单元，所述控制单元具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端；
脑深部电极，所述脑深部电极经由延伸导线连接于所述电极连接端；
处理器，所述处理器连接于所述控制连接端，并向所述控制单元输出控制信号；
刺激信号发生单元，所述刺激信号发生单元连接于所述第一选择连接端，并经由所述脑深部电极输出对脑部进行刺激的电刺激信号；以及
信号采集单元，所述信号采集单元连接于所述第二选择连接端，并经由所述脑深部电极采集脑电信号，
所述控制单元根据所述控制信号来控制所述第一选择连接端与所述电极连接端的接通状态以及所述第二选择连接端与所述电极连接端的接通状态。
该技术方案的有益效果在于，利用控制单元，能够方便地改变第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态，从而能够方便地改变脑深部电极与刺激信号发生单元的连接状态以及脑深部电极与信号采集单元的连接状态，能够方便地对脑部进行电刺激和信号采集，且能够同时进行电刺激和信号采集。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，
所述控制单元包括多个开关电路，各所述开关电路分别具有所述第一选择连接端的一个连接通道、所述第二选择连接端的一个连接通道、所述电极连接端的一个连接通道以及所述控制连接端的一个连接通道，
多个所述开关电路根据来自所述处理器的多路所述控制信号分别控制所述第一选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态以及所述第二选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态。
该技术方案的有益效果在于，通过设置多个开关电路，从而能够控制多个连接通道的接通状态，从而能够利用多个接通通道中的一部分接通通道进行电刺激，而利用另一部分接通通道进行信号采集，从而能够同时对脑部实现电刺激和信号采集。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，
多个所述开关电路根据多路所述控制信号分别切换为第一状态或第二状态，
在所述第一状态中，所述开关电路使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开，
在所述第二状态中，所述开关电路使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开。
该技术方案的有益效果在于，通过利用控制信号控制开关电路切换第一状态和第二状态，能够方便地切换各连接通道的接通状态。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，
所述开关电路包含两个晶体管以及两个光耦元器件，
两个所述晶体管的第一连接端分别成为所述第一选择连接端的一个连接通道和所述第二选择连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的第二连接端彼此连接而成为所述电极连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的控制端分别与两个所述光耦元器件的输出端相连，
两个所述光耦元器件的输入端成为所述控制连接端的一个连接通道，
所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换所述第一状态和所述第二状态。
该技术方案的有益效果在于，通过利用晶体管和光耦元器件来构成开关电路，保证了开关电路的有效性，从而能够确保脑部医疗分析装置的各连接通道的可靠性。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，
两个所述光耦元器件的输入端直接与所述处理器连接，所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
该技术方案的有益效果在于，通过程控信号直接控制两个光耦元器件，能够在确保部件可靠性的前提下减少部件个数，能够降低成本。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，两个所述光耦元器件的输入端经由反向驱动器与所述处理器连接，所述处理器的控制信号经由所述反向驱动器产生与所述控制信号相同电平的第一信号和与所述控制信号相反电平的第二信号，
