CN117595882B - 信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统，其中，信号采集电路包括多触点电极、模拟开关、采样电容阵列、多路复用器、信号采样模块；所述多触点电极中的至少部分触点在使用时伸入目标核团中；多触点电极中的所有触点均通过模拟开关与采样电容阵列中的所有采样电容一对一电性连接；采样电容阵列中的每一个采样电容分别与多路复用器电性连接，以使所述多路复用器选通任意两个采样电容；所述多路复用器与所述信号采样模块电性连接，以此实现了一种即可减小IPG电路规模，又可准确判定最优采集触点的丘脑底核核团LFP信号采集的技术方案。

Description

信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统。
背景技术
刺激器是植入式器械的一种，其包括植入式脉冲发生器（IPG）和电极导线，能够为患者提供参数可控的精细化电刺激治疗，在市场上受到众多帕金森疾病患者的认可。
为了实时闭环刺激，电极上触点除了电刺激外，还需进行丘脑底核（STN）核团局部场电位（LFP）信号采集。针对多触点（触点N≥2）电极，由于患者个体差异与医生手术差异，电极插入STN核团的位置存在一定的不确定性，无法确定哪两个触点（差分形式以降低共模噪声）为最佳LFP采集位置，故在闭环控制前需轮循采样各触点组合，以LFP信号幅值与信噪比综合判定最优采集触点组合。为了实现轮循采样各触点组合，目前有两种方法：方法一，在每组电极触点组合后端加一路信号处理电路；方法二，采用2个多路复用器选择其中的任2个电极触点，后端共用处理电路。方法一可保证所有电极触点组合同时刻采样，做到最优采集触点组合判定过程准确，但N*(N-1)/2路信号处理电路显然不符合IPG设计时小体积、低重量、低功耗的要求。方法二可减小IPG电路规模，但每个采集触点组合实际上分析的都是不同时刻的LFP数据（因处理电路共用，需轮循采样分析），很难说最优采集触点组合判定过程准确无误。
发明内容
鉴于现有技术的问题，本发明提出了一种信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明提供一种信号采集电路，包括多触点电极、模拟开关、采样电容阵列、多路复用器、信号采样模块；
所述多触点电极中的至少部分触点在使用时伸入目标核团中；
所述多触点电极中的所有触点均通过所述模拟开关与所述采样电容阵列中的所有采样电容一对一电性连接；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述多路复用器电性连接，以使所述多路复用器选通任意两个采样电容；
所述多路复用器与所述信号采样模块电性连接。
进一步地，所述多路复用器包括第一多路复用器和第二多路复用器；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述第一多路复用器、所述第二多路复用器电性连接，所述第一多路复用器输出端和所述第二多路复用器的输出端均与所述信号采样模块连接。
进一步地，所述信号采样模块包括第一电压跟随器、第二电压跟随器、前置滤波器、差分放大器、低通滤波器、可编程放大器、模数转换器；
所述第一多路复用器与所述第一电压跟随器电性连接；
所述第二多路复用器与所述第二电压跟随器电性连接；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述前置滤波器电性连接；
所述前置滤波器与所述差分放大器电性连接；
所述差分放大器与所述低通滤波器电性连接；
所述低通滤波器与所述可编程放大器电性连接；
所述可编程放大器与所述模数转换器电性连接。
进一步地，所述多触点电极包括N个触点，所述模拟开关包括N路通道，所述采样电容阵列包括N个采样电容，所述第一多路复用器和所述第二多路复用器分别为N选1复用器；
第M个所述采样电容的一端电性接地连接，其另一端分别与所述第一多路复用器的第M输入端、所述第二多路复用器的第M输入端电性连接，并通过所述模拟开关的第M路通道与所述多触点电极的第M个触点电性连接；
其中，M、N均为整数，N≥2，N≥M≥1。
进一步地，所述前置滤波器包括隔直电容单元和RC低通滤波单元；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述隔直电容单元电性连接；
所述隔直电容单元与所述RC低通滤波单元电性连接；
所述RC低通滤波单元与所述差分放大器电性连接。
进一步地，所述差分放大器为全差分斩波放大器。
进一步地，所述低通滤波器为七阶切比雪夫滤波器。
进一步地，所述模数转换器为Σ-△ADC。
进一步地，还包括单片机；
所述单片机与所述信号采样模块电性连接，
所述信号采样模块用于根据所述多路复用器获取任意两个触点电极之间的电信号；
