CN219043064U - 一种植入式神经刺激发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植入式神经刺激发生器，属于电子电路技术领域，解决了如何可靠的进行植入式操作后进行有效的信号发生问题，其技术方案要点是包括天线、无线通信模块、控制芯片模块、信号控制模块、电阻测量模块、电极线触点、供电适配模块以及电池，所述无线通信模块连接天线和控制芯片模块，用于外部的无线信号接收和发射；电阻测量模块连接控制芯片模块和电极线触点，用于反馈电极线电阻变化；信号控制模块连接控制芯片模块和电极线触点，用于调节制定需要的电压参数、频率参数、脉宽参数的脉冲信号；达到了便于信号可调可控的效果。

Description

一种植入式神经刺激发生器

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，特别地，涉及一种植入式神经刺激发生器。

背景技术

脊髓电刺激疗法(SCS),将电极植入脊柱椎管内，以脉冲电流刺激脊髓神经产生异样感，这种感觉易耐且可取代疼痛，从而有效缓解顽固性神经性疼痛，最新研究的高频刺激模式更是可以完全阻断疼痛信号经脊髓向大脑传递，有效提高生活质量。SCS通过经皮穿刺植入，创伤小，无效情况下可随时去除，不会破坏神经结构，为病人后续接受其他新疗法保留了机会,也可在术后进行无创性调节,选取最佳的疼痛控制模式。也被称为“绿色疗法”。脊髓电刺激，也是截至目前国际医学界针对顽固性神经痛的终极疗法之一。发展至今已超过40年，全球超过27万适应症患者接受SCS手术并由此获益，其长期疗效和安全性已被证实。

SCS的手术方式通常分两期进行，一期手术在局部麻醉下植入电极，并在术中进行电刺激测试，以初步评估SCS的效果，一期手术后可行体验治疗一周,若患者疼痛缓解满意，可二期手术放置植入性脉冲发生器(implantablepulsegenerator,IPG)。SCS的术后调控参数主要包括电压、脉宽和频率。调节上述刺激参数可在治疗过程中获得个体化的治疗效果。

在上述背景下，我们针对植入式神经刺激发生器，发现在人体内植入电路元器件，则需要可靠的电源供电，常规的采用内置电池，则续航能力弱，给其更换则不够方便。外置电池则携带不便，并且需要外置接口从体内引出。

由此可见，需要解决的技术问题是，如何可靠的进行植入式操作后进行有效的信号发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种植入式神经刺激发生器，具有工作可靠稳定，便于植入体内操作的优势。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种植入式神经刺激发生器，包括天线、无线通信模块、控制芯片模块、信号控制模块、电阻测量模块、电极线触点、供电适配模块以及电池，所述无线通信模块连接天线和控制芯片模块，用于外部的无线信号接收和发射；

电阻测量模块连接控制芯片模块和电极线触点，用于反馈电极线电阻变化；

信号控制模块连接控制芯片模块和电极线触点，用于调节制定需要的电压参数、频率参数、脉宽参数的脉冲信号；

还包括给电池供电的无线充电模块和线圈，无线充电模块连接线圈并且连接控制芯片模块，无线充电模块与控制芯片模块交互，接收控制信号反馈应答信号，用于给电池充电。

优选的，所述控制芯片模块包括型号为STM32F030_C8T6的芯片U1，以及外围电路。

优选的，所述供电适配模块包括型号为HT7533-2的稳压芯片U3，用于将电池电压稳定输出在3.3V。

优选的，所述供电适配模块还包括型号为TP4056的电池管理芯片U2，用于控制电池的电源输出。

优选的，所述电池的接口处设置有电池电量检测电路，电池电量检测电路用于反馈电池电压信号给控制芯片模块。

优选的，所述无线通信模块为蓝牙模块，包括芯片型号为ATK_BLE02的芯片U4。

优选的，所述信号控制模块包括电极输出端口P1、接地端口P2，电阻R3、R4、R5和R6，控制芯片模块选取3个引脚分别作为输出端DJ_1,DJ_1_2V,DJ_1_1V,分别连接在电阻R3、R4、R5的一端，电阻R3、R4、R5的各自另一端连接电阻R6的一端连接电极输出端口P1，电阻R6的另一端接地，同样结构的信号控制模块设置多组。

相比于背景技术，本实用新型技术效果主要体现在以下方面：

1、能够做到电压可调、频率可调、脉宽可调，对电极两端电阻参数可以测量，实现无线通信和无线充电，从而达到提高了使用的便捷程度和实施的实用性；

2、电路运行稳定性可靠，小巧灵活，能够便于皮下植入，利用无线充电技术克服电源续航问题，提高了操作的实用程度。

附图说明

图1为实施例中电路模块方框图；

图2为实施例中控制芯片模块示例电路图；

图3为实施例中供电适配模块示例电路图；

图4为实施例中无线通信模块的示例电路图；

图5为实施例中信号控制模块的示例电路图。

附图标记：1、天线；2、无线通信模块；3、控制芯片模块；31、复位电路；4、信号控制模块；5、电阻测量模块；6、电极线触点；7、供电适配模块；8、电池；9、无线充电模块；10、线圈；11、电池电量检测电路。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

