專利名稱：電刺激保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電刺激保護(hù)裝置，具體來說，涉及一種醫(yī)用失神經(jīng)狀態(tài)下神經(jīng)肌肉訓(xùn)練電刺激保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
電刺激在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用已經(jīng)普及多年，電刺激的相關(guān)參數(shù)刺激強(qiáng)度(電流強(qiáng)度、脈寬)、刺激持續(xù)時間和刺激強(qiáng)度對于時間的變化率，具有興奮性的組織和細(xì)胞并不對任何程度的電刺激都能表現(xiàn)興奮或出現(xiàn)動作電位。刺激可以泛指細(xì)胞所處環(huán)境因素的任何改變，亦即各種能量形式的理化因素的改變，都可能對細(xì)胞構(gòu)成刺激，但實(shí)驗(yàn)表明，刺激要引起組織細(xì)胞發(fā)生興奮，必須在以下三個參數(shù)達(dá)到某一臨界值刺激的強(qiáng)度、刺激的持續(xù)時間以及刺激強(qiáng)度對于時間的變化率；不僅如此，這三個參數(shù)對于引起某一組織和細(xì)胞的興奮并不是一個固定值，它們存在著相互影響的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)室中，常用各種形式的電刺激作為人工刺激，用來觀察和分析神經(jīng)或各種肌肉組織的興奮性，度量興奮性在不同情況下的改變。一般的電刺激，均假設(shè)神經(jīng)組織從“生理學(xué)意義”上講是完整，所以只需較小的刺激能量就可以實(shí)現(xiàn)臨床電刺激興奮的目的，其常用的電刺激技術(shù)包括脈沖變壓器升壓、電感升壓、恒流反饋控制、過載保護(hù)、阻抗測量等。失神經(jīng)電刺激，專門用來解決神經(jīng)麻痹、神經(jīng)損傷、神經(jīng)變性條件下的神經(jīng)肌肉組織興奮問題，它需要更大的刺激能量，這是一般電刺激技術(shù)無法解決的難題，這就產(chǎn)生一個非常尖銳的問題患者安全保護(hù)問題，在大功率的高壓模塊(高壓往往達(dá)到直流150V以上)工作條件下，如果控制電路失當(dāng)(或損壞)，均導(dǎo)致患者被直接長時間電擊，嚴(yán)重時可危及患者生命。目前，對電刺激電流過載保護(hù)，主要是在脈沖變壓器或其他高壓模塊的輸出回路中串聯(lián)一個測流電阻，在這個電阻上可得到與刺激電流成正比的脈沖電壓信號，此信號經(jīng)光電耦合后送D/A轉(zhuǎn)換器，由微機(jī)實(shí)時采集電流大小，當(dāng)刺激電流超過一個設(shè)定的安全值時，過載保護(hù)電路會停止刺激脈沖合成電路的輸出，從而保證了由于意外情況對病人造成的傷害。一般電刺激電流過載保護(hù)有效的前提是控制軟件系統(tǒng)工作正常、D/A轉(zhuǎn)換器工作正常、恒流控制開關(guān)管工作正常，但實(shí)際上這三部分發(fā)生工作異常的情況很常見，因此將大大降低其安全性能的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上的不足，本發(fā)明提供了一種電刺激保護(hù)裝置，在負(fù)載(病人)進(jìn)行失神經(jīng)電刺激時，流過負(fù)載(病人)的電流超過某個電流值(可設(shè)定)和時間值(可設(shè)定)時，直接自動切斷高壓模塊的供電并鎖定該狀態(tài)，使高壓模塊停止工作，從而停止失神經(jīng)電刺激的輸出，對失神經(jīng)電刺激進(jìn)行有效安全保護(hù)。本發(fā)明的電刺激保護(hù)裝置包括在正常工作時，對流經(jīng)負(fù)載的電流進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出的高壓側(cè)電流檢測放大器；用于比較經(jīng)由高壓側(cè)電流檢測放大器檢測的負(fù)載電流與設(shè)定基準(zhǔn)電流的大小的比較器；根據(jù)比較器的比較結(jié)果，控制高壓模塊工作狀態(tài)的路徑開關(guān)；用于提供穩(wěn)定工作電壓的低壓供電電路。所述比較器與路徑開關(guān)之間還設(shè)有計數(shù)器，以及為所述計數(shù)器提供穩(wěn)定時鐘信號的振蕩器，所述計數(shù)器對振蕩器的輸出信號進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)狀態(tài)持續(xù)時間超過設(shè)定值時計數(shù)器的計數(shù)值將會溢出，溢出后計數(shù)器的輸出端狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，控制路徑開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)。