所述单片机用于对所述信号采样模块采集到的电信号进行快速傅里叶变换，以得到对应的多条LFP幅频曲线，并依据优先LFP信号β频段幅值A最高、次之本底噪声最低原则选取最优采集触点组合。
本发明还提供一种触点组合方法，应用于上述信号采集电路，包括以下具体步骤：
闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
进一步地，所述LFP信号β频段幅值最高的优先级大于所述本底噪声最低的优先级。
进一步地，所述LFP信号β频段为13~35Hz。
本发明还提供一种刺激器，包括植入式脉冲发生器、电极导线、上述的信号采集电路；
所述植入式脉冲发生器通过所述电极导线与所述信号采集电路中的多触点电极电性连接。
本发明还提供一种植入式医疗系统，应用于上述的信号采集电路，包括：
启动模块，用于闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
采样模块，用于经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
处理模块，用于分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
选取模块，用于根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
输出模块，用于根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
本发明还提供一种植入式医疗设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述触点组合方法的步骤。
本发明提供的技术方案至少具有以下有益效果：
通过以差分LFP采样方式抑制共模噪声，减小眼电、心电等其它生理信号对脑电LFP信号采集的影响；以多触点电极中所有触点同时采集方式反映同一时刻核团不同位置的LFP信号，后通过组合配对分析，找到脑电LFP信号采集的最优采集触点组合，消除了先前分时采样分析的判定结果不确定性，可极大提高最优采集触点判定的准确性，以达到最优的LFP采集效果，从而实现电刺激参数的实时最优优化。
附图说明
图1为本发明提供的一种信号采集电路的结构框图；
图2为本发明提供的另一种信号采集电路的结构框图；
图3为本发明提供的一种信号采集电路的电路原理示意图；
图4为本发明提供的一种LFP信号的频率与信号幅值关系图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
请参照图1至图4，本发明提供一种信号采集电路，包括多触点电极、模拟开关、采样电容阵列、多路复用器、信号采样模块；
所述多触点电极中的至少部分触点在使用时伸入目标核团中；
所述多触点电极中的所有触点均通过所述模拟开关与所述采样电容阵列中的所有采样电容一对一电性连接；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述多路复用器电性连接，以使所述多路复用器选通任意两个采样电容；
所述多路复用器与所述信号采样模块电性连接。
本实施例中，所述信号采样模块用于根据所述多路复用器获取任意两个触点电极之间的电信号；具体地，信号采集电路主要通过采样电容阵列同时刻采集触点附近的核团电信号，并通过多路复用器的轮循采集，以实现最优采集触点组合的判定。模拟开关的型号可以采用ADG1414。多路复用器既可以是一个双选通双输出模式的多路复用器，也可以是由两个单选通单输出模式的多路复用器组成的组合。
其中，多触点电极可以为神经刺激电极，电极导线通过多个电极触点，向体内组织的特定区域递送电刺激。刺激器设置有单侧或双侧的一路或多路电极导线，电极导线上设置有多个电极触点，电极触点可以均匀排列或者非均匀排列在电极导线的周向上。作为一个示例，电极触点可以以4行3列的阵列（共计12个电极触点）排列在电极导线的周向上。电极触点可以包括刺激触点和/或采集触点。电极触点例如可以采用片状、环状、点状等形状。
其中，至少部分触点在使用时可以理解为多触点电极处于使用状态，即通过手术等方式植入到用户的体内的特殊区域，在工作时通过该触点刺激该特殊区域和/或采集特殊区域的电信号，进而实现闭环控制。
目标核团可以为患者的脑组织、脊髓、四肢等特定组织的特殊区域，比如可以为丘脑底核(STN)、苍白球内侧部（GPi）、丘脑腹中间核（Vim）、内囊前肢（AIC）以及丘脑前核（ANT）等。
