[發(fā)明專利]植入式雙模刺激芯片、系統(tǒng)及模式轉換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110007509.5
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102580243A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 吳有林
• 申請（專利權）人: 蘇州景昱醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號: A61N1/372
• 分類號: A61N1/372
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及植入式神經電刺激系統(tǒng)，尤其是具有電壓刺激和電流刺激兩種刺激模式的雙模刺激芯片、系統(tǒng)及模式轉換方法。

背景技術

植入式神經電刺激在神經功能失調治療和神經損傷康復中具有重要的作用。植入式神經電刺激系統(tǒng)通過在人體內諸如運動神經、感覺神經的特定神經靶點處植入電極，來釋放高頻電刺激，以對特定神經進行刺激，從而使人體機能恢復到正常運作的狀態(tài)。

目前，植入式神經電刺激系統(tǒng)主要包括用于治療以帕金森病等典型運動障礙型疾病的植入式腦深部電刺激(DBS，俗稱腦起搏器)，植入式腦皮層電刺激(CNS)，植入式脊髓電刺激系統(tǒng)(SCS)，植入式骶神經電刺激系統(tǒng)(SNS)，植入式迷走神經電刺激系統(tǒng)(VNS)等等。

已知的植入式神經電刺激系統(tǒng)通常主要包括脈沖發(fā)生器、電極、延伸導線、以及體外控制裝置。其中，脈沖發(fā)生器與延伸導線連接，延伸導線進而又連接至電極，從而將脈沖發(fā)生器所產生的脈沖傳輸到電極，以對神經靶點進行電刺激。

現(xiàn)有技術中的脈沖發(fā)生器的輸出刺激脈沖僅具有恒壓刺激模式或者恒流刺激模式中的一種。恒壓刺激輸出的優(yōu)點是電路結構簡單耗能較少、能夠節(jié)省電能延長使用壽命，缺點是較易受阻抗變化的影響，而恒流刺激輸出的優(yōu)點是刺激強度不受人體組織阻抗變化的影響但相對能耗大結構相對復雜。因此亟需一種能夠集兩種刺激模式的優(yōu)點于一體的雙模刺激芯片及植入式神經電刺激系統(tǒng)，使醫(yī)生或病人能夠使用體外控制裝置根據需要選擇恒壓刺激模式或恒流刺激模式。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電路結構簡單且可支持恒壓刺激和恒流刺激兩種工作模式的雙模刺激芯片及植入式神經電刺激系統(tǒng)，使醫(yī)生或病人能夠使用體外控制裝置根據需要選擇恒壓刺激模式或恒流刺激模式。

根據本發(fā)明所提供的技術方案，一種雙模電刺激芯片，包括：

數字控制模塊，所述數字控制模塊用于輸出數字控制信號控制刺激脈沖的輸出；

模擬脈沖發(fā)生模塊，所述模擬脈沖發(fā)生模塊與所述數字控制模塊相連接，所述模擬脈沖發(fā)生模塊包括恒壓刺激發(fā)生電路和恒流刺激發(fā)生電路，用于產生恒壓刺激脈沖或恒流刺激脈沖；

輸出控制模塊，所述輸出控制模塊與所述數字控制模塊、模擬脈沖發(fā)生模塊均相連接，用于將恒壓刺激脈沖或恒流刺激脈沖通過電極輸出體外；

刺激輸出測量模塊，所述刺激輸出測量模塊與所述數字控制模塊、輸出控制模塊均相連接，所述刺激輸出測量模塊由數字控制模塊控制，用于測量所述輸出控制模塊輸出的刺激電壓或刺激電流并反饋給所述數字控制模塊；

所述雙模電刺激芯片具有恒壓刺激模式和恒流刺激模式兩種刺激模式，當處于恒壓刺激模式時，所述模擬脈沖發(fā)生模塊的恒壓刺激發(fā)生電路產生恒壓刺激脈沖輸出；當處于恒流刺激模式時，所述模擬脈沖發(fā)生模塊的恒流刺激發(fā)生電路產生恒流刺激脈沖輸出。

優(yōu)選地，所述恒壓刺激發(fā)生電路包括基準電流發(fā)生模塊、對所述基準電流發(fā)生模塊進行運算得到的基準電壓發(fā)生模塊、用于所述基準電壓發(fā)生模塊的輸出電壓進行反饋放大的電壓反饋放大模塊、恒壓刺激運算放大輸出模塊。

優(yōu)選地，所述恒流刺激發(fā)生電路包括所述基準電流發(fā)生模塊及對所述基準電流發(fā)生模塊的輸出電流進行反饋放大的電流反饋放大模塊。

優(yōu)選地，所述基準電流發(fā)生模塊包括可編程電流數模轉換電路CurrentDAC，用于產生基準電流Idac；

所述基準電壓發(fā)生模塊包括第一電阻Rdac，所述第一電阻Rdac的輸入端與所述可編程電流數模轉換電路Current?DAC的輸出端相連接，其兩端用于產生基準電壓Vdac；

所述電壓反饋放大模塊包括串聯(lián)連接在刺激脈沖輸出端和刺激地輸出端之間的第一反饋分壓電阻Rfb和第二反饋分壓電阻Rfn，所述第二反饋分壓電阻Rfn兩端產生的反饋電壓Vs_fb用于調節(jié)刺激電壓脈沖輸出為設定值；

所述恒壓刺激運算放大輸出模塊包括運算放大器A1，所述運算放大器A1的同相輸入端與所述第一電阻Rdac的輸入端相連接用于將基準電壓Vdac輸入運算放大器，所述運算放大器的反相輸入端與所述第一反饋分壓電阻Rfb和第二反饋分壓電阻Rfn之間的連接端相連接用于將反饋電壓Vs_fb輸入運算放大器，所述運算放大器A1用于對所述基準電壓Vdac進行放大運算產生恒壓刺激電壓輸出。

優(yōu)選地，所述恒壓刺激發(fā)生電路還包括：

第一恒壓開關VS1，所述第一恒壓開關VS1串接在可編程電流數模轉換電路Current?DAC與第一電阻Rdac之間；