所述比較器在流經(jīng)負(fù)載的電流低于設(shè)定的基準(zhǔn)電流時，輸出低電平將計數(shù)器清零；比較器在流經(jīng)負(fù)載的電流超過設(shè)定值時，比較器輸出高電平至計數(shù)器，計數(shù)器開始進(jìn)行計數(shù)。所述高壓模塊工作狀態(tài)包括工作和截止并鎖止二種狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明是一種獨(dú)立的保護(hù)裝置，不受任何其他控制電路(含軟件)、D/A或開關(guān)管的影響，因此有較高的可靠性；另外，通過路徑開關(guān)可以直接切斷高壓模塊的供電，并鎖定該狀態(tài)，使高壓模塊停止工作，安全系數(shù)更高；恢復(fù)工作狀態(tài)簡單，可根據(jù)不同失神經(jīng)刺激器的臨床使用需要，修改控制過載的電流控制閾值及持續(xù)時間，以適應(yīng)于各種不同的人群。


圖1為本發(fā)明的電刺激保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明的電刺激保護(hù)裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。如圖1所示，本發(fā)明的電刺激保護(hù)裝置包括低壓供電電路、高壓側(cè)電流檢測放大器、比較器、計數(shù)器、振蕩器和路徑開關(guān)。其中，低壓供電電路為本發(fā)明提供穩(wěn)定的工作電壓，一般為低壓供電；高壓側(cè)電流檢測放大器用于在正常工作時，對流經(jīng)負(fù)載的電流進(jìn)行精確采集，并轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出；比較器用于比較經(jīng)由高壓側(cè)電流檢測放大器檢測出的負(fù)載電流與設(shè)定基準(zhǔn)電流(此數(shù)值為可調(diào))的大小，比較器的輸出可以控制計數(shù)器計數(shù)或是清零，當(dāng)流向負(fù)載的電流低于設(shè)定的基準(zhǔn)電流時，比較器輸出低電平將計數(shù)器清零，當(dāng)流向負(fù)載的電流超過設(shè)定值時，比較器輸出高電平至計數(shù)器，計數(shù)器開始進(jìn)行計數(shù)；計數(shù)器對振蕩器的輸出信號進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)狀態(tài)持續(xù)時間超過設(shè)定值時計數(shù)器的計數(shù)值將會溢出，溢出后計數(shù)器的輸出端狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，控制路徑開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)，高壓模塊由于無電源供應(yīng)需停止工作，并且計數(shù)器會鎖死在該狀態(tài)直到重新上電，達(dá)到保護(hù)目的；振蕩器為計數(shù)器提供穩(wěn)定的時鐘信號。如圖2所示為本發(fā)明的實(shí)施方式電路原理圖，其中，高壓側(cè)電流檢測放大器用于檢測高壓側(cè)流過負(fù)載的電流，由LTC6102(U4)、Rl、R3、R5、C2、D3、D5、R7、Ql和Q2組成， Rl通過引腳與負(fù)載串聯(lián)，采集流過負(fù)載的電流，經(jīng)過U4、R5和R3將采集到的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號并放大，D3、D5、R7、Ql和Q2提高了 U4的工作電壓范圍，使其可以工作在500 伏以下。振蕩器使用的是LTC6930(U7)芯片，它為計數(shù)器提供穩(wěn)定的時鐘信號。計數(shù)器由 CD4520(U1)和CD4012(U2)組成。路徑開關(guān)由LTC4412⑴5) ^PSi5935(Q4)組成。比較器使用LM358(U3)，基準(zhǔn)電壓由TL431(U6)提供。