在一种具体的实施方式中，假定多触点电极有N（≥2）个触点，则模拟开关为N路，采样电容阵列包括N个电容C1~CN，多路复用器由一个N选2结构的复用器组成或者由两个N选1结构的复用器组成。在不施加电刺激前提下进行最优采集触点组合判定时，先将模拟开关的N路同时闭合，从而使得每个与采样电容耦合的核团给采样电容阵列中各路采样电容C1~CN进行充电，足够时间后模拟开关N路同时断开，多路复用器分别选通CH1（对应电容C1）和CH2（对应电容C2），经信号采样模块中电压跟随器、前置滤波器（本质为带通滤波器）、差分放大器、低通滤波器、可编程放大器即可编程增益放大器（PGA）处理后，送入模数转换器采样，得到一个采样数据。保持多路复用器选通CH1（对应电容C1），多路复用器选通CH2改为选通CH3（对应电容C3），经后端处理后再次得到一个采样数据，轮循上述过程得到N*(N-1)/2种组合的采样数据。各组采样数据进行快速傅里叶变换（FFT），可以得到N*(N-1)/2条LFP幅频曲线，依据优先LFP信号β频段（13~35Hz）幅值A最高（相对于150Hz外本底噪声基线）、次之本底噪声最低原则选取最优采集触点组合。
进一步地，所述多路复用器包括第一多路复用器和第二多路复用器；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述第一多路复用器、所述第二多路复用器电性连接，所述第一多路复用器输出端和所述第二多路复用器的输出端均与所述信号采样模块连接。考虑上元器件的成本以及装配空间，通过设置两个多路复用器可以快速连通任意两个采样电容，从而可以获得与该两个采样电容对应的触点之间的局部场电位。
进一步地，所述信号采样模块包括第一电压跟随器、第二电压跟随器、前置滤波器、差分放大器、低通滤波器、可编程放大器、模数转换器；
所述第一多路复用器与所述第一电压跟随器电性连接；
所述第二多路复用器与所述第二电压跟随器电性连接；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述前置滤波器电性连接；
所述前置滤波器与所述差分放大器电性连接；
所述差分放大器与所述低通滤波器电性连接；
所述低通滤波器与所述可编程放大器电性连接；
所述可编程放大器与所述模数转换器电性连接。
本实施例中，第一多路复用器和第二多路复用器可以分别采用型号为ADG5206的单输出模式的多路复用器，第一电压跟随器和第二电压跟随器可以分别采用一个型号为AD8622的运算放大器。第一电压跟随器的正输入端与第一多路复用器的输出端电性连接，第二电压跟随器的正输入端与第二多路复用器的输出端电性连接，第一电压跟随器的负输入端与第一电压跟随器的输出端电性连接，第二电压跟随器的负输入端与第二电压跟随器的输出端电性连接，第一电压跟随器的输出端与前置滤波器的一个输入端电性连接，第二电压跟随器的输出端与前置滤波器的另一个输入端电性连接。
需要说明的是，本申请中的电性连接可以是通过焊接方式实现的连接，也可以是通过设置插接端口以插接方式实现的连接。
在一种具体的实施方式中，假定多触点电极有N（≥2）个触点，则模拟开关为N路，采样电容阵列包括N个电容C1~CN，第一多路复用器和第二多路复用器均为N选1结构。在不施加电刺激前提下进行最优采集触点组合判定时，先将模拟开关的N路同时闭合，分别给采样电容阵列中各路电容C1~CN充电，足够时间后模拟开关N路同时断开，第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），经第一电压跟随器缓冲，送入前置滤波器一端，第二多路复用器选通CH2（对应电容C2），经第二电压跟随器缓冲，送入前置滤波器另一端。前置滤波器（本质为带通滤波器）对两端接收的信号进行滤波处理、差分放大器放大、低通滤波器滤波、可编程放大器即可编程增益放大器（PGA）放大后，送入模数转换器如Σ-△ADC采样，得到一个采样数据。保持第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），修改第二多路复用器选通CH3（对应电容C3），经后端处理后再次得到一个采样数据，轮循上述过程得到N*(N-1)/2种组合的采样数据。各组采样数据进行快速傅里叶变换（FFT），可以得到N*(N-1)/2条LFP幅频曲线，依据优先LFP信号β频段（13~35Hz）幅值A最高（相对于150Hz外本底噪声基线）、次之本底噪声最低原则选取最优采集触点组合。
进一步地，所述多触点电极包括N个触点，所述模拟开关包括N路通道，所述采样电容阵列包括N个采样电容，所述第一多路复用器和所述第二多路复用器分别为N选1复用器；
第M个所述采样电容的一端电性接地连接，其另一端分别与所述第一多路复用器的第M输入端、所述第二多路复用器的第M输入端电性连接，并通过所述模拟开关的第M路通道与所述多触点电极的第M个触点电性连接；
其中，M、N均为整数，N≥2，N≥M≥1。