实施例：

一种植入式神经刺激发生器，参考图1所示，包括天线1、无线通信模块2、控制芯片模块3、信号控制模块4、电阻测量模块5、电极线触点6、供电适配模块7以及电池8，无线通信模块2连接天线1和控制芯片模块3，用于外部的无线信号接收和发射；电阻测量模块5连接控制芯片模块3和电极线触点6，用于反馈电极线电阻变化；信号控制模块4连接控制芯片模块3和电极线触点6，用于调节制定需要的电压参数、频率参数、脉宽参数的脉冲信号；还包括给电池8供电的无线充电模块9和线圈10，无线充电模块9连接线圈10并且连接控制芯片模块3，无线充电模块9与控制芯片模块3交互，接收控制信号反馈应答信号，用于给电池8充电。

图1是本方案整体电路模块信号传递和处理的结构关系图，由此可以理解本申请的技术方案核心在于以下几点：

一、采用无线充电模块9实现对电池8的充当，同时通过供电适配模块7来调节电池8的输出，以满足主电路模块的供电需求，同时主电路是指用于产生电脉冲的功能电路。即可以通过天线1来接收或发送无线信号。另外通过无线通信模块2进行转换实现和控制芯片模块3的交互。接着，实现由外部遥控来产生需要的电脉冲，即可以在电极线触点6上配置对应电压参数、频率参数和脉宽参数。

二、设置电阻测量模块5来监控电极线情况，以避免电极线阻值变化，能够及时作出调整。

三、电路上天线1和线圈10相互远离的位置设置，降低干扰，提高可靠性。

作为具体的实施，则需要配置对应的有效芯片进行连接和通信，则为了提高集成度，减小体积，有以下的优选案例作为支持。

优选的，控制芯片模块3包括型号为STM32F030_C8T6的芯片U1，以及外围电路。在图2可见，供电电源VCC_3.3V，还通过多个电容接地进行滤波处理，设置复位模块，用于信号复位。并且形成的单片机最小系统能够进行有效工作，其中各个引脚连接在附图中示意了，因此不再赘述，本领域的人员结合附图能够理解，引脚上的连接符号，在其他附图中相同符号说明是相互连接，不同符号之间表示不同的功能信号。

在图3中，供电适配模块7包括型号为HT7533-2的稳压芯片U3，用于将电池8电压稳定输出在3.3V。供电适配模块7还包括型号为TP4056的电池8管理芯片U2，用于控制电池8的电源输出。电池8的接口处设置有电池8电量检测电路，电池8电量检测电路用于反馈电池8电压信号给控制芯片模块3。另外还有多个端口J2-J5，J2和图3用于连接电池8的正极和负极，J4和J5用于连接无线充电的正极和负极，无线充电模块9提供了VCC_5V的电源，所以并不适配，需要进行调整，基于上述芯片U2和U3就可以解决这个问题。

结合图4可见，为了于外部通信，无线通信模块2为蓝牙模块，包括芯片型号为ATK_BLE02的芯片U4。

最后，信号控制模块4包括电极输出端口P1、接地端口P2，电阻R3、R4、R5和R6，控制芯片模块3选取3个引脚分别作为输出端DJ_1,DJ_1_2V,DJ_1_1V,分别连接在电阻R3、R4、R5的一端，电阻R3、R4、R5的各自另一端连接电阻R6的一端连接电极输出端口P1，电阻R6的另一端接地，同样结构的信号控制模块4设置多组。上述电路结构，是以其中一组进行表述，结合图2和图5，基于芯片U1的引脚资源，可以设置8组。

当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种植入式神经刺激发生器，包括天线(1)、无线通信模块(2)、控制芯片模块(3)、信号控制模块(4)、电阻测量模块(5)、电极线触点(6)、供电适配模块(7)以及电池(8)，其特征是：所述无线通信模块(2)连接天线(1)和控制芯片模块(3)，用于外部的无线信号接收和发射；

电阻测量模块(5)连接控制芯片模块(3)和电极线触点(6)，用于反馈电极线电阻变化；

信号控制模块(4)连接控制芯片模块(3)和电极线触点(6)，用于调节制定需要的电压参数、频率参数、脉宽参数的脉冲信号；

还包括给电池(8)供电的无线充电模块(9)和线圈(10)，无线充电模块(9)连接线圈(10)并且连接控制芯片模块(3)，无线充电模块(9)与控制芯片模块(3)交互，接收控制信号反馈应答信号，用于给电池(8)充电。

2.根据权利要求1所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述控制芯片模块(3)包括型号为STM32F030_C8T6的芯片U1，以及外围电路。

3.根据权利要求1所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述供电适配模块(7)包括型号为HT7533-2的稳压芯片U3，用于将电池(8)电压稳定输出在3.3V。

4.根据权利要求1所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述供电适配模块(7)还包括型号为TP4056的电池(8)管理芯片U2，用于控制电池(8)的电源输出。

5.根据权利要求4所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述电池(8)的接口处设置有电池(8)电量检测电路，电池(8)电量检测电路用于反馈电池(8)电压信号给控制芯片模块(3)。

6.根据权利要求1所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述无线通信模块(2)为蓝牙模块，包括芯片型号为ATK_BLE02的芯片U4。

7.根据权利要求1所述的一种植入式神经刺激发生器，其特征是：所述信号控制模块(4)包括电极输出端口P1、接地端口P2，电阻R3、R4、R5和R6，控制芯片模块(3)选取3个引脚分别作为输出端DJ_1,DJ_1_2V,DJ_1_1V,分别连接在电阻R3、R4、R5的一端，电阻R3、R4、R5的各自另一端连接电阻R6的一端连接电极输出端口P1，电阻R6的另一端接地，同样结构的信号控制模块(4)设置多组。

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