[發明專利]冷熱疼痛刺激系統

有效

• 申請號: 201210099517.1
• 申請日: 2012-04-07
• 公開（公告）號: CN102579014A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 秦偉;劉鵬;朱振營;胡凱;何嘉全;田捷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，特別是一種研究人體痛閾與耐痛閾的儀器。可用于正常與強磁場環境中的疼痛感覺研究、鎮痛效果評價、醫護人員對痛癥患者的輔助診斷與治療。

背景技術

目前全世界每天約550萬人忍受癌痛的折磨，我國至少有一億以上的疼痛患者。疼痛，這種人類最原始的痛苦，已經成為全球醫藥行業共同關心的問題。科研機構對疼痛感覺研究和鎮痛效果的評價研究也越來越多。

疼痛的研究是神經科學領域的熱點與難點問題，隨著影像學技術的進步，疼痛的研究迎來了前所未有的機遇。但基于功能磁共振成像技術的疼痛研究，需要有精確、可控的疼痛刺激模式，且能夠與核磁環境兼容的實驗設備。目前只能采用激光刺激設備作為功能磁共振成像技術的疼痛刺激設備。這種激光刺激設備存在以下不足：

1)只能產生熱刺激但不能產生冷刺激；

2)操作復雜、體積大、安全性不高、成本高；

3)與上位機通信復雜，數據不開放。

發明內容

本發明的目的在于針對上述激光刺激設備的不足，提出一種能夠提供冷熱刺激、操作簡單、安全性高、成本低的冷熱疼痛刺激儀，以實現在強磁場的核磁環境中根據實驗人員設定的冷熱刺激模式，進行疼痛刺激，并且把當前溫度數據和疼痛感覺實時傳輸到上位機中。

為實現上述目的，本發明包括冷熱刺激頭1、保護網2、散熱水箱3、水泵4、儲水水箱5、嵌入式控制模塊6和上位機7；冷熱刺激頭1、散熱水箱3、水泵4和儲水水箱5通過水管依次相連，形成水循環系統；冷熱刺激頭1通過嵌入式控制模塊6與上位機7連接；

所述的冷熱刺激頭1，包括導熱片11、制冷片13、水冷頭14、外殼15、繃帶17、紐扣18和隔熱墊19；制冷片13的一面黏貼導熱片11，另一面黏貼水冷頭14；制冷片13和水冷頭14置于導熱片11和外殼15組成的腔體內；隔熱墊19黏貼在外殼15的前面；繃帶17通過紐扣18固定在外殼15的背面；導熱片11置于人體皮膚上的刺激點；

所述的嵌入式控制模塊6，包括嵌入式處理電路、D/A轉換電路、功率放大電路、電流轉向電路、限流保護電路、橋式電路、差分放大電路、A/D轉換電路和打分電路；該嵌入式處理電路根據上位機7中設置的刺激溫度，產生相應電壓數字信號，輸入給D/A轉換電路中轉換成模擬信號，再經過功率放大電路放大后輸入到電流轉向電路后，再經限流保護電路后輸入到制冷片13中，控制制冷片13的升溫或降溫，進而控制導熱片11溫度變化；該橋式電路將黏貼在導熱片11與制冷片13之間薄膜鉑熱電阻12的電阻值轉換成電壓值，傳輸到A/D轉換電路中轉換成數字信號，再傳輸到嵌入式處理電路中，把當前溫度值與設置溫度值相比較，判斷增加或減少電壓，同時嵌入式處理電路把當前溫度值傳輸到上位機7中存儲顯示；被試者根據當前的疼痛感移動滑動變阻器上的滑塊打分，該打分電路將滑動變阻器的阻值轉成電壓值，經過A/D轉換電路連接到嵌入式處理電路，嵌入式處理電路通過串口把打分值傳輸到上位機7中存儲顯示。

上述系統，其特征在于水冷頭14包括進水口、出水口和內部溝道16；內部溝道16為M形狀，且與水冷頭14同一側的進水口和出水口連成通路。

上述系統，其特征在于導熱片11是采用紫銅材料做成的厚度為8mm的凸字形薄片，分為上下兩層，且上層的面積為下層面積的二分之一；上層的周圍套有回字形的隔熱墊19。

上述系統，其特征在于外殼15由3mm純銅薄板加工而成，且背面的中心處焊有純銅質紐扣18。

上述系統，其特征在于橋式電路由薄膜鉑熱電阻12和三個等值電阻連接組成。

上述系統，其特征在于連接冷熱刺激頭1的水管、薄膜鉑熱電阻12的引線和制冷片13的引線均置于在保護網12內。

上述系統，其特征在于打分電路包括滑動變阻器、分壓電阻和由純銅材料做成的屏蔽外殼；屏蔽外殼上裝有滑塊并標有滑塊軌道刻度，滑塊連接滑動變阻器。

上述系統，其特征在于嵌入式處理電路，包括STM32處理器、JTAG接口電路、實時時鐘電路和串口通信電路；JTAG接口電路、實時時鐘電路分別與STM32處理器連接，STM32處理器通過串口通信電路與上位機7相連。

上述系統，其特征在于電流轉向電路，包括共集電極放大電路和繼電器；共集電極放大電路的輸入連接STM32處理器，輸出連接繼電器。

上述系統，其特征在于限流保護電路由自動恢復保險絲和電阻串聯構成。

本發明具有如下優點：