[发明专利]一种变幅值及变脉宽的对称脉冲波经颅刺激装置及方法

权利要求书

1.一种变幅值及变脉宽的对称脉冲波经颅刺激装置，其特征在于：包括单片机(U)、第一至第三运放(AR1～AR3)、第一数字电位器(T1)、第二数字电位器(T2)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一至第十电阻(R1～R10)；第一三极管(Q1)为NPN型三极管；第二三极管(Q2)为PNP型三极管；

其中，第一运放(AR1)的输出端与单片机(U)连接；第一运放(AR1)的正输入端一方面通过第一电阻(R1)与第一运放(AR1)的输出端连接，另一方面依次通过第三电阻(R3)、第五电阻(R5)与第二运放(AR2)的输出端连接；第一运放(AR1)的负输入端一方面通过第二电阻(R2)与第一运放(AR1)的输出端连接，另一方面通过第四电阻(R4)与第二运放(AR2)的输出端连接；第二运放(AR2)的正输入端与单片机(U)连接；第二运放(AR2)的负输入端与参考电压端(VREF)连接；

第一数字电位器(T1)的片选端、串行时钟端、串行数据输入端、串行数据输出端均与单片机(U)连接；第一数字电位器(T1)的第一个固定端与正电源端(VCC)连接、第二个固定端与第三运放(AR3)的输出端连接；第一数字电位器(T1)的滑动端与第一三极管(Q1)的基极连接；第一三极管(Q1)的集电极与第一二极管(D1)的阴极连接；第一二极管(D1)的阳极依次通过第六电阻(R6)、第五电阻(R5)与第二运放(AR2)的输出端连接；第一三极管(Q1)的发射极通过第九电阻(R9)与第三运放(AR3)的输出端连接；

第二数字电位器(T2)的片选端、串行时钟端、串行数据输入端、串行数据输出端均与单片机(U)连接；第二数字电位器(T2)的第一个固定端与第三运放(AR3)的输出端连接、第二个固定端与负电源端(NVCC)连接；第二数字电位器(T2)的滑动端与第二三极管(Q2)的基极连接；第二三极管(Q2)的集电极与第二二极管(D2)的阳极连接；第二二极管(D2)的阴极依次通过第六电阻(R6)、第五电阻(R5)与第二运放(AR2)的输出端连接；第二三极管(Q2)的发射极通过第十电阻(R10)与第三运放(AR3)的输出端连接；

第三运放(AR3)的正输入端与单片机(U)连接；第三运放(AR3)的负输入端与参考电压端(VREF)连接；第一电容(C1)的一端通过第七电阻(R7)与第一二极管(D1)的阳极连接，另一端与正电源端(VCC)连接；第二电容(C2)的一端通过第八电阻(R8)与第一二极管(D1)的阳极连接，另一端与负电源端(NVCC)连接。

2.根据权利要求1所述的一种变幅值及变脉宽的对称脉冲波经颅刺激装置，其特征在于：所述单片机(U)采用STM32系列单片机；所述第一数字电位器(T1)、第二数字电位器(T2)均采用256位数字电位器。

3.根据权利要求1所述的一种变幅值及变脉宽的对称脉冲波经颅刺激装置，其特征在于：该装置的经颅刺激方法采用如下步骤实现：

首先，选取两个耳夹电极；两个耳夹电极分别夹在患者的两个耳朵上，且每个耳夹电极的两个输入端均分别与第六电阻(R6)的两端连接；

然后，启动单片机(U)；在单片机(U)的控制下，第二运放(AR2)、第三运放(AR3)、第一数字电位器(T1)、第二数字电位器(T2)按照如下条件进行工作：

当第二运放(AR2)的输出端电压为正向电压时，第三运放(AR3)的输出端电压为负向电压，第一数字电位器(T1)的滑动端为高电平，第二数字电位器(T2)的滑动端为低电平，由此使得第一三极管(Q1)导通、第二三极管(Q2)截止，从而使得流经两个耳夹电极的电流均为正向电流；

当第二运放(AR2)的输出端电压为负向电压时，第三运放(AR3)的输出端电压为正向电压，第一数字电位器(T1)的滑动端为低电平，第二数字电位器(T2)的滑动端为高电平，由此使得第一三极管(Q1)截止、第二三极管(Q2)导通，从而使得流经两个耳夹电极的电流均为负向电流；

在上述条件的约束下，流经两个耳夹电极的电流的波形均为变幅值及变脉宽的对称脉冲波；所述变幅值及变脉宽的对称脉冲波的函数表达式为：

式(1)～(2)中：I为流经两个耳夹电极的电流；t为时间；T为周期，且T的值由软件随机设定；N为非负整数；I₁、I₂、I₃、I₄均为幅值；I₀为常数。