該電路的供電電壓為12V，當(dāng)檢測到流過負(fù)載電流幅度和時間超過一定數(shù)值時保護(hù)動作啟動，切斷為外部高壓模塊供電的12V電源，強(qiáng)行關(guān)閉高壓模塊，只有重新上電才能退出保護(hù)動作，起到可靠的保護(hù)作用。具體過程為當(dāng)高壓側(cè)電流檢測放大器輸出電壓信號同流過負(fù)載的電流成正比，在超過比較器基準(zhǔn)電壓0.5V)時比較器1腳輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)， 通過二極管D7將CD4520(U1)的第7腳(清零端)電平拉至低電平，計數(shù)器退出清零狀態(tài)， 開始對振蕩器的時間信號進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)該狀態(tài)持續(xù)時間足夠長時，CD4520(U1)的QO Q3 四個輸出端全部為“1”，CD4012(U2)的狀態(tài)將反轉(zhuǎn)，CD4012(U2)的13腳變?yōu)楦唠娖?，通過三極管Q6將⑶4520 (Ul)第2腳(EN使能端)至為低平，計數(shù)器停止工作，其輸出維持不變直到重新上電。與此同時路徑開關(guān)LTC4412⑴5)的3腳被置為高電平，其輸出使場效應(yīng)管 Si5935(Q4)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，切斷了為外部高壓模塊供電，外部高壓模塊停止工作達(dá)到保護(hù)目的。
權(quán)利要求
1.一種電刺激保護(hù)裝置，其特征在于，它包括在正常工作時，對流經(jīng)負(fù)載的電流進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出的高壓側(cè)電流檢測放大器；用于比較經(jīng)由高壓側(cè)電流檢測放大器檢測的負(fù)載電流與設(shè)定基準(zhǔn)電流的大小的比較器；根據(jù)比較器的比較結(jié)果，控制高壓模塊工作狀態(tài)的路徑開關(guān)； 用于提供穩(wěn)定工作電壓的低壓供電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電刺激保護(hù)裝置，其特征在于，所述比較器與路徑開關(guān)之間還設(shè)有計數(shù)器，以及為所述計數(shù)器提供穩(wěn)定時鐘信號的振蕩器，所述計數(shù)器對振蕩器的輸出信號進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)狀態(tài)持續(xù)時間超過設(shè)定值時計數(shù)器的計數(shù)值將會溢出，溢出后計數(shù)器的輸出端狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，控制路徑開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電刺激保護(hù)裝置，其特征在于，所述比較器在流經(jīng)負(fù)載的電流低于設(shè)定的基準(zhǔn)電流時，輸出低電平將計數(shù)器清零；比較器在流經(jīng)負(fù)載的電流超過設(shè)定值時，比較器輸出高電平至計數(shù)器，計數(shù)器開始進(jìn)行計數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電刺激保護(hù)裝置，其特征在于，所述高壓模塊工作狀態(tài)包括工作和截止并鎖止二種狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電刺激保護(hù)裝置，流過負(fù)載的電流超過某個電流值和時間值時，切斷供電并鎖定該狀態(tài)，停止失神經(jīng)電刺激的輸出。它包括提供穩(wěn)定的工作電壓的低壓供電電路；用于在正常工作時，對流經(jīng)負(fù)載的電流進(jìn)行精確采集，并轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出的高壓側(cè)電流檢測放大器；用于比較經(jīng)由高壓側(cè)電流檢測放大器檢測出的負(fù)載電流與設(shè)定基準(zhǔn)電流的大小的比較器，比較器的輸出可以控制計數(shù)器計數(shù)或是清零；用于對振蕩器的輸出信號進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)狀態(tài)持續(xù)時間超過設(shè)定值時計數(shù)器的計數(shù)值將會溢出，溢出后計數(shù)器的輸出端狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，控制路徑開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)，高壓模塊停止供電，并鎖定該狀態(tài)；振蕩器為計數(shù)器提供穩(wěn)定的時鐘信號。
文檔編號A61N1/08GK102475940SQ20101056552
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者何成奇, 何竟, 余小蘭, 關(guān)敏, 吳軍發(fā), 吳毅, 楊永紅, 胡瑞萍, 賈杰, 高強(qiáng) 申請人:四川大學(xué), 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院, 廣州市三甲醫(yī)療信息產(chǎn)業(yè)有限公司