[发明专利]基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统

摘要

本发明涉及植入式医疗仪器技术领域，具体涉及基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统，包括体外能量发射端、感应链路、电刺激器，体外能量发射端包括微控制器、功率放大器、功率发射器，感应链路包括体外发射线圈Tx1、体外发射线圈Tx2、体内接收线圈Rx1、体内接收线圈Rx2，电刺激器。本发明采用了能量和数据无线传输的方式，微控制器只需要输入代表配置刺激参数的脉冲，刺激器即可在选定的电极实现刺激幅度、刺激周期和刺激脉冲宽度可调的高压双相放电，从而延长了植入式医疗器械的使用周期，减小了机械互连带来的风险。

主权项

1.一种基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统，其特征在于，包括：/n体外能量发射端，所述体外能量发射端包括微控制器、功率放大器、功率发射器，其中所述微控制器输出一个被刺激参数调制的频率为13.56MHz的正弦信号，所述功率放大器将调制的频率为13.56MHz的所述正弦信号进行放大，所述功率发射器发送频率为1M Hz，振幅为3V的正弦信号；/n感应链路，所述感应链路包括体外发射线圈Tx1、体外发射线圈Tx2、体内接收线圈Rx1、体内接收线圈Rx2，其中所述体外发射线圈Tx1和体内接收线圈Rx1通过线圈互感耦合的方式将数据和能量传输到体内，所述体外发射线圈Tx2和体内接收线圈Rx2通过线圈互感耦合方式提供±10V的高恒流电压；/n电刺激器，所述电刺激器植入体内，其包括电源管理模块、数据恢复模块、时钟控制模块、基于电流的谐振能量传输模块、电容充电模块、放电电容选择模块、电极选择模块以及电荷平衡模块，其中所述电源管理模块为系统提供±1.5v的电源电压，所述数据恢复模块和时钟控制模块分别从13.56MHz的所述正弦信号载波上恢复出指令和时钟信号，用来配置正负刺激的先后顺序、刺激周期、正负刺激的幅值、刺激的脉冲宽度、放电电容的对数以及放电电极的选择，所述数据恢复模块和时钟控制模块均为低压模块，其电源电压由电源管理模块输出的±1.5v的电源电压，所述基于电流的谐振能量传输模块通过体外发射线圈Tx2和体内接收线圈Rx2互感耦合，将体内接收线圈Rx2的RC回路用作是电流源，所述电容充电模块用于对电容进行充电、存储电容并通过串联电容的方式，将其电压按比例衰减，所述放电电容选择模块用于选择1-4对电容进行放电，所述电极选择模块用来选择刺激电极，从而选择要刺激的组织靶点，所述电荷平衡模块采用电容反馈放大器，其追踪传递到刺激靶点的正电荷和负电荷的数量，确保注入的正电荷和负电荷的数量相等，并且在完成正电压和负电压刺激后，刺激的靶点会接地，使靶点残余的电荷不会对组织造成伤害。/n