CN106237508A - 一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，包括：电路部分和坐垫外壳，电路部分设置在坐垫外壳内部，至少包括检测电路、微控制电路、驱动缓冲电路、电子振荡器、射频放大器和匹配发射电路；检测电路与微控制电路连接，包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块；微控制电路与检测电路和驱动缓冲电路分别连接，包括微控制模块和蓝牙模块；驱动缓冲电路与微控制电路和电子振荡器分别连接，包括调制模块和缓冲模块。本发明为一体式设计，所有电路不外露，无需导线即可与智能电子设备通信，能够达到无线能量传输和控制信号传输的功能，传输效率高，范围广。
Description
技术领域
本发明属于神经刺激领域，特别涉及一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫。
背景技术
目前现有市面上的神经刺激器大多为电池式，植入体本身包含电池、驱动器、线圈等部分，常见的产品，如Medtronic的脊髓神经刺激系统，植入体多可分为两部分：一部为刺激器，直径约5cm约扁圆状，包含电池、驱动器、天线接受传输部分等主要线路及电源；一部分为电极，包含可深入到患部的两条长导线，长度依用途而定，及在其尖端的刺激电极。此类植入式神经刺激器电源由植入体本身的电池提供，通常设计可供电长达10年。电生理刺激的状况可以在治疗的各种阶段，因患者需要而加以调整。患者操作的部分，会有治疗摇控器控制，患者将治疗摇控器置于神经刺激器上方处，按压其上的按键以控制神经刺激器的开与关、检视系统的开关状态、以及电池状态。医生操作的部分，也有体外神经测试刺激器及程控仪帮助。临床医师在植入电极导线后，整个植入步骤完成前的手术进行期间，可以利用此测试刺激器来测试患者对刺激疗法的反应。
目前临床上有更加小巧的新型感驱动控制的长期微电刺激器，例如：BION微型刺激器，其大小仅一螺丝钉大小，根据应用需求可以选择使用是否带有电池的植入体，微型植入体可以透过微创手术，不须开刀就能植入患者体内。植入体电源由外部程控仪提供，透过高功 率电磁信号传输，微型植入体根据体外提供的能量和控制参数进行相应的治疗刺激。外部控制的控制器分为两个部分，一部分为发射信号的线圈，一部分为驱动器，两者以同轴电缆连接。使用上须将线圈至于刺激器上方，再以控制器调控输出参数。此种微型植入体为未来生物医学植入体的主要潮流，植入体体积小能够避免许多手术时即植入后感染或导线脱落等问题，同时由于产品微小不造成人体额外负担，身体可以正常运动而不影响植入体功能。由于产品具有无线充电功能，不需要进行二次手术进行电池更换，降低了患者手术风险。
现有技术中，对于微型神经刺激器来说，控制器传输讯号为微弱的控制讯号，无法提供有效的电源给深入体内植入体。在临床运用中，目前有类似的试验性无线新型微型植入体，如：BION微型植入体等，其可以通过无线的方式进行植入体充电和控制。但是其控制器的充电部分线圈与驱动器分离并用导线连接。此种分离式连接，增加了操作的负担，并增加导线在使用过程和保存中由于拉扯等造成的脱落，损坏或者接触不良的风险。另外此种线圈一般需要患者自行摆放线圈，并且按照需要进行固定，此种方式容易导致由于无线充电的体外设备与体内设备的位置不正确，耦合不佳导致印象最终的治疗效果。患者在使用过程中，还需要使用连线控制器进行操作使用，十分不便捷，影响了产品的易用性和患者接受度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，主要但不仅限于针对压力型尿失禁，为一体式设计，所有电路不外露，无需导线即可与智能电子设备通信，能够达到无线能量传输和控制信号传输的功能，传输效率高，范围广。
为达到上述目的，本发明提供了一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，包括：电路部分和坐垫外壳，其中，
所述电路部分设置在坐垫外壳内部，至少包括检测电路、微控制电路、驱动缓冲电路、电子振荡器、射频放大器和匹配发射电路；
所述检测电路与所述微控制电路连接，包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块，其中电压检测模块连接所述射频放大器和匹配发射电路，检测电路将检测到的数据发送给微控制电路；
所述微控制电路与所述检测电路和驱动缓冲电路分别连接，包括微控制模块和蓝牙模块，蓝牙模块用于与外界的控制器通信，微控制模块用于控制整个电路部分的工作状态，和根据检测电路的电压、电流、温度数据进行调控；
所述驱动缓冲电路与所述微控制电路和电子振荡器分别连接，包括调制模块和缓冲模块，微控制电路根据接收到的外界信号处理后发送给调制模块，调制模块调制后使电子振荡器产生相应频率的振荡，此振荡经过缓冲模块后输出，以驱动所述射频放大器；
所述射频放大器与所述驱动缓冲电路和匹配发射电路分别连接，为E类拓扑结构，其放大后的信号通过匹配发射电路发射给体内的微型神经刺激器；
所述匹配发射电路包括匹配模块和发射线圈，匹配模块连接射频放大器和发射线圈。
