[发明专利]一种融合经颅电刺激和迷走神经刺激的电刺激装置

权利要求书

1.一种融合经颅电刺激和迷走神经刺激的电刺激装置，其特征在于：由经颅电刺激模块和迷走神经电刺激模块组成。

2.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述经颅电刺激模块由ARM控制单元、FPGA波形发生单元和模拟电路组成，ARM控制单元将控制命令波形参数信息通过FSMC发送给FPGA，FPGA波形产生单元产生四通道数字波形信号，首先通过数模转换电路转换为四通道模拟信号波形，然后通过初级放大电路进行放大，然后通过滤波电路滤除除了波形信号以外的干扰信号，再经过次级放大电路将波形放大到控制单元要求的波形幅值进行输出；

所述经颅电刺激模块选用iCore3ARM+FPGA双核心板，该开发板将ARM芯片和FPGA芯片集成到一个电路板上，ARM芯片采用STM32F407IGT6，其搭载168MHz主频Cortex-M4内核，FPGA芯片采用256脚Cyclone四代EP4CE10F17C8N，两块芯片之间通过可变静态存储控制器连接，ARM芯片通过SWD接口连接DAP仿真器，FPGA芯片通过JTAG口与USBBlaster连接。

3.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述经颅电刺激模块设置了电流检测电路来避免输出电流过高，电流检测电路采用INA286双向分流检测器；在信号的输出过程中，首先使用了一个5Ω的电阻来实现差模采样；参考电压为2.5V，差分放大100倍，得到±2.5mA之间的测量电流，随后，利用模数转换器ADS7814进行模拟信号到数字信号的转换过程；FPGA采集数字信号传递给ARM，由ARM进行计算构成反馈并输出稳定电流。

4.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述数摸转换电路选用TI公司的高性能数模转换芯片TLV5614，其是一款四通道DAC，12位精度，串行输入的数模转换芯片，该芯片第2引脚到第7引脚为输入控制引脚，首先将第6引脚CS设置为低，然后第7引脚FS的下降沿开始逐位移动波形数据至第5引脚SCLK时钟信号下降沿的内部寄存器，当传输16位数据或者FS引脚信号的上升沿时，寄存器的数据被移动到数模转换芯片TLV5614的内部锁存器，从而依次完成数据的传输，其第10引脚和15引脚为参考电源输入脚，11到14引脚为模拟信号输出脚，将数模转换后的波形模拟信号输出至下一处理电路。

5.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述放大滤波电路包括初级放大滤波器和次级放大滤波器，选用了两个反向比例放大器对DAC输出的模拟信号进行放大，DAC采样频率为1kHz，DAC输出的信号带有2.5V的直流电压，在运放正向输入端加上二分之一的DAC输入电压，通过减法器减去直流部分；后级的放大器部分是一个增益可变的反向比例放大器，通过滑动变阻器调节增益，范围为-10到0倍。

6.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述两个串联的二阶低通滤波器，其滤波器的拓扑结构为Sallen-key有源低通滤波器；滤波器截止频率为500Hz，通道增益为1，阻带增益为-40dB。

7.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述模拟电路系统供电为正负12V电压，由lm385-2.5稳压二极管产生2.5V电压，通过一个由运放构成的跟随器输出稳定电压，再通过1比1的反向比例放大器产生-2.5V的基准电压。

8.如权利要求1所述电刺激装置，其特征在于：所述迷走神经刺激模块包括信号传输单元、波形产生及电流控制单元以及电源管理单元；信号传输单元包括控制按键，用于设置刺激的脉宽和频率参数；波形产生及电流控制单元产生所需的压控双向微安级脉冲刺激电流波形，由两路PWM波形来控制；电源管理模块包括隔离电源、DC-DC升压模块，用可调电阻来分压，调整输出的电压。