CN220961671U - 刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪，该刺激波形检测电路用于检测磁刺激仪中脉冲电容器的容值，刺激波形检测电路包括运放电路和隔离电路，运放电路与隔离电路电性连接，运放电路包括采样端，运放电路包括脉冲输出端。磁刺激仪电路包括刺激波形检测电路。磁刺激仪包括磁刺激仪电路。通过这样设置，解决了现有工业领域上对脉冲电容器的检测方法大多采用定期拆机取下脉冲电容器进行单独测量，工作量庞大且实时性不高的问题。相比现有传统检测方法，本实用新型既不对检测人员的专业素质作要求，也无需拆机，其检测更为便捷，降低了检测的工作量，实时性也得到了显著的提高。

Description

刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪

技术领域

本实用新型涉及医疗器械检测领域，特别涉及一种刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪。

背景技术

磁刺激仪通常工作在这样的场景：通过电源技术将市电整流转化后对脉冲电容器充电，到达目标电压后停止充电并打开可控硅使得脉冲电容器与刺激铜线圈短接，瞬间的大电流从脉冲电容器流向铜线圈并产生较大的瞬时磁场。在不同的可控硅开关频率和不同的目标电压组合下，产生的脉冲磁场也会有所不同，从而实现医学上诊疗的目的。

在磁刺激仪中，脉冲电容器是较为核心的部件。它的充放电速度和容值变化会对脉冲磁场的磁感应强度产生巨大的影响。而现有的技术中，脉冲电容器基本都采用具备自愈特性的金属膜电容器，当出现击穿或漏电故障可以自动修复，但电容器的容值可能会降低。容值降低的脉冲电容器的电流值会比额定电流值低，导致瞬时磁场的磁感应通量也成比例下降。长期使用后脉冲电容器的容值衰减是一个必然结果，容值的衰减往往会带来诊疗效果的下降。

目前，工业领域上对脉冲电容器的检测方法大多采用定期拆机取下脉冲电容器进行单独测量。然而，这种检测方式的工作量庞大且实时性不高。

因此，亟需设计一种能够实时、便捷地检测脉冲电容器的容值衰减的电路。

实用新型内容

为解决现有工业领域上对脉冲电容器的检测方法大多采用定期拆机取下脉冲电容器进行单独测量，工作量庞大且实时性不高的问题，本实用新型提供了一种刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了一种刺激波形检测电路，所述刺激波形检测电路用于检测磁刺激仪中脉冲电容器的容值；所述刺激波形检测电路包括运放电路和隔离电路，所述运放电路与所述隔离电路电性连接，所述运放电路包括采样端，所述运放电路包括脉冲输出端。

在其中一个实施例中，所述运放电路包括运算放大器、第一二极管和第一电源，所述隔离电路包括隔离光耦和第二电源；所述运算放大器的负输入端接地后与所述第一二极管的正极电性连接，所述第一二极管的正极与所述运算放大器的正输入端电性连接后作为所述采样端与磁刺激仪电性连接；所述运算放大器的电源正输入端与所述第一电源电性连接，所述运算放大器的电源负输入端接地；所述运算放大器的输出端与所述隔离光耦的第一引脚电性连接，所述隔离光耦的第三引脚接地，所述隔离光耦的第四引脚与磁刺激仪电性连接，所述隔离光耦的第五引脚为所述脉冲输出端，所述隔离光耦的第六引脚与所述第二电源电性连接。

本实用新型为解决上述技术问题还提供了一种磁刺激仪电路，所述磁刺激仪电路包括MCU处理器、移相全桥电路、脉冲电容器、刺激线圈及如上述的刺激波形检测电路，所述MCU处理器分别与所述移相全桥电路、所述刺激波形检测电路、所述脉冲电容器电性连接，所述脉冲电容器还与所述移相全桥电路、所述刺激线圈、所述刺激波形检测电路电性连接，所述移相全桥电路接前端电路。

在其中一个实施例中，所述磁刺激仪电路进一步包括分压采样电路，所述分压采样电路与所述脉冲电容器并联，所述分压采样电路与所述MCU处理器、所述刺激波形检测电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述分压采样电路为多个串联的采样电阻。