本实施例中，M表示1-N之间的任意一个数。在一种具体的实施方式中，参考图3，N取12，则多触点电极有12个触点，模拟开关为12路（可以由两个ADG1414模拟开关组成），采样电容阵列包括12个电容C1~C12，第一多路复用器和第二多路复用器均为12选1结构。在不施加电刺激前提下进行最优采集触点组合判定时，先将模拟开关的12路同时闭合，分别给采样电容阵列中各路电容C1~C12充电，足够时间后模拟开关12路同时断开，第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），经第一电压跟随器缓冲，送入前置滤波器一端，第二多路复用器选通CH2（对应电容C2），经第二电压跟随器缓冲，送入前置滤波器另一端。前置滤波器（本质为带通滤波器）对两端接收的信号进行滤波处理、差分放大器放大、低通滤波器滤波、可编程放大器即可编程增益放大器（PGA）放大后，送入模数转换器如Σ-△ADC采样，得到一个采样数据。保持第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），修改第二多路复用器选通CH3（对应电容C3），经后端处理后再次得到一个采样数据，轮循上述过程得到66种组合的采样数据。各组采样数据进行快速傅里叶变换（FFT），可以得到66条LFP幅频曲线，依据优先LFP信号β频段（13~35Hz）幅值A最高（相对于150Hz外本底噪声基线）、次之本底噪声最低原则选取最优采集触点组合。
进一步地，所述前置滤波器包括隔直电容单元和RC低通滤波单元；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述隔直电容单元电性连接；
所述隔直电容单元与所述RC低通滤波单元电性连接；
所述RC低通滤波单元与所述差分放大器电性连接。
本实施例中，请参考图3，隔直电容单元可以由两个2.2uF的电容组成，RC低通滤波单元可以由两个3.3KΩ的电阻和两个100nF的电容组成。
进一步地，所述差分放大器为全差分斩波放大器。
本实施例中，全差分斩波放大器可以由型号为ADA4528的2个运算放大器组成。全差分斩波放大器放大后的信号可以传输给低通滤波器进行下一步处理。
进一步地，所述低通滤波器为七阶切比雪夫滤波器。
本实施例中，七阶切比雪夫滤波器可以由型号为ADA4528的运算放大器组成，具体可以由2组，每组3个，共6个运算放大器构成。七阶切比雪夫滤波器滤波后的数据可以通过两个接口AIN+、AIN-传输给可编程放大器。
进一步地，所述模数转换器为Σ-△ADC。
本实施例中，模数转换器可以采用Σ-△ADC。在具体实施时，可以采用集成了可编程放大器即可编程增益放大器PGA的模数转换器，具体如型号为MCP3561T的数据采集-模数转换器芯片，在对模拟信号进行模数转换后可以通过SPI数据接口输出相应的采样数据。
进一步地，还包括单片机；
所述单片机与信号采样模块电性连接，进一步地，所述单片机与所述模数转换器电性连接。
本实施例中，单片机与模数转换器之间可以通过SPI数据接口进行电性连接。单片机的具体采用型号可以为MSP430，单片机可以对模数转换器提供的采样数据进行快速傅里叶变换（FFT），以此得到对应的多条LFP幅频曲线，并依据优先LFP信号β频段（13~35Hz）幅值A最高（相对于150Hz外本底噪声基线）、次之本底噪声（即大于150Hz频率的范围）最低原则选取最优采集触点组合。
本发明还提供一种触点组合方法，应用于上述信号采集电路，包括以下具体步骤：
闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
本实施例中，触点组合方法可以理解为最优采集触点组合判定方法。其中通过多触点电极为所述采样电容阵列充电可以理解为：是以多触点电极为采集介质，将每个触点所在核团区域的电信号传输至采样电容中，其中触点和采样电容也是一一对应关系，这样就可以实现对采样电容的针对性充电，每个采样电容存储的电能应该和与其连通的核团区域的局部场电信号对应。
所述预设时间可以根据不同的核团类型设置不同的时间，也可以设置固定的值，具体的数值在本说明书实施例中不做限定。
假定多触点电极有N（≥2）个触点，则模拟开关为N路通道，采样电容阵列包括N个电容C1~CN，多路复用器由一个N选2结构的复用器组成或者由两个N选1结构的复用器组成。进一步地，多路复用器包括第一多路复用器和第二多路复用器，信号采样模块包括第一电压跟随器、第二电压跟随器、前置滤波器、差分放大器、低通滤波器、可编程放大器、模数转换器。在不施加电刺激前提下进行最优采集触点组合判定时，先将模拟开关的N路通道同时闭合，分别由多触点电极的N个触点给采样电容阵列中各路电容C1~CN充电，经过提前设置的预设时间后模拟开关N路通道同时断开，第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），经第一电压跟随器缓冲，送入前置滤波器一端，第二多路复用器选通CH2（对应电容C2），经第二电压跟随器缓冲，送入前置滤波器另一端。