神经刺激器及其人体负载阻抗检测模块和检测方法

文档序号:573519 发布日期:2021-05-21 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 神经刺激器及其人体负载阻抗检测模块和检测方法 (Nerve stimulator and human body load impedance detection module and detection method thereof ) 是由 李彩俊 朱为然 于 2019-11-20 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种神经刺激器及其人体负载阻抗模块和检测方法,其中,所述神经刺激器包括刺激源及连接至所述刺激源的刺激通路,所述人体负载阻抗检测模块包括电压检测器、设置于所述刺激通路上的取样电阻,所述电压检测器具有第一输入端及第二输入端,所述人体负载阻抗检测模块还包括将所述取样电阻的两端分别连接至所述第一输入端及第二输入端的第一导线与第二导线,所述第一导线与第二导线上分别设有第一开关与第二开关。本发明通过在原有的电路上,增加小规模的测量电路,可在不中断原来刺激的基础上进行人体阻抗的测量,也不需要进行刺激模式的切换,提高了病人的体验性,同时也为电池剩余容量的计算、电极设置以及医生的诊断分析病情等提供参考。(The invention provides a nerve stimulator, a human body load impedance module and a detection method thereof, wherein the nerve stimulator comprises a stimulus source and a stimulus path connected to the stimulus source, the human body load impedance detection module comprises a voltage detector and a sampling resistor arranged on the stimulus path, the voltage detector is provided with a first input end and a second input end, the human body load impedance detection module further comprises a first lead and a second lead which respectively connect two ends of the sampling resistor to the first input end and the second input end, and a first switch and a second switch are respectively arranged on the first lead and the second lead. The invention can measure the impedance of the human body on the basis of not interrupting the original stimulation by adding a small-scale measuring circuit on the original circuit, does not need to switch the stimulation mode, improves the experience of patients, and provides reference for the calculation of the residual capacity of the battery, the electrode setting, the diagnosis and analysis of the illness state of doctors and the like.)

神经刺激器及其人体负载阻抗检测模块和检测方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域,尤其涉及一种神经刺激器及其人体负载阻抗模块和检测方法。

背景技术

随着人们经济水平和对生活质量要求的提高,神经刺激治疗类产品(如癫痫、帕金森类疾病、尿失禁及等)越来越得到人们的重视,对此类产品的性能要求也越来越高。神经刺激器是将刺激源所产生的脉冲电流通过电极作用至肢体组织,以实现某些疾病的治疗或神经功能的康复。现有神经刺激器多包括刺激源、导线及电极。在对神经进行刺激时,有电压模式和电流模式两种模式。在通常情况下,神经刺激器采用恒压模式进行刺激,给人体组织一个固定的动作电位。在刺激时,需要测量出人体负载阻抗阻抗(被刺激部位接触阻抗和被刺激部位阻抗之和),为电池剩余容量的计算、电极设置以及医生的诊断分析病情等提供参考。

如图1所示,现有神经刺激器常用的人体负载阻抗检测方法为:(1)刺激源在恒流模式下给出一个固定大小的刺激电流;(2)调整为恒压模式刺激,给出一个固定大小的电压,测量出人体负载阻抗两端的电压的大小;(3)根据电流模式的刺激电流和和电压模式下的刺激电压计算出人体阻抗的大小。采用上述的方法测量人体阻抗检测方法存在弊端:(1)需要切换刺激源模式,从电压刺激改变为电流刺激,中断了刺激的连续性。病人感受不好;(2)给病人一个额外的电流刺激。对病人有可能有副作用。(3)人体阻抗变化大,因此其两端的电压变化也比较大,电压测量的量程比较不容易确定。

鉴于此,有必要提供一种新的用于神经刺激器的人体负载阻抗检测模块。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于神经刺激器的人体负载阻抗检测模块及其检测方法,电路结构简洁,无需进行刺激模式切换和中断连续刺激,增加了病人的体验性。

为实现上述发明目的,本发明提供了一种用于神经刺激器的人体负载阻抗检测模块,所述神经刺激器包括刺激源及连接至所述刺激源的刺激通路,所述人体负载阻抗检测模块包括电压检测器、设置于所述刺激通路上的取样电阻,所述电压检测器具有第一输入端及第二输入端,所述人体负载阻抗检测模块还包括将所述取样电阻的两端分别连接至所述第一输入端及第二输入端的第一导线与第二导线,所述第一导线与第二导线上分别设有第一开关与第二开关。

作为本发明的进一步改进,所述人体负载阻抗检测模块还包括与所述取样电阻呈并联设置的第三导线及设置于第三导线上的第三开关,所述第三开关闭合时,相应的取样电阻被短路。

作为本发明的进一步改进,所述刺激通路至少设置为两条,且每一所述刺激通路上均设有取样电阻,至少两条所述刺激通路上的取样电阻所连接的第一导线及第二导线均呈相互独立设置。