所述第一信号和所述第二信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
该技术方案的有益效果在于，通过设置反向驱动器，提供了另一种开关电路的构成方式，能够可靠地实现对各连接通道的开关控制。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，所述处理器能够以第一控制方式和第二控制方式工作，
在以所述第一控制方式工作时，所述处理器发出多路控制信号，以控制多个所述开关电路中的一部分所述开关电路切换成第一状态，且控制多个所述开关电路中的另一部分所述开关电路切换成所述第二状态，
在以所述第二控制方式工作时，所述处理器发出多路控制信号控制所有的所述开关电路切换成所述第二状态。
该技术方案的有益效果在于，提供了两种控制方式，能够分别实现在进行脑部电刺激的同时收集例如是LFP信号的脑电信号以及在没有脑部电刺激的同时收集例如是LFP信号的脑电信号，通过对比有无电刺激时脑电信号的改变，从而能够研究不同疾病和脑部结构的电生理信号特征，对以后刺激触点的选择、电刺激参数的合理设置、闭环刺激、治疗效果评价等都有重大意义。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，所述处理器以规定周期进行循环控制，所述规定周期包括第一时长的第一控制方式和第二时长的第二控制方式。
该技术方案的有益效果在于，通过循环地以第一控制方式和第二控制方式进行控制，可以自动地不断重复收集有脑部电刺激时的脑电信号和没有脑部电刺激时的脑电信号，方便进行下一步分析研究。
在上述脑部医疗分析装置中，可以是，所述第一时长为60秒，所述第二时长为30秒。
该技术方案的有益效果在于，由此，能够确保电刺激的时长，能够充分确保电刺激的效果，并在每次电刺激之后都能够恰当地收集到脑电信号，能够更好地确定各种电刺激对脑部产生的效果。
第二方面，本申请提供了一种控制单元，其中，
所述控制单元具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端，且所述控制单元根据所述控制信号来控制所述第一选择连接端与所述电极连接端的接通状态以及所述第二选择连接端与所述电极连接端的接通状态。
在上述控制单元中，可以是，所述控制单元包括多个开关电路，各所述开关电路分别具有所述第一选择连接端的一个连接通道、所述第二选择连接端的一个连接通道、所述电极连接端的一个连接通道以及所述控制连接端的一个连接通道，
多个所述开关电路根据来自所述处理器的多路所述控制信号分别控制所述第一选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态以及所述第二选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态。
在上述控制单元中，可以是，多个所述开关电路根据多路所述控制信号分别切换为第一状态或第二状态，
在所述第一状态中，所述开关电路使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开，
在所述第二状态中，所述开关电路使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开。
在上述控制单元中，可以是，所述开关电路包含两个晶体管以及两个光耦元器件，
两个所述晶体管的第一连接端分别成为所述第一选择连接端的一个连接通道和所述第二选择连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的第二连接端彼此连接而成为所述电极连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的控制端分别与两个所述光耦元器件的输出端相连，
两个所述光耦元器件的输入端成为所述控制连接端的一个连接通道，
所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换所述第一状态和所述第二状态。
在上述控制单元中，可以是，两个所述光耦元器件的输入端直接与所述处理器连接，所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
在上述控制单元中，可以是，两个所述光耦元器件的输入端经由反向驱动器与所述处理器连接，所述处理器的控制信号经由所述反向驱动器产生与所述控制信号相同电平的第一信号和与所述控制信号相反电平的第二信号，
所述第一信号和所述第二信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