在其中一个实施例中，所述磁刺激仪电路进一步包括晶闸管，所述晶闸管连接在所述脉冲电容器和所述刺激线圈之间。

在其中一个实施例中，所述晶闸管为开关二极管。

在其中一个实施例中，所述刺激线圈包括第一电阻和第一电感，所述脉冲电容器包括第二电阻、第一电容、第二电容和第二二极管；所述第二电阻、所述第二二极管的负极和所述第一电容的一端接高压输入，所述第二电阻的另一端与所述第二电容的一端电性连接，所述第二电容的另一端、所述第二二极管的正极与所述第一电感的一端电性连接，所述第一电感的另一端与所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端接地。

在其中一个实施例中，所述晶闸管与所述第二二极管并联，所述晶闸管的正极接高压输入，所述晶闸管的负极与所述第一电感的一端电性连接。

本实用新型为解决上述技术问题还提供了一种磁刺激仪，所述磁刺激仪包括如上述所述的磁刺激仪电路。

本实用新型实施例提供的一种刺激波形检测电路、磁刺激仪电路及磁刺激仪，具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的刺激波形检测电路中，刺激波形检测电路用于检测磁刺激仪中脉冲电容器的容值，刺激波形检测电路包括运放电路和隔离电路，运放电路与隔离电路电性连接，运放电路包括采样端，运放电路包括脉冲输出端。该刺激波形检测电路解决了现有工业领域上对脉冲电容器的检测方法大多采用定期拆机取下脉冲电容器进行单独测量，工作量庞大且实时性不高的问题。相比现有传统检测方法，该实用新型提供的刺激波形检测电路既不对检测人员的专业素质作要求，也无需拆机，其检测更为便捷，降低了检测的工作量，实时性也得到了显著的提高。

本实用新型实施例提供的磁刺激仪电路的作用与上述刺激波形检测电路的作用相同，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的磁刺激仪的作用与上述磁刺激仪电路的作用相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的刺激波形检测电路的功能模块示意图。

图2是本实用新型第一实施例提供的刺激波形检测电路的电路示意图。

图3是本实用新型第二实施例提供的磁刺激仪电路的功能模块示意图。

图4是本实用新型第二实施例提供的磁刺激仪电路之脉冲电容器与刺激线圈的电路示意图。

图5是本实用新型第二实施例提供的刺激线圈刺激时的电压波形图。

图6是本实用新型第二实施例提供的刺激线圈刺激时的电流波形图。

图7是本实用新型第三实施例提供的磁刺激仪的功能模块示意图。

附图标识说明：

1、刺激波形检测电路；2、磁刺激仪电路；3、磁刺激仪；

11、运放电路；12、隔离电路；21、MCU处理器；22、移相全桥电路；23、脉冲电容器；24、刺激线圈；25、晶闸管；26、分压采样电路；

U1、运算放大器；U2、隔离光耦；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、开关二极管；R1、第一电阻；R2第二电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；V1、第一电源；V2、第二电源；L1、第一电感。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一

请参阅图1和图2所示，本实用新型第一实施例提供一种刺激波形检测电路1，能够用于检测磁刺激仪中脉冲电容器的容值。该刺激波形检测电路1包括运放电路11和隔离电路12，运放电路11与隔离电路12电性连接，运放电路11包括采样端，运放电路12包括脉冲输出端。其中，运放电路11的采样端负责采集脉冲电容器的电压信号，然后经隔离电路12的脉冲输出端进行输出，即可实时对脉冲电容器的容值衰减进行检测。

具体地，运放电路11包括运算放大器U1、第一二极管D1和第一电源V1，隔离电路12包括隔离光耦U2和第二电源V2。运算放大器U1的负输入端IN-接地后与第一二极管D1的正极电性连接，第一二极管D1的正极与运算放大器U1的正输入端IN+电性连接后作为采样端与磁刺激仪电性连接。运算放大器U1的电源正输入端V+与第一电源V1电性连接，运算放大器U1的电源负输入端V-接地。运算放大器U1的输出端OUT与隔离光耦U2的第一引脚电性连接，隔离光耦U2的第三引脚接地，隔离光耦U2的第四引脚与磁刺激仪电性连接，隔离光耦U2的第五引脚为脉冲输出端，隔离光耦U2的第六引脚与第二电源V2电性连接。

本实用新型实施例中，第一二极管D1反接，能够保证负电压下运算放大器U1的输入端被钳位至负的第一二极管D1导通电压，避免运算放大器U1被烧坏。

本实用新型实施例中，运算放大器U1为精密运算放大器，一般指失调电压低于1mV的运放并同时强调失调电压随温度的变化漂移值要小于100V。

具体地，第一电源V1为+5V。第二电源V2为+3.3V。

具体地，运算放大器U1的型号为AD8032。

具体地，隔离光耦U2的型号为TLP2770。

如图2所示，Sample是采样信号，它通过一个与0电压比较的运算放大器U1构成的比较器电路后会被整形成一个负电压下“凹”进去的矩形信号，该信号经过隔离光耦U2后送入磁刺激仪，对比脉宽即可对比脉冲电容器的容值衰减程度。

