[實用新型]一種植入式神經刺激系統

有效

• 申請號: 201520187713.3
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204543268U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 胡宇星;馬伯志;郝紅偉;李路明
• 申請（專利權）人: 北京品馳醫療設備有限公司;清華大學
• 主分類號: A61N1/06
• 分類號: A61N1/06;A61N1/36
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本實用新型屬于微型醫療器械領域，特別涉及一種醫療使用的植入式神經刺激系統以及其工作方法。

背景技術

植入式神經刺激系統種類很多，如植入式腦深部刺激器、植入式脊髓刺激器、植入式迷走神經刺激器等。由植入式神經刺激系統的刺激輸出模塊產生脈沖，通過植入電極釋放高頻電刺激，刺激體內特定部位的神經，從而實現對特定疾病的治療作用。

由于植入式神經刺激系統使用時，其刺激電極直接植入人體組織內部。因此，該類設備直接關系到植入者的安全，需要對其直接刺激的人體神經組織實現嚴格的電荷平衡。

當前植入式神經刺激系統，其恒流的電流輸出多通過將可變的電壓經電壓跟隨器作用在一定大小的電阻兩端實現。該方案的設計使得高精度恒流輸出的情況下電阻兩端電壓變化范圍較大，直接導致輸出電壓容限較小，使得系統的能效性較低，形成了能效性和精度的相互制約。而另一些植入式神經刺激系統恒流的電流輸出通過電流鏡并聯選通的方式實現，當刺激電流較大時，該方式將使得電流鏡的寬度很寬，占用極大的芯片面積，從而限制了輸出電流的幅值范圍，高精度設計下的電流鏡的匹配問題也會對精度形成制約。同時，受制于精度特性，當前神經刺激系統的恒流電流輸出為了實現嚴格的電荷平衡多通過被動電荷平衡的方式實現，以滿足植入式神經刺激系統的安全性。但被動電荷平衡的方式使得系統中片外元件較多、被動電荷平衡時間較長，且被動電荷平衡過程波形幅值不可控，控制也不夠靈活。而具備主動電荷平衡功能的恒流植入式神經刺激系統，其電力使用方案又存在能效低、恒流輸出精度不夠導致的電荷平衡安全性不足等問題。

實用新型內容

有鑒于此，確有必要提供一種能效高且電荷平衡安全性高的植入式神經刺激系統及其工作方法。

一種植入式神經刺激系統，其包括：一脈沖發生器，一刺激電極，以及一體外程控儀；其中，所述脈沖發生器包括：一中央控制器、一DCDC電源、一混合型高精度DAC、一電流輸出反饋、一DCDC多路輸出DAC、一DCDC多路選擇開關、一儲能電容選擇多路開關、一儲能電容陣列、一高電壓選擇電路、一用于將該脈沖發生器與所述刺激電極的觸點陣列電連接的通道選擇開關陣列、以及一收容上述元件的外殼；

所述中央控制器分別與所述DCDC電源、混合型高精度DAC、電流輸出反饋、DCDC多路輸出DAC、DCDC多路選擇開關、儲能電容選擇多路開關、以及通道選擇開關陣列電連接，并用于控制其工作；

所述DCDC電源通過所述儲能電容選擇多路開關與所述儲能電容陣列電連接，并用于向所述儲能電容陣列充電；

所述儲能電容陣列通過所述高電壓選擇電路與所述通道選擇開關陣列電連接，并通過該通道選擇開關陣列向所述刺激電極的觸點陣列提供電脈沖刺激；

所述混合型高精度DAC包括：一低有效位發生器、一高有效位發生器、一閾值電壓Vt基準電路、一低電壓參考、以及一低電壓跟隨器；所述混合型高精度DAC用于接收所述中央控制器的數字量輸入并輸出對應的電流大小，并將該電流輸出情況通過該電流輸出反饋實時告知該中央控制器；

所述電流輸出反饋與低電壓跟隨器輸出MOS管電連接，用于接收來自所述混合型高精度DAC的電流輸出情況并實時告知該中央控制器；

所述DCDC多路輸出DAC與所述電流輸出反饋電連接，并通過該DCDC多路選擇開關與所述DCDC電源電連接，該DCDC多路輸出DAC用于設置所述DCDC電源的輸出電壓。

如上所述植入式神經刺激系統，其中，所述低有效位發生器包括：一低有效位多路選擇開關、一低有效位多路輸出DAC、一低有效位發生MOS管；所述低有效位多路輸出DAC分別與所述低有效位多路選擇開關、所述中央控制器以及所述閾值電壓Vt基準電路電連接，其用于接收所述中央控制器的數字信號并將其累加閾值電壓Vt后轉換為多路電壓模擬信號輸出；所述低有效位多路選擇開關分別與所述低有效位多路輸出DAC、中央控制器以及低有效位發生MOS管電連接，其用于設定該低有效位發生器的輸出電流；所述低有效位發生MOS管的漏極與所述低電壓跟隨器電連接，源極和體端接地。