在上述控制单元中，可以是，所述处理器能够以第一控制方式和第二控制方式工作，
在以所述第一控制方式工作时，所述处理器发出多路控制信号，以控制多个所述开关电路中的一部分所述开关电路切换成第一状态，且控制多个所述开关电路中的另一部分所述开关电路切换成所述第二状态，
在上述控制单元中，可以是，所述处理器以规定周期进行循环控制，所述规定周期包括第一时长的第一控制方式和第二时长的第二控制方式。
在上述控制单元中，可以是，所述第一时长为60秒，所述第二时长为30秒。
通过上述脑部医疗分析装置和控制单元，能够通过控制单元来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态，从而能够切换刺激信号发生单元与脑深部电极接通的状态以及信号采集单元与脑深部电极接通的状态，从而能够利用一个电极实现脑深部电刺激和脑电信号采集这两种功能，能够避免在人体内植入过多的电极，减小创伤，而且，由于利用一个装置实现信号采集和电刺激，因此有利于后期的数据分析，能够方便地对比电刺激时脑深部电信号的改变，从而探索出不同疾病和脑部结构的电生理信号特征，对刺激触点的选择、电刺激参数的合理设置、闭环刺激、治疗效果评价等都有重大意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
图1是本申请实施例提供的一种脑部医疗分析装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种控制单元的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的脑部医疗分析装置和控制单元中的开关电路的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的脑部医疗分析装置和控制单元中的开关电路的另一种结构示意图；
图5是本申请实施例提供脑部医疗分析装置的应用示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本发明的一实施例提供一种脑部医疗分析装置，包括：控制单元1，其具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端；脑深部电极2，其经由延伸导线7(参见图5)连接于控制单元1的电极连接端，处理器3，其连接于控制单元1的控制连接端，并向控制单元1输出控制信号，刺激信号发生单元4，其连接于控制单元1的第一选择连接端，并经由脑深部电极2输出对脑部进行刺激的电刺激信号；以及信号采集单元5，其连接于控制单元1的第二选择连接端，并经由脑深部电极2采集脑电信号，控制单元1根据从处理器接收的控制信号来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态。
脑电信号可以包括以下至少一种：脑深度单细胞电信号(又称为脑深度单神经元电信号)；脑深度局部场电位信号(简称为LFP信号)。也就是说，本申请所采集的脑电信号可以是单细胞级的，也可以是核团级的。
根据以上的方案，能够通过控制单元1来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态，从而能够切换刺激信号发生单元4与脑深部电极2接通的状态以及信号采集单元5与脑深部电极2接通的状态，从而能够利用一个电极实现脑深部电刺激和脑电信号采集这两种功能，能够避免在人体内植入过多的电极，减小创伤，而且，由于利用一个装置实现信号采集和电刺激，因此有利于后期的数据分析，能够方便地对比电刺激时脑(深部)电信号的改变，从而探索出不同疾病和脑部结构的电生理信号特征，对刺激触点的选择、电刺激参数的合理设置、闭环刺激、治疗效果评价等都有重大意义。
下面，对本发明的脑部医疗分析装置的各组成部件进行详细说明。
刺激信号发生单元4为产生对患者脑部进行刺激的电刺激信号的部件，信号采集单元5为采集患者脑电信号的部件。脑深部电极2被深植在患者的脑部，既可以利用刺激信号发生单元产生4的电刺激信号对患者的脑部进行电刺激，也可以采集患者的脑电信号并传递到信号采集单元5。
在本发明的实施例中，处理器3可以选择电脑等设备，只要能够产生符合需要的控制信号即可。也就是说，处理器3可以设置于患者体外，也可以设置于患者体内。