本实用新型实施例的刺激波形检测电路1解决了现有工业领域上对脉冲电容器的检测方法大多采用定期拆机取下脉冲电容器进行单独测量，工作量庞大且实时性不高的问题。相比现有传统检测方法，该刺激波形检测电路1既不对检测人员的专业素质作要求，也无需拆机，其检测更为便捷，降低了检测的工作量，实时性也得到了显著的提高。

实施例二

请参阅图3和图4所示，本实用新型第二实施例提供一种磁刺激仪电路2，该磁刺激仪电路2包括MCU处理器21、移相全桥电路22、脉冲电容器23、刺激线圈24、晶闸管25及实施例一中的刺激波形检测电路1。其中，MCU处理器21分别与移相全桥电路22、刺激波形检测电路1、脉冲电容器23电性连接，脉冲电容器23还与移相全桥电路22、刺激线圈24、刺激波形检测电路1电性连接，移相全桥电路22接前端电路，晶闸管25连接在脉冲电容器23和刺激线圈24之间。

进一步地，磁刺激仪电路2进一步包括分压采样电路26，分压采样电路26与脉冲电容器23并联，分压采样电路26与MCU处理器21、刺激波形检测电路1电性连接。

本实用新型实施例中，刺激线圈24是用铜线缠绕的线圈，在电路上等效看来，是一个电感和电阻的串接器件。

本实用新型实施例中，前端电路是包括滤波、桥式整流、功率因素校正电路在内的统称，其作用是将市电输入的交流电转换成稳定的直流电提供给后端升压。

具体地，分压采样电路26为多个串联的采样电阻。

具体地，第二二极管D2为整流二极管。更具体地，第二二极管D2的连接方式为反并联电性连接。

本实用新型实施例中，刺激波形检测电路1的采样端采集的采样信号被整形成一个负电压下“凹”进去的矩形信号后送入MCU处理器21，对比脉宽即可对比脉冲电容器23的容值衰减程度。

本实用新型实施例中，晶闸管25是一种大功率电器元件，也称可控硅。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。具体地，晶闸管25为开关二极管D3。

如图3所示，可以理解，在MCU处理器21的控制下，移相全桥电路22持续不断的将来自前端电路的电量升压送至脉冲电容器23。然后，多个串联的精密采样电阻的分压采样电路26与脉冲电容器23并联获得相同的电压。该电压经电阻分压后被MCU处理器21所检测并计算出脉冲电容器上的电压。在电压匹配到目标电压后，MCU处理器21会关停移相全桥电路22。在产生刺激时，脉冲电容器23会产生一个特殊的电压波形，这个波形同样会传递到采样电阻上被刺激波形检测电路1捕获并计算出一个和容值线性相关的脉宽。

本实用新型实施例中，刺激波形检测电路1的检测结果可以量化显示在仪器屏幕上。

请继续参阅图4所示，其中，Switch端为控制开关二极管D3的控制信号。具体地，刺激线圈24包括第一电阻R1和第一电感L1，脉冲电容器23包括第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和第二二极管D2。其中，第二电阻R2、第二二极管D2的负极、开关二极管D3和第一电容C1的一端接高压输入(如图4中HV端所示)，第二电阻R2的另一端与第二电容C2的一端电性连接，第二电容C2的另一端、第二二极管D2的正极、开关二极管D3的负极与第一电感L1的一端电性连接，第一电感L1的另一端与第一电阻R1的一端电性连接，第一电阻R1的另一端和第一电容C1的另一端接地(如图4中GND端所示)。

具体地，晶闸管25与第二二极管D2并联，即开关二极管D3与第二二极管D2并联。更具体地，第二电阻R2和第二电容C2串联后与第二二极管D2、开关二极管D3并联。

本实用新型实施例中，第一电容C1是有极性电容，第二电容C2是无极性电容。

具体地，第一电阻R1的值小于50mΩ，第二电阻R2的值为5Ω。第二电容C2的值为1μF。第一电感L1的值为20μH。

本实用新型实施例中，分压采样电路26和移相全桥电路22两者都是通过连HV端、GND端与脉冲电容器23相连。

如图4所示，开关二极管D3打开时，第一电容C1上的电流经过开关二极管D3与第一电感L1进行谐振，电压开始下降，逐渐谐振至负压，此时第一电容C1两端电压下正上负，回路电流为0，开始换向，当电流反向时，开关二极管D3关断，电流经过反第二二极管D2回到第一电容C1的负极。由于在整个脉宽中负压信号对应的占比是一定的，因此，可以通过负压信号的时间计算出整个脉宽的时间。

