[发明专利]多级恒流脉冲发生电路

说明书

技术领域

本发明属于医疗仪器技术领域，具体涉及一种脉宽、幅度可调的多级恒流脉冲发生电路，用于术前神经定位和术中神经监测。

背景技术

术前神经刺激可用于定位神经位置，术中神经刺激可用于监测神经状况。

外周神经阻滞是很多外科手术的必须步骤，而准确定位神经丛的位置是阻滞手术成功的关键。传统的外周神经阻滞手术结合解剖图采用盲探法，即依赖医生的经验和患者对异感的反馈来判断注药针尖是否到达合适的位置。若医生的经验不足，这种盲目试探的方法可能会对患者神经造成机械性损伤并带来疼痛；又或者患者处于昏迷状态或不配合时，该方法即无法实施，特别对于肥胖患者，其体表由于堆积大量脂肪导致体表解剖标志不明显，该方法效果即变得非常有限。

神经生理监测技术是目前神经外科和脊柱外科领域受到广泛关注的一项技术，其主要是通过采用特定参数的电脉冲刺激神经，观察神经的各项指标来了解和监控神经的功能状况，临床上用于术中避免神经损伤和预防术后神经功能受损。运动诱发电位（MEP）监测是术中神经监护（Intraoperative Neuromonitoring，IONM）系统的重要组成部分，可在不开颅的条件下对皮层运动区施加刺激，实时评估手术中处于危险状态的神经系统功能的完整性，并提示术者采取干预措施使神经损伤消除或减至最小。MEP的实施需要特殊的高压、大电流、短脉冲电刺激器，且输出刺激脉冲的电压、电流、宽度的变化范围大，刺激模式多。

参考专利：《神经丛刺激系统及神经丛刺激器》，申请号201120096646.6。

发明内容

基于上述两个背景，即术前神经刺激可用于定位神经位置和术中神经刺激可用于监测神经状况，本发明的目的在于提出一种脉宽、幅度可调的多级恒流脉冲发生电路。根据临床需求不同，可选择参数不同的刺激模式，主要体现在脉冲强度，即电流幅度、脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲个数的不同。本电路尤其适合于运动诱发电位监测。

神经刺激器的关键技术是多级恒流脉冲发生电路的设计，而多级恒流脉冲发生电路的关键在于多级和恒流控制。因为要求的电流级数较多，为满足电流的调节精度，使用高压充电电路在储能电容上得到高压，保证在电阻网络中两相邻档级间有足够的压差。恒流要求刺激电流的幅度不受负载阻抗变化的影响。

本发明提出的脉宽、幅度可调的多级恒流脉冲发生电路，由反激式高压充电电路、电阻网络分压电路、三极管恒流输出控制电路和微控制器组成。其中，所述反激式高压充电电路将外供低压直流电源升压至所需高电压并对储能电容充电；所述电阻网络分压电路由电阻网络对储能电容上的电压分压，得到所需各级目标电压；所述三极管恒流输出控制电路由三极管基极从电阻分压网络取出所需档级电压，利用三极管发射极和基极的压差恒定原理，实现对发射极参考电阻的恒压控制，参考电阻取固定阻值，即可实现对集电极负载的恒流控制；所述微控制器实现反激式高压充电电路的充电控制和反馈控制、电阻网络分压电路各模拟开关的通断控制和三极管恒流输出控制电路的输出控制。恒流脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲个数等由微控制器控制总开关导通、关断时间和导通次数实现。

本发明中，采用反激式高压充电电路作为开关电源以获得所需高压，所述反激式高压充电电路可采用专利ZL 200720074627.7所述的电路。反激式开关电源具有结构简单、成本低、体积小、效率高等优点。

本发明中，电阻网络可在大范围实现以确定步长分压。所述电阻网络分压电路可将储能电容电压分为所需目标档级。

本发明中，电阻网络分压级数与输入到负载上的恒流脉冲级数保持一致。

本发明中，在电阻网络保持不变的情况下，发射极参考电阻取不同阻值，可实现在不同输出电流范围内有不同的调节步长。