本发明实施例的控制单元1具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端，分别通过有线或无线形式与以上部件连接。在一个实际应用中，具体地，第一选择连接端通过有线形式连接于刺激信号发生单元4、第二选择连接端通过有线形式连接于信号采集单元5、电极连接端通过延伸导线连接于脑深部电极2，控制连接端通过有线形式连接于处理器3(即电脑等设备)。控制连接端也可以通过无线形式与处理器3相连并接收控制信号。
控制单元1利用与处理器3连接的控制连接端接收控制信号，从而控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态(即刺激信号发生单元4与脑深部电极2的接通或断开状态)以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态(即信号采集单元5与脑深部电极2的接通或断开状态)。
在本实施例中，控制单元1包含多个开关电路6。例如在图2中，作为一个例子，示出控制单元1包括四个开关电路6a、6b、6c、6d。四个开关电路6a～6d分别具有第一选择连接端的一个连接通道(与刺激信号发生单元4连接的一个连接通道。以下，记为4a～4d)、第二选择连接端的一个连接通道(与信号采集单元5连接的一个连接通道。以下，记为5a～5d)、电极连接端的一个连接通道(与脑深部电极2连接的一个连接通道。以下，记为2a～2d)以及控制连接端的一个连接通道(与处理器3连接的一个连接通道。以下，记为3a～3d)。
多个开关电路6根据来自处理器3的多路控制信号分别控制第一选择连接端的各连接通道4a～4d与电极连接端的各连接通道2a～2d的接通状态以及第二选择连接端的各连接通道5a～5d与电极连接端的各连接通道2a～2d的接通状态。例如多个开关电路6根据来自处理器3的多路控制信号来分别切换为第一状态或第二状态。
在第一状态中，开关电路6a～6d使得第一选择连接端的连接通道4a～4d与电极连接端的连接通道2a～2d接通，且使第二选择连接端的连接通道5a～5d与电极连接端的连接通道2a～2d断开。具体地，在第一状态中，开关电路6a使得第一选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a接通，且使第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a断开；开关电路6b使得第一选择连接端的连接通道4b与电极连接端的连接通道2b接通，且使第二选择连接端的连接通道5b与电极连接端的连接通道2b断开；开关电路6c使得第一选择连接端的连接通道4c与电极连接端的连接通道2c接通，且使第二选择连接端的连接通道5c与电极连接端的连接通道2c断开；开关电路6d使得第一选择连接端的连接通道4d与电极连接端的连接通道2d接通，且使第二选择连接端的连接通道5d与电极连接端的连接通道2d断开。
在第二状态中，开关电路6a～6d使得第二选择连接端的连接通道5a～5d与电极连接端的连接通道2a～2d接通，且使第一选择连接端的连接通道4a～4d与电极连接端的连接通道2a～2d断开。具体地，在第二状态中，开关电路6a使得第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a接通，且使第一选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a断开；开关电路6b使得第二选择连接端的连接通道5b与电极连接端的连接通道2b接通，且使第一选择连接端的连接通道4b与电极连接端的连接通道2b断开；开关电路6c使得第二选择连接端的连接通道5c与电极连接端的连接通道2c接通，且使第一选择连接端的连接通道4c与电极连接端的连接通道2c断开；开关电路6d使得第二选择连接端的连接通道5d与电极连接端的连接通道2d接通，且使第一选择连接端的连接通道4d与电极连接端的连接通道2d断开。
由此，利用控制单元1的各开关电路6a～6d，能够实现刺激信号发生单元4到脑深部电极2的通路以及信号采集单元5到脑深部电极2的通路。
例如，作为一个例子，当开关电路6a、6b处于第一状态且开关电路6c、6d处于第二状态时，第一选择连接端的连接通道4a、4b与电极连接端的连接通道2a、2b成为通路，而第二选择连接端的连接通道5c、5d与电极连接端的连接通道2c、2d成为通路。从而能够利用与电极连接端的连接通道2a、2b连接的脑深部电极2对患者脑部进行电刺激，而利用与电极连接端的连接通道2c、2d连接的脑深部电极2收集患者的脑电信号。在本实施例中，例如电极连接端的各连接通道分别通过延伸导线连接有一个脑深部电极2。