前置滤波器（本质为带通滤波器）对两端接收的信号进行滤波处理、差分放大器放大、低通滤波器滤波、可编程放大器即可编程增益放大器（PGA）放大后，送入模数转换器如Σ-△ADC采样，得到一个采样数据。保持第一多路复用器选通CH1（对应电容C1），修改第二多路复用器选通CH3（对应电容C3），经后端处理后再次得到一个采样数据，轮循上述过程得到N*(N-1)/2种组合的采样数据。需要说明的是，在上述轮循过程中，第一多路复用器和第二多路复用器的选通组合不能重复，即假设已通过对第一多路复用器选通CH1、第二多路复用器选通CH3的组合处理得到一个采样数据，则不能再次出现第一多路复用器选通CH1、第二多路复用器选通CH3的组合，也不能出现第一多路复用器选通CH3、第二多路复用器选通CH1的组合。不同组合的采样数据通过快速傅里叶变换（FFT），可以得到由N*(N-1)/2条LFP幅频曲线组成的LFP幅频曲线集合，依据优先LFP信号β频段（13~35Hz）幅值A最高（相对于150Hz外本底噪声基线）、次之本底噪声最低原则，便可以选取表征最优采集触点组合的最优LFP幅频曲线。通过最优LFP幅频曲线最终可以确定最优采集触点组合。
进一步地，所述LFP信号β频段幅值最高的优先级大于所述本底噪声最低的优先级。
进一步地，所述LFP信号β频段为13~35Hz。
本发明还提供一种刺激器，包括植入式脉冲发生器、电极导线、上述的信号采集电路；
所述植入式脉冲发生器通过所述电极导线与所述信号采集电路中的多触点电极电性连接。
本实施例中，通过信号采集电路确定最优采集触点组合后，可以通过植入式脉冲发生器按照最优采集触点组合对信号采集电路中的多触点电极施加相应的电信号，从而实现电刺激参数的实时最优优化。
本发明还提供一种植入式医疗系统，应用于上述的信号采集电路，包括：
启动模块，用于闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
采样模块，用于经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
处理模块，用于分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
选取模块，用于根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
输出模块，用于根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
该一种植入式医疗系统可以包括植入患者体内的刺激器以及设置于患者体外的程控设备。现有的神经调控技术主要是通过立体定向手术在体内特定结构(即靶点)植入电极，并由植入患者体内的刺激器经电极向靶点发放电脉冲，调控相应神经结构和网络的电活动及其功能，从而改善症状、缓解病痛。其中，刺激器可以是植入式神经电刺激装置、植入式心脏电刺激系统 (又称心脏起搏器) 、植入式药物输注装置(Implantable DrugDelivery System，简称IDDS)和导线转接装置中的任意一种。植入式神经电刺激装置例如是脑深部电刺激系统(Deep Brain Stimulation，简称DBS)、植入式脑皮层刺激系统(Cortical Nerve Stimulation，简称CNS)、植入式脊髓电刺激系统(Spinal CordStimulation，简称SCS)、植入式骶神经电刺激系统(SacralNerveStimulation，简称SNS)、植入式迷走神经电刺激系统(Vagus Nerve Stimulation，简称VNS)等。刺激器可以包括IPG、延伸导线和电极导线，IPG(implantable pulse generator，植入式脉冲发生器)设置于患者体内，接收程控设备发送的程控指令，依靠密封电池和电路向体内组织提供可控制的电刺激能量，通过植入的延伸导线和电极导线，为体内组织的特定区域递送一路或两路可控制的特定电刺激。
需要指出的是，本发明通过提供一种信号采集电路、触点组合方法、刺激器及植入式医疗系统，可以用于探索患者脑部核团的电生理信号最佳采集位置，以达到最优的LFP采集效果，从而实现电刺激参数的实时最优优化。
本发明还提供一种植入式医疗设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述触点组合方法的步骤。
上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路应用于植入式脉冲发生器，所述信号采集电路包括多触点电极、模拟开关、采样电容阵列、多路复用器、信号采样模块；
所述多触点电极中的至少部分触点在使用时伸入目标脑组织核团中；