作为本发明的进一步改进,所述的刺激源处还包括程序控制模块,所述的程序控制模块可控制所述刺激源在恒压模式下发出电脉冲信号和根据电压检测器采集到取样电阻两端的检测电压及取样电阻的电阻值和恒压模式下的预设电压计算出人体负载阻抗值。

同时,本发明还提供了一种用于神经刺激器的人体负载阻抗检测方法,所述神经刺激器包括刺激源、程序控制模块、刺激通路及人体负载阻抗检测模块,所述人体负载阻抗检测方法包括如下步骤:

A、程序控制模式开启刺激源向刺激通路在恒压模式下发出电脉冲信号;

B、进行一条刺激通路的人体负载阻抗检测,控制该刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关闭合,以使得该刺激通路上取样电阻的两端分别与所述电压检测器的第一输入端及第二输入端相联通,再通过电压检测器器采集所述取样电阻两端的电压值;

C、控制该刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关经检测时长t后打开,其中,所述检测时长t小于电脉冲信号的脉宽W。

作为本发明的进一步改进,所述刺激通路设置为至少两条,所述人体负载阻抗检测方法还包括控制一刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关打开后,经过时长n*T-t,再控制另一条刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关闭合,以进行另一条刺激通路的对应人体负载阻抗检测,其中,n为自然数,T为电脉冲信号的周期。

作为本发明的进一步改进,所述开路检测方法还包括在所述电脉冲信号的上升沿后,经预设时长t',再控制一刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关闭合,以进行该刺激通路的人体负载阻抗电阻检测,其中,t'+t<W。

作为本发明的进一步改进,所述人体负载阻抗检测模块还包括与所述取样电阻并联设置的第三导线及设置于第三导线上的第三开关;所述人体负载阻抗检测方法还包括控制一刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关闭合,并打开与该取样电阻并联的第三开关;控制该刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关经检测时长t后打开,并闭合与该取样电阻并联的第三开关。

作为本发明的进一步改进,所述检测时长t设置为60~1000μs。

本发明还提供了一种用于神经刺激器,包括上述提及的人体负载阻抗检测模块。

本发明的有益效果是:采用本发明人体负载阻抗检测模块,通过在原有的电路上,增加小规模的测量电路,可在不中断原来刺激的基础上进行人体阻抗的测量,也不需要进行刺激模式的切换,病人体验较好;同时由于取样电阻的阻值较小,在其上面分得的电压较小。因此电压测量电路的量程可以进行一定规模的缩减,降低了设计的难度和电路的规模。

附图说明

图1是现有神经刺激器的构成示意图;

图2是本发明人体负载阻抗检测模块在神经刺激器的连接示意图;

图3是本发明人体负载阻抗检测模块在具有多条刺激通路的神经刺激器的连接示意图;

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参阅图2所示的神经刺激器包括刺激源及连接至所述刺激源的刺激通路,以及对刺激通路进行人体负载阻抗检测的人体负载阻抗检测模块,所述人体负载阻抗检测模块包括电压检测器、设置于所述刺激通路上的取样电阻,所述电压检测器具有第一输入端及第二输入端,所述人体负载阻抗检测模块还包括将所述取样电阻的两端分别连接至所述第一输入端及第二输入端的第一导线与第二导线,所述第一导线与第二导线上分别设有第一开关K1与第二开关K2。

所述取样电阻Rs串联设置于刺激源与人体负载阻抗之间,其阻值既不能太大,否则压降损失较大,影响功耗及最终输出,并影响最终的治疗效果;且所述取样电阻Rs的阻值亦不能太小,以保证所述刺激通路正常工作时,所述电压检测器能够正确辨识所述取样电阻Rs两端所产生的压降。所述取样电阻Rs的选取藉由其所对应的刺激通路的工作电压、电流以及所述电压比较器的性能参数确定,其阻值大小在既定范围内可调。具体地,所述取样电阻Rs的阻值需满足:Vmeas/Imin<Rs<Vloss/Imax,其中,Vmeas为电压测量正常工作的最小电压值,Imin为所述刺激通路的最小刺激电流;Vloss为所述刺激通路的最大压降损失,Imax为所述通路的最大刺激电流。此处所述取样电阻Rs的阻值优选为1~20Ω。

该测量电路在刺激进行的同时工作。测量开始,开关1和开关2同时闭合,开关3打开,将采样电阻串入到刺激通路中。由刺激源处的程序控制模块根据所述刺激源在恒压模式下发出电脉冲信号的预设电压和电压检测器采集到取样电阻两端的检测电压及取样电阻的电阻值计算人体负载阻抗:由于采样电阻将进行分压,人体阻抗的大小Rload=(Vstim-Vrs)*Rs/Vrs。Vstim为预设的刺激电压,Vrs为采样电阻上测得的电压,Rs为取样电阻的阻值。