根据以上方案，能够利用多个开关电路6a～6d分别控制多个脑深部电极2的连接对象，从而能够利用同一个电极实现电刺激和脑电信号采集。且由于是利用同一个电极实现电刺激和脑电信号采集，因此能够实现对同一个点位(脑部位置)的电刺激和信号采集，有利于后期的数据分析和研究。
下面，对本申请的控制单元1中的开关电路6的具体结构进行说明。
如图3和图4所示，本申请的开关电路6(6a～6d)分别包含两个晶体管和两个光耦元器件。在图3和图4中，虽然标记a～d(2a～2d、3a～3d、4a～4d、5a～5d、6a～6d)来表征多个部件，但在本说明书的相关说明中，仅以其中的一个部件作为例子进行说明。例如，对于开关电路6a～6d，仅以一个开关电路6a为例进行说明，对其他部件也以相同的方式进行说明。
开关电路6a包含两个晶体管和两个光耦元器件，两个晶体管中的一个晶体管的第一连接端成为第一选择连接端的一个连接通道4a，另一个晶体管的第一连接端成为第二选择连接端的一个连接通道5a。两个晶体管的第二连接端彼此连接，其连接点成为电极连接端的一个连接通道2a。此外，两个晶体管的控制端分别与两个光耦元器件的输出端相连，两个光耦元器件的输入端成为控制连接端的一个连接通道3a。
本发明的晶体管例如是场效应管(例如是MOSFET，金属氧化物半导体场效应管)，可以通过对控制端电压的控制来控制第二连接端输出。此时，晶体管(即MOSFET)的第一连接端是源极，第二连接端是漏极，控制端是栅极。
或者，本发明的晶体管例如是三极管，可以通过对控制端电压的控制来控制第二连接端输出。此时，晶体管(即三极管)的第一连接端是发射极，第二连接端是集电极，控制端是基极。
光耦元器件是以光为媒介来传输电信号的器件，本发明的光耦元器件是将发光器(例如红外发光二极管LED)与受光器(光敏半导体、光敏电阻)封装在同一管壳内而成的器件。当光耦元器件的输入端被施加电信号时，发光器发出光线、受光器接收光线后会产生电流，并从输出端输出。
如图3和图4所示，光耦元器件的输入端成为控制连接端的一个连接通道3a，当从控制连接端的连接通道3a接收到控制信号(包括高电平和低电平两种情况)时，两个光耦元器件中的一个光耦元器件的发光器会发光，从而与该光耦元器件对应的晶体管导通，而另一个光耦元器件的发光器不发光，与该光耦元器件对应的晶体管不导通，从而第一选择连接端的一个连接通道4a和第二选择连接端的一个连接通道5a中的一者与电极连接端的一个连接通道2a接通，而另一者与电极连接端的一个连接通道2a断开。即，通过改变控制信号能够改变光耦元器件的接通和断开状态(两个光耦元器件中总是一者接通另一者断开)，能够使开关电路6a切换第一状态和第二状态。
在本发明中，作为开关电路6a～6d的具体结构可以有图3和图4两种实现方式。下面分别说明开关电路6a～6d的两种实现方式。
(实现方式一)
如图3所示，两个光耦元器件分别包含第一发光元件和第二发光元件，第一发光元件的阳极与第二发光元件的阴极相连，且第一发光元件的阳极和第二发光元件的阴极的连接点成为控制连接端的一个连接通道3a。第一发光元件的阴极接地，第二发光元件的阳极接工作电压(Vcc)。
此时，当从控制连接端的一个连接通道3a接收到高电平的控制电压时，第一发光元件发光，第二发光元件不发光，从而与第一发光元件对应的晶体管的控制端有输入，与第二发光元件对应的晶体管的控制端无输入。从而第一选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a接通，而第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a断开。
当从控制连接端的一个连接通道3a接收到低电平的控制电压时，第二发光元件发光，第一发光元件不发光，从而与第二发光元件对应的晶体管的控制端有输入，与第一发光元件对应的晶体管的控制端无输入。从而第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a接通，而第二选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a断开。
由此，两个光耦元器件的输入端直接与处理器连接，通过改变控制信号，能够使得两个光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而能够使开关电路6a(开关电路6b～6d)切换第一状态和第二状态。
(实现方式二)
如图4所示，相比于实现方式一中光耦元器件的输入端直接与处理器连接的结构，实现方式二中，光耦元器件的输入端经由反向驱动器与处理器3连接。