优选地，还包括磁性连接部、变压器和电源供应器，所述磁性连接部包括磁性母头和磁性公头，磁性母头与所述电路部分连接，设置在所述坐垫外壳上；磁性公头与所述变压器连接，变压器再与电源供应器连接。
优选地，所述发射线圈的单线径为0.5cm，共绕两圈，圆圈的半 径为12cm。
优选地，所述坐垫外壳为聚氨酯高分子材料，长为30cm，宽为30cm，高为3cm。
优选地，所述坐垫外壳的设置磁性母头一侧还设置了铝制金属板。
优选地，所述坐垫外壳与人体接触一面设置一圆柱形凸起部，用于指引正确使用的方向和位置。
优选地，所述电子振荡器的振荡频率为6.78MHz。
优选地，所述射频放大器包括功率MOS管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容，功率MOS管的栅极与驱动缓冲电路连接，漏极与第一电感和第一电容连接，源极与第一电容、第三电容共地，漏极与第一电感、第一电容和第二电容连接，第二电感与第二电容串联、与第三电容并联。
本发明的有益效果在于：目前没有与微型神经刺激器配合的体外无线发射设备，本发明为可用于配合植入式微型神经刺激器的体外发射坐垫，将发射器线圈及电路整合为一，可直接给患者舒适方便的治疗坐垫。整合后的坐垫操作简单，医生及患者皆可配合智能电子设备的软件进行设定操作和无线充电。坐垫大小适中、柔软防水，可轻松携带或存放于家中不占空间，且能轻松以清水擦拭清洁，不须特殊保养。于非疗程时，此发射坐垫还可当一般坐垫使用，不造成使用者额外添加平时无法使用的物品，大幅增加坐垫实用性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提 供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫整体结构示意图；
图2为本发明实施例的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫内部电路结构示意图；
图3为本发明一具体实施例的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫内部电路详细结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1-3，本发明实施例的一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，包括：电路部分10和坐垫外壳20，其中，
电路部分10设置在坐垫外壳20内部，至少包括检测电路11、微控制电路12、驱动缓冲电路13、电子振荡器14、射频放大器15和匹配发射电路16；
检测电路11与微控制电路12连接，包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块，其中电压检测模块连接射频放大器15和匹配发射电路16，检测电路11将检测到的数据发送给微控制电路12；电压检测模块检测在发射线圈Lc和射频放大器15直接是否有合适的人体负载，如果电压过高，则是由于坐垫被放置于具有高导电性的材料上；如果电压过低，则是由于使用者坐姿不正确或者使用者离开导致。如果坐垫使用不正确，或者由于尿液等导致电器短路等，电流检测模块和温度检测模块可以检测并记录设备不正常使用情况，将信息发送给微控制电路12，从而关闭产品保护使用者。
微控制电路12与检测电路11和驱动缓冲电路13分别连接，包 括微控制模块和蓝牙模块，蓝牙模块用于与外界的控制器通信，微控制模块用于控制整个电路部分10的工作状态，和根据检测电路11的电压、电流、温度数据进行调控；
驱动缓冲电路13与微控制电路12和电子振荡器14分别连接，包括调制模块和缓冲模块，微控制电路12根据接收到的外界信号处理后发送给调制模块，调制模块调制后使电子振荡器14产生相应频率的振荡，此振荡经过缓冲模块后输出，以驱动射频放大器15；
射频放大器15与驱动缓冲电路13和匹配发射电路16分别连接，为E类拓扑结构，其放大后的信号通过匹配发射电路16发射给体内的微型神经刺激器；
匹配发射电路16包括匹配模块和发射线圈Lc，匹配模块连接射频放大器15和发射线圈Lc。
进一步地，具体实施例中还包括磁性连接部30、变压器40和电源供应器50，磁性连接部30包括磁性母头和磁性公头，磁性母头与电路部分10连接，设置在坐垫外壳20上；磁性公头与变压器40连接，变压器40再与电源供应器50连接。磁性连接部30相比一般的插拔口，不易松脱，机械磨损少，长期使用中不易损坏，避免造成电源接触不良，从而也延长了使用寿命。
发射线圈Lc的单线径为0.5cm，共绕两圈，圆圈的半径为12cm。坐垫外壳20为聚氨酯高分子材料，长为30cm，宽为30cm，高为3cm，所以发射线圈Lc大小与坐垫外壳20大小配合适宜。
坐垫外壳20的设置磁性母头一侧还设置了铝制金属板，避免内部电路部分10被挤压的同时，也提供良好的散热效果。
坐垫外壳20与人体接触一面设置一圆柱形凸起部，用于指引正确使用的方向和位置。
电子振荡器14的振荡频率为6.78MHz，经由微控制电路12的方波信号输入驱动缓冲电路13后，驱动射频放大器15。
