[发明专利]基于定向电流技术的多通道视皮层神经电刺激系统装置

摘要

本发明公开了一种基于定向电流技术的多通道视皮层神经电刺激系统装置，包括MCU微控制器、DAC转换电路、可编程数字电位器电路、压控恒流源电路、单极性转双极性H桥电路和上位机。所述的上位机使用异步串口通信技术，给MCU微控制器发送指令，调节输出脉冲波形的频率、脉宽、幅度及定向电流系数参数。应用到视皮层神经电刺激修复中，解决现有仅通过提高微刺激电极阵列的密度而无法满足视皮层光幻视高分辨率的问题。在微电极的物理尺寸和数目不变的基础上，通过调整相邻两个微电极上的刺激信号的强度、脉宽及相位，在相邻微电极间建立电场强度峰值，建立电刺激的虚拟通道，达到类似插入一个更小电极的刺激效果，实现更高选择性的电刺激模式。

主权项

1.一种基于定向电流技术的多通道视皮层神经电刺激系统装置，其特征在于：包括依次连接的上位机（6）、MCU微控制器（1）、DAC转换电路（2）、可编程数字电位器电路（3）、压控恒流源电路（4）、单极性转双极性H桥电路（5）和刺激电极；所述的MCU微控制器（1）控制DAC转换电路（2）输出幅值成比例的多路电压脉冲信号V1i， 且多路电压脉冲信号V1i的幅值、周期和脉冲宽度参数均可调，其中i=1,2,3…n；所述DAC转换电路（2）采用可产生多路模拟电压信号的芯片，给多路模拟电压信号的任意两路按比例赋予数值，使得两路上输出幅值成一定比例的电压脉冲信号V1i，其中i=1,2,3…n；所述MCU微控制器（1）控制所述可编程数字电位器电路（3），通过编程实现所述可编程数字电位器电路（3）输出的多路电压脉冲信号V2i幅值可调，其中i=1,2,3…n；所述压控恒流源电路（4）的输入为电压脉冲信号V2i，输出的是单极性恒定电流脉冲信号I1i，该输出单极性恒定电流脉冲信号I1i的幅值与负载电阻的大小无关，从而实现恒流的效果，其中i=1,2,3…n；所述的单极性转双极性H桥电路（5）的输入为单极性恒定电流脉冲信号I1i，输出为双极性恒定电流脉冲信号I2i，同时由光耦芯片构成的H桥电路起到光电隔离的作用，能够使组织免受电气的伤害，其中i=1,2,3…n；在双极性恒定电流脉冲信号I2i中，任意两通道间脉冲电流强度比例由控制通道间电流定向系数α来调节；双极性恒定电流脉冲信号I2i的电流控制补偿系数σ的取值大小，从而控制刺激回路的聚焦程度；补偿系数σ的取值分为σ≠0与σ＝0两种情况；σ≠0是指多个刺激电极上的刺激电流的代数和不等于零，电流最终流经返回电极，构成刺激电流的回路；σ＝0是指多个刺激电极上的刺激电流的代数和等于零，返回电极上电流为零，即电流回路上不经过返回电极，仅在多个刺激电极间就构成闭合回路；所述的上位机（6）使用异步串口通信技术，给MCU微控制器（1）发送指令，调节输出双极性恒定电流脉冲信号I2i的频率、脉宽、幅度及电流定向系数α。