具体地，第一光耦元器件和第二光耦元器件的发光元件的阴极接地(GND)，且阳极分别与反向驱动器的两个输出端相连。反向驱动器的一端接工作电压(VCC)，另一端连接处理器3并接收控制信号，且该反向驱动器可以基于接收到的控制信号产生与该控制信号相同电平(即同为高电平或同为低电平)的第一信号和与该控制信号相反电平(当控制信号为高电平时，相反电平为低电平；当控制信号为低电平时，相反电平为高电平)的第二信号。
此时，如图4所示，当从控制连接端的一个连接通道3a接收到低电平的控制电压时，利用反向驱动器分别产生低电平的第一信号和高电平的第二信号。低电平的第一信号被施加到第一光耦元器件的发光元件的阳极，高电平的第二信号被施加到第二光耦元器件的发光元件的阳极，由此，第一光耦元器件的发光元件不发光，不会在相应的晶体管的控制端产生输出，第二光耦元器件的发光元件发光，在相应的晶体管的控制端产生输出，从而开关电路6a成为第二状态(即使得第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a接通，且使得第一选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a断开)。
另外，在图4所示的实现方式2的开关电路6中，当从控制连接端的一个连接通道3a接收到高电平的控制电压时，利用反向驱动器分别产生高电平的第一信号和低电平的第二信号。高电平的第一信号被施加到第一光耦元器件的发光元件的阳极，低电平的第二信号被施加到第二光耦元器件的发光元件的阳极，由此，第一光耦元器件的发光元件发光，在相应的晶体管的控制端产生输出，第二光耦元器件的发光元件不发光，不会在相应的晶体管的控制端产生输出，从而开关电路6a成为第一状态(即使得第一选择连接端的连接通道4a与电极连接端的连接通道2a接通，且使得第二选择连接端的连接通道5a与电极连接端的连接通道2a断开)。
通过以上开关电路6a～6d，能够使得控制单元1能够根据控制信号来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态。由于控制单元1具有多个开关电路6a～6d(并不限定开关电路的数量)，因此能够分别控制各个连接通道的接通断开情况，能够使各个连接通道分别处于不同的状态，从而例如能够实现同时进行电刺激和LFP信号收集的功能。
此外，在本发明中，处理器3能够以第一控制方式和第二控制方式工作，当以第一控制方式工作时，处理器3发出多路控制信号，以控制多个开关电路6a～6d中的一部分开关电路切换成第一状态，且控制另一部分开关电路切换成第二状态，在处理器3以第二控制方式工作时，处理器3发出多路控制信号控制所有的开关电路6a～6d切换成第二状态。
作为一个例子，在第一控制方式中，处理器3使得开关电路6a、6b切换成第一状态，并使得开关电路6c、6d切换成第二状态。
具体地，处理器3向控制连接端的连接通道3a、3b输出高电平的控制信号，并向控制连接端的连接通道3c、3d输出低电平的控制信号，由此，第一选择连接端的连接通道4a、4b与电极连接端的连接通道2a、2b接通，第二选择连接端的连接通道5a、5b与电极连接端的连接通道2a、2b断开，第一选择连接端的连接通道4c、4d与电极连接端的连接通道2c、2d断开，第二选择连接端的连接通道5c、5d与电极连接端的连接通道2c、2d接通。由此，刺激信号发生单元4能够通过第一选择连接端的连接通道4a、4b以及电极连接端的连接通道2a、2b，利用脑深部电极2发出刺激信号从而对脑深部进行电刺激，信号采集单元5能够通过第二选择连接端的连接通道5c、5d以及电极连接端的连接通道2c、2d，利用脑深部电极采集脑电信号。
作为一个例子，在第二控制方式中，处理器3向控制连接端的连接通道3a～3d输出低电平的信号，从而第一选择连接端的连接通道4a～4d与电极连接端的连接通道2a～2d断开，第二选择连接端的连接通道5a～5d与电极连接端的连接通道2a～2d接通。由此，信号采集单元5能够通过第二选择连接端的连接通道5a～5d以及电极连接端的连接通道2a～2d，利用脑深部电极采集脑电信号。在处理器3进行第二控制方式时，所有的第二选择连接端的连接通道5a～5d以及电极连接端的连接通道2a～2d都不会受到电刺激信号的干扰，能够采集到干净(不受刺激信号干扰)的脑电信号。
此外，在本发明实施例中，处理器3以规定周期进行循环控制，例如，规定周期包括第一时长的第一控制方式和第二时长的第二控制方式，处理器3在进行第一时长的第一控制方式后进行第二时长的第二控制方式。
在本实施例中，第一时长为60s，第二时长为30s。
根据以上的说明，本发明提供了一种脑部医疗分析装置，包括：