射频放大器15包括功率MOS管M1、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，功率MOS管M1的栅极与驱动缓冲电路13连接，漏极与第一电感L1和第一电容C1连接，源极与第一电容C1、第三电容C3共地，漏极与第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2连接，第二电感L2与第二电容C2串联、与第三电容C3并联，结构简单，理想功率效率为100％。
匹配发射电路16的匹配模块包括第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6连接形成阻抗匹配，匹配后将信号由发射线圈Lc发射给人体内的微型神经刺激器。
本发明与现有的技术方案相比，使用者坐在坐垫外壳20上，由检测电路11检测是否有合适的负载，检测使用者是否植入了微型神经刺激器，如果是，则可以通过智能电子设备向微控制电路12的蓝牙模块发送充电或刺激参数调整的命令，微控制模块发送信号给驱动缓冲电路13的调制模块，调制模块调制电子振荡器14产生特定频率振荡，再经由驱动缓冲电路13驱动射频放大器15，射频放大器15放大后的信号经匹配发射电路16的匹配模块后，由发射线圈Lc发射，传递给植入的微型神经刺激器，在整个过程中检测电路11始终检测整个坐垫的电压、电流和温度情况，反馈给微控制电路12，在不正常的情况下，及时关闭坐垫内的电路部分10。无需导线即可完成能量传输和刺激参数调整，可调整刺激频率、刺激强度和刺激周期等。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的 改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，包括：电路部分和坐垫外壳，其中，
所述电路部分设置在坐垫外壳内部，至少包括检测电路、微控制电路、驱动缓冲电路、电子振荡器、射频放大器和匹配发射电路；
所述检测电路与所述微控制电路连接，包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块，其中电压检测模块连接所述射频放大器和匹配发射电路，检测电路将检测到的数据发送给微控制电路；
所述微控制电路与所述检测电路和驱动缓冲电路分别连接，包括微控制模块和蓝牙模块，蓝牙模块用于与外界的控制器通信，微控制模块用于控制整个电路部分的工作状态，和根据检测电路的电压、电流、温度数据进行调控；
所述驱动缓冲电路与所述微控制电路和电子振荡器分别连接，包括调制模块和缓冲模块，微控制电路根据接收到的外界信号处理后发送给调制模块，调制模块调制后使电子振荡器产生相应频率的振荡，此振荡经过缓冲模块后输出，以驱动所述射频放大器；
所述射频放大器与所述驱动缓冲电路和匹配发射电路分别连接，为E类拓扑结构，其放大后的信号通过匹配发射电路发射给体内的微型神经刺激器；
所述匹配发射电路包括匹配模块和发射线圈，匹配模块连接射频放大器和发射线圈。
2.如权利要求1所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，还包括磁性连接部、变压器和电源供应器，所述磁性连接部包括磁性母头和磁性公头，磁性母头与所述电路部分连接，设置在所述坐垫外壳上；磁性公头与所述变压器连接，变压器再与电源供应器连接。
3.如权利要求1所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述发射线圈的单线径为0.5cm，共绕两圈，圆圈的半径为12cm。
4.如权利要求1-3之一所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述坐垫外壳为聚氨酯高分子材料，长为30cm，宽为30cm，高为3cm。
5.如权利要求4所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述坐垫外壳的设置磁性母头一侧还设置了铝制金属板。
6.如权利要求4所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述坐垫外壳与人体接触一面设置一圆柱形凸起部，用于指引正确使用的方向和位置。
7.如权利要求4所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述电子振荡器的振荡频率为6.78MHz。
8.如权利要求4所述的微型探测神经刺激器的体外发射坐垫，其特征在于，所述射频放大器包括功率MOS管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容，功率MOS管的栅极与驱动缓冲电路连接，漏极与第一电感和第一电容连接，源极与第一电容、第三电容共地，漏极与第一电感、第一电容和第二电容连接，第二电感与第二电容串联、与第三电容并联。
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