可以理解，刺激时电压波形如图5所示、电流波形如图6所示。该波形的幅度由电压决定，宽度由第一电容C1决定。电压波形中，A为刺激前的目标电压，B是一个小于0且绝对值小于A的反向电压，C是刺激后脉冲电容器的电压，其为绝对值小于B的正向电压。同样显而易见的，在电流波形中，反向电流E的幅值小于正向电流F，这是由于部分电能转化为磁场和铜线圈上的热量。

需要说明的是，关于该磁刺激仪电路2中其它电路的连接原理与现有技术的磁刺激仪基本一致，为现有技术，本实用新型实施例在此不做详述。

本实用新型第二实施例提供的磁刺激仪电路2的作用与实施例一提供的刺激波形检测电路1作用相同，在此不再赘述。

实施例三

请参阅图7所示，本实用新型第三实施例提供一种磁刺激仪3，该磁刺激仪3包括实施例二中的磁刺激仪电路2，磁刺激仪电路2包括实施例一中的刺激波形检测电路1。

本实用新型第三实施例提供的磁刺激仪3的作用与实施例二提供的磁刺激仪电路2作用相同，在此不再赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种刺激波形检测电路，其特征在于：所述刺激波形检测电路用于检测磁刺激仪中脉冲电容器的容值；所述刺激波形检测电路包括运放电路和隔离电路，所述运放电路与所述隔离电路电性连接，所述运放电路包括采样端，所述运放电路包括脉冲输出端。

2.如权利要求1所述的刺激波形检测电路，其特征在于：所述运放电路包括运算放大器、第一二极管和第一电源，所述隔离电路包括隔离光耦和第二电源；

所述运算放大器的负输入端接地后与所述第一二极管的正极电性连接，所述第一二极管的正极与所述运算放大器的正输入端电性连接后作为所述采样端与磁刺激仪电性连接；所述运算放大器的电源正输入端与所述第一电源电性连接，所述运算放大器的电源负输入端接地；

所述运算放大器的输出端与所述隔离光耦的第一引脚电性连接，所述隔离光耦的第三引脚接地，所述隔离光耦的第四引脚与磁刺激仪电性连接，所述隔离光耦的第五引脚为所述脉冲输出端，所述隔离光耦的第六引脚与所述第二电源电性连接。

3.一种磁刺激仪电路，其特征在于：所述磁刺激仪电路包括MCU处理器、移相全桥电路、脉冲电容器、刺激线圈及如权利要求1中所述的刺激波形检测电路，所述MCU处理器分别与所述移相全桥电路、所述刺激波形检测电路、所述脉冲电容器电性连接，所述脉冲电容器还与所述移相全桥电路、所述刺激线圈、所述刺激波形检测电路电性连接，所述移相全桥电路接前端电路。

4.如权利要求3所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述磁刺激仪电路进一步包括分压采样电路，所述分压采样电路与所述脉冲电容器并联，所述分压采样电路与所述MCU处理器、所述刺激波形检测电路电性连接。

5.如权利要求4所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述分压采样电路为多个串联的采样电阻。

6.如权利要求4所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述磁刺激仪电路进一步包括晶闸管，所述晶闸管连接在所述脉冲电容器和所述刺激线圈之间。

7.如权利要求6所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述晶闸管为开关二极管。

8.如权利要求6所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述刺激线圈包括第一电阻和第一电感，所述脉冲电容器包括第二电阻、第一电容、第二电容和第二二极管；所述第二电阻、所述第二二极管的负极和所述第一电容的一端接高压输入，所述第二电阻的另一端与所述第二电容的一端电性连接，所述第二电容的另一端、所述第二二极管的正极与所述第一电感的一端电性连接，所述第一电感的另一端与所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的另一端接地。

9.如权利要求8所述的磁刺激仪电路，其特征在于：所述晶闸管与所述第二二极管并联，所述晶闸管的正极接高压输入，所述晶闸管的负极与所述第一电感的一端电性连接。

10.一种磁刺激仪，其特征在于：所述磁刺激仪包括如权利要求3-9任一项所述的磁刺激仪电路。