控制单元1，其具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端；脑深部电极2，其经由延伸导线7连接于电极连接端；处理器3，其连接于控制连接端，并向控制单元1输出控制信号；刺激信号发生单元4，其连接于第一选择连接端，并经由脑深部电极2输出对脑部进行刺激的电刺激信号；以及信号采集单元5，其连接于第二选择连接端，并经由脑深部电极2采集脑电信号，控制单元1根据控制信号来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态。
此外，本发明还提供了一种用于脑部医疗分析装置的控制单元1，控制单元1具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端，且控制单元1根据控制信号来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态。
根据以上说明的脑部医疗分析装置和控制单元，能够通过控制单元1来控制第一选择连接端与电极连接端的接通状态以及第二选择连接端与电极连接端的接通状态，从而能够切换刺激信号发生单元4与脑深部电极2接通的状态以及信号采集单元5与脑深部电极2接通的状态，从而能够利用一个电极实现脑深部电刺激和脑电信号采集这两种功能，能够避免在人体内植入过多的电极，减小创伤，而且，由于利用一个装置实现信号采集和电刺激，因此有利于后期的数据分析，能够方便地对比电刺激时脑(深部)电信号的改变，从而探索出不同疾病和脑部结构的电生理信号特征，对刺激触点的选择、电刺激参数的合理设置、闭环刺激、治疗效果评价等都有重大意义。
下面参照一具体的工作过程来说明本发明的脑部医疗分析装置以及控制单元。
如图5所示，刺激信号发生单元4(脑深部刺激器)连接控制单元1，延伸导线7连接控制单元1，且延伸导线7连接的脑深部电极2深植患者脑部。处理器3(PC)通过端口(如DB25接口)连接控制单元1，并向控制单元1发送程控信号。控制单元1包括信号采集单元5(在此为LFP采集端子51)，并经由LFP采集端子51连接LFP记录分析设备52。当然，也可以理解为信号采集单元5包括LFP采集端子51和LFP记录分析设备52，这并不影响本申请的实质性内容。
LFP采集端子51可以是圆柱形端子，用于连接脑电记录仪设备如Brain Pr oducts等产品，也可以是采集卡端子，连接到装有NI公司采集卡的PC机上，配合使用虚拟仪器如labview进行LFP采集和分析数据。
控制单元1接收处理器3(PC)的控制信号，从而控制刺激信号发生单元4与延伸导线7的通路，即选择哪些电刺激信号可以传输到延伸导线7。例如，当一个连接通道a(此处用a表示第一选择连接端的连接通道4a、第二选择连接端的连接通道5a、电极连接端的连接通道2a、控制连接端的一个连接通道3a以及与这些连接通道相关的部件和信号，例如，标记7a表示与电极连接端的连接通道2a对应的延伸导线7)的程控信号(控制信号)为低电平，则断开刺激信号a和延伸导线7a，接通LFP采集端子51a和延伸导线7a，此时连接通道a可以作为LFP信号采集通道；当一个连接通道a的控制信号(程控信号0)为高电平，则接通刺激信号a和延伸导线7a，断开采集端子51a和延伸导线7a，此时a通道可以作为脑深部电刺激通道。
本实施例的脑部医疗分析装置以及控制单元1具有两种使用方式。
使用方式一：程控信号a和b为高电平，程控信号c和d为低电平，即接通刺激通道a和b，使用LFP采集端子51c和51d连接合适的信号记录仪(可以是兼容该LFP采集端子51的任何记录设备，例如BP设备)记录LFP信号。此时，LFP采集端子51c和51d可能会受到刺激通道a和b的部分干扰。
使用方式二：每以使用方式一使用一分钟，就将所有的程控信号设为低电平并持续30秒。此时，在程控信号为低电平的30秒中，所用的采集端子51都可以采集到干净(不受刺激信号干扰)的LFP信号。
本发明的脑部医疗分析装置和控制单元通过结合使用方式一和使用方式二，可以对比有无电刺激时脑深部LFP信号的改变，从而研究不同疾病和脑部结构的电生理信号特征，对以后刺激触点的选择、电刺激参数的合理设置、闭环刺激、治疗效果评价等都有重大意义。

Claims (10)

1.一种脑部医疗分析装置，其特征在于，包括：
控制单元，所述控制单元具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端；
脑深部电极，所述脑深部电极经由延伸导线连接于所述电极连接端；
处理器，所述处理器连接于所述控制连接端，并向所述控制单元输出控制信号；