所述多触点电极中的所有触点均通过所述模拟开关与所述采样电容阵列中的所有采样电容一对一电性连接；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述多路复用器电性连接，以使所述多路复用器选通任意两个采样电容；
所述多路复用器与所述信号采样模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述多路复用器包括第一多路复用器和第二多路复用器；
所述采样电容阵列中的每一个采样电容分别与所述第一多路复用器、所述第二多路复用器电性连接，所述第一多路复用器输出端和所述第二多路复用器的输出端均与所述信号采样模块连接。
3.根据权利要求2所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号采样模块包括第一电压跟随器、第二电压跟随器、前置滤波器、差分放大器、低通滤波器、可编程放大器、模数转换器；
所述第一多路复用器与所述第一电压跟随器电性连接；
所述第二多路复用器与所述第二电压跟随器电性连接；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述前置滤波器电性连接；
所述前置滤波器与所述差分放大器电性连接；
所述差分放大器与所述低通滤波器电性连接；
所述低通滤波器与所述可编程放大器电性连接；
所述可编程放大器与所述模数转换器电性连接。
4.根据权利要求3所述的信号采集电路，其特征在于，所述多触点电极包括N个触点，所述模拟开关包括N路通道，所述采样电容阵列包括N个采样电容，所述第一多路复用器和所述第二多路复用器分别为N选1复用器；
第M个所述采样电容的一端电性接地连接，其另一端分别与所述第一多路复用器的第M输入端、所述第二多路复用器的第M输入端电性连接，并通过所述模拟开关的第M路通道与所述多触点电极的第M个触点电性连接；
其中，M、N均为整数，N≥2，N≥M≥1。
5.根据权利要求3所述的信号采集电路，其特征在于，所述前置滤波器包括隔直电容单元和RC低通滤波单元；
所述第一电压跟随器、所述第二电压跟随器分别与所述隔直电容单元电性连接；
所述隔直电容单元与所述RC低通滤波单元电性连接；
所述RC低通滤波单元与所述差分放大器电性连接。
6.根据权利要求3所述的信号采集电路，其特征在于，所述差分放大器为全差分斩波放大器。
7.根据权利要求3所述的信号采集电路，其特征在于，所述低通滤波器为七阶切比雪夫滤波器。
8.根据权利要求3所述的信号采集电路，其特征在于，所述模数转换器为Σ-△ADC。
9.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，还包括单片机；
所述单片机与所述信号采样模块电性连接，
所述信号采样模块用于根据所述多路复用器获取任意两个触点电极之间的电信号；
所述单片机用于对所述信号采样模块采集到的电信号进行快速傅里叶变换，以得到对应的多条LFP幅频曲线，并依据优先LFP信号β频段幅值A最高、次之本底噪声最低原则选取最优采集触点组合。
10.一种触点组合方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的信号采集电路，其特征在于，包括以下具体步骤：
闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
11.根据权利要求10所述的触点组合方法，其特征在于，所述LFP信号β频段幅值最高的优先级大于所述本底噪声最低的优先级。
12.根据权利要求10所述的触点组合方法，其特征在于，所述LFP信号β频段为13~35Hz。
13.一种刺激器，其特征在于，包括植入式脉冲发生器、电极导线、如权利要求1至9任一项所述的信号采集电路；
所述植入式脉冲发生器通过所述电极导线与所述信号采集电路中的多触点电极电性连接。
14.一种植入式医疗系统，应用于如权利要求1至9任一项所述的信号采集电路，其特征在于，包括：
启动模块，用于闭合所述模拟开关的所有通道，以通过所述多触点电极为所述采样电容阵列充电；
采样模块，用于经过预设时间后，断开所述模拟开关的所有通道，并轮循控制所述多路复用器选通任意两个采样电容，以通过所述信号采样模块采样得到所述采样电容阵列中任意两个采样电容之间的采样数据；
处理模块，用于分别快速傅里叶变换所述任意两个采样电容之间的采样数据，得到LFP幅频曲线集合；
选取模块，用于根据LFP信号β频段幅值最高、本底噪声最低原则选取所述LFP幅频曲线集合中的元素，得到最优LFP幅频曲线；
输出模块，用于根据所述最优LFP幅频曲线，得到最优采集触点组合。
15.一种植入式医疗设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求10所述触点组合方法的步骤。
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