所述人体检测模块还包括与所述取样电阻Rs呈并联设置的第三导线及设置于第三导线上的第三开关K3,所述第三开关K3闭合时,相应的取样电阻Rs被短路。藉此,能够更有效避免取样电阻Rs对刺激通路的影响。

如图3所示,所述刺激通路至少设置为两条,且每一所述刺激通路上均设有取样电阻Rs、Rs'……,至少两条所述刺激通路上的取样电阻Rs、Rs'……所连接的第一导线及第二导线均呈相互独立设置。其中,至少两条所述刺激通路上的取样电阻Rs、Rs'……可设置为相同或不同。但,所述电压检测器自身需要占用一定的芯片面积且会产生功耗,因此并没有对应每一刺激通路分别设置连接相应的电压检测器,而是通过一个电压检测器依次对各条刺激通路进行该刺激处的人体负载阻抗检测。

此处所述刺激通路以两条为例,两条所述刺激通路上取样电阻Rs、Rs'的两端所分别连接的第一导线设有第一开关K1、K1',第二导线上设有第二开关K2、K2'。并且所述取样电阻Rs'还并联设置有第三导线,所述第三导线上设有第三开关K3、K3'。所述神经刺激器开启工作后,闭合第一开关K1及第二开关K2,打开第三开关K3,进行第一条刺激通路的人体负载阻抗检测,结束本次人体负载阻抗检测后打开第一开关K1及第二开关K2,闭合第三开关K3;接着闭合第一开关K1'及第二开关K2',打开第三开关K3',进行另一条刺激通路的人体负载阻抗检测,结束本次开路检测后打开第一开关K1'及第二开关K2',闭合第三开关K3'。其中,所述刺激通路被检测到人体负载阻抗时,及时反馈至神经刺激器的控制模块以进行预处理。

本发明还提供一种采用上述人体负载阻抗检测模块的神经刺激器的开人体负载阻抗检测方法,包括:

开启刺激源向刺激通路发出电脉冲信号;

进行一条刺激通路的人体负载阻抗检测,控制该刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关闭合,以使得该刺激通路上取样电阻的两端分别与所述电压检测器的第一输入端及第二输入端相联通,再通过电压检测器器采集所述取样电阻两端的电压值;

控制该刺激通路上取样电阻所对应的第一开关、第二开关经检测时长t后打开,其中,所述检测时长t小于电脉冲信号的脉宽W。

其中,若所述刺激通路正常接通,所述取样电阻Rs两端势必产生一定的压降,所述电压检测器向控制模块输出该刺激通路正常信号;所述控制模块根据刺激通路的开路检测结果控制调节神经刺激器的工作模式。

为进一步保证检测人体负载阻抗检测过程中相应的取样电阻Rs两端电压的稳定性,所述人体负载阻抗检测方法还包括在所述电脉冲信号的上升沿后,经预设时长t',再控制一刺激通路上取样电阻Rs所对应的第一开关K1、第二开关K2闭合,以进行该刺激通路的人体负载阻抗检测,其中,t'+t<W。

一般地,所述检测时长t设置为60~1000μs;所述电脉冲信号为方波信号,所述方波信号的周期为5~10ms。

所述刺激通路设置为至少两条,任一刺激通路的任一次开路检测均采集不同的电脉冲信号周期内相应的取样电阻Rs两端的电压。所述人体负载阻抗检测方法还包括控制一刺激通路上取样电阻Rs所对应的第一开关K1、第二开关K2打开后,经过时长n*T-t,再控制另一条刺激通路上取样电阻Rs'所对应的第一开关K1'、第二开关K2'闭合,以进行另一条刺激通路的人体负载阻抗检测,其中,n为自然数,T为电脉冲信号的周期。

当然,若所述人体负载阻抗检测模块还包括与所述取样电阻Rs并联设置的第三导线及设置于第三导线上的第三开关K3,所述人体负载阻抗检测方法还包括控制一刺激通路上取样电阻Rs所对应的第一开关K1、第二开关K2闭合,并打开与该取样电阻Rs并联的第三开关K3;控制该刺激通路上取样电阻Rs所对应的第一开关K1、第二开关K2经检测时长t后打开,并闭合与该取样电阻Rs并联的第三开关K3。

综上所述,采用本发明人体负载阻抗检测模块及人体负载阻抗检测方法,通过电压检测器采集并比较某一刺激通路上取样电阻Rs两端的电压值,通过采集到的电压值和取样电阻Rs电阻值大小,计算出该刺激处人体负载阻抗的电阻值大小,在不中断原来刺激的基础上进行人体阻抗的测量,不需要刺激模式切换,提高了病人的体验性和耐受性,为电池剩余容量的计算、电极设置以及医生的诊断分析病情等提供参考依据;同时由于取样电阻的阻值较小,在其上面分得的电压较小。因此电压测量电路的量程可以进行一定规模的缩减,降低了设计的难度和电路的规模。

应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

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