刺激信号发生单元，所述刺激信号发生单元连接于所述第一选择连接端，并经由所述脑深部电极输出对脑部进行刺激的电刺激信号；以及
信号采集单元，所述信号采集单元连接于所述第二选择连接端，并经由所述脑深部电极采集脑电信号，
所述控制单元根据所述控制信号来控制所述第一选择连接端与所述电极连接端的接通状态以及所述第二选择连接端与所述电极连接端的接通状态。
2.如权利要求1所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
所述控制单元包括多个开关电路，各所述开关电路分别具有所述第一选择连接端的一个连接通道、所述第二选择连接端的一个连接通道、所述电极连接端的一个连接通道以及所述控制连接端的一个连接通道，
多个所述开关电路根据来自所述处理器的多路所述控制信号分别控制所述第一选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态以及所述第二选择连接端的各连接通道与所述电极连接端的各连接通道的接通状态。
3.如权利要求2所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
多个所述开关电路根据多路所述控制信号分别切换为第一状态或第二状态，
在所述第一状态中，所述开关电路使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开，
在所述第二状态中，所述开关电路使得所述第二选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道接通，且使得所述第一选择连接端的连接通道与所述电极连接端的连接通道断开。
4.如权利要求2所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
所述开关电路包含两个晶体管以及两个光耦元器件，
两个所述晶体管的第一连接端分别成为所述第一选择连接端的一个连接通道和所述第二选择连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的第二连接端彼此连接而成为所述电极连接端的一个连接通道，两个所述晶体管的控制端分别与两个所述光耦元器件的输出端相连，
两个所述光耦元器件的输入端成为所述控制连接端的一个连接通道，
所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换所述第一状态和所述第二状态。
5.如权利要求4所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
两个所述光耦元器件的输入端直接与所述处理器连接，所述控制信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
6.如权利要求4所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
两个所述光耦元器件的输入端经由反向驱动器与所述处理器连接，所述处理器的控制信号经由所述反向驱动器产生与所述控制信号相同电平的第一信号和与所述控制信号相反电平的第二信号，
所述第一信号和所述第二信号使得两个所述光耦元器件分别处于接通和断开的状态，从而使所述开关电路切换为所述第一状态或所述第二状态。
7.如权利要求1-6中任一项所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
所述处理器能够以第一控制方式和第二控制方式工作，
在以所述第一控制方式工作时，所述处理器发出多路控制信号，以控制多个所述开关电路中的一部分所述开关电路切换成第一状态，且控制多个所述开关电路中的另一部分所述开关电路切换成所述第二状态，
在以所述第二控制方式工作时，所述处理器发出多路控制信号控制所有的所述开关电路切换成所述第二状态。
8.如权利要求7所述的脑部医疗分析装置，其特征在于，
所述处理器以规定周期进行循环控制，所述规定周期包括第一时长的第一控制方式和第二时长的第二控制方式。
9.如权利要求8所述脑部医疗分析装置，其特征在于，
所述第一时长为60秒，所述第二时长为30秒。
10.一种控制单元，其特征在于，
所述控制单元具有第一选择连接端、第二选择连接端、电极连接端和控制连接端，且所述控制单元根据所述控制信号来控制所述第一选择连接端与所述电极连接端的接通状态以及所述第二选择连接端与所述电极连接端的接通状态。
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