【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电刺激电路，尤其涉及一种可拓展的多通道电刺激电路。
技术介绍
1、神经刺激的主要目标是获得手术或药物治疗无法达到的疗效。神经刺激已经成为患者护理的组成部分，并且被广泛应用于难治性运动障碍(dbs)和癫痫(vns和rns)。它在预测精神疾病、疼痛治疗及诸如肥胖和睡眠呼吸暂停等多种疾病方面的运用越来越广。应用于神经电刺激的设备在植入人体后可以直接触及神经，发挥良好的治疗效果。设计电刺激集成电路有利于将设备小型化，符合医疗使用需求。此外，使用电刺激治疗的个体患者一般具有不同刺激阈值，为进一步提高治疗效率，满足不同患者的精细化治疗需求，电刺激的波形参数应当灵活可调，涵盖不同阈值，支持宽范围的电刺激应用。电刺激器的通道数在应用方面也较为重要，通道数目多，能够同时刺激多个区域，激活更多神经元带来更好的疗效。
2、因此，有必要对现有的神经电刺激设备进行改进，提供一种可拓展的多通道电刺激电路。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可拓展的多通道电刺激电路，能够实现多通道同时输出，且每个通道各自的刺激时长与强度都可以自由调节，适用于不同的个体患者和不同的刺激部位。
2、本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种可拓展的多通道电刺激电路，包括偏置电路、数字控制器和多个电刺激通道；所述偏置电路为电刺激通道提供参考电流，所述数字控制器接收由din接口传入的控制指令，根据控制指令编程电刺激通道，配置电刺激通道的刺激参数以及使能电刺激脉
3、进一步地，所述数字控制器结构包括复用单元、全局寄存器和拓展单元；所述复用单元接收外部写入的clk信号和din信号，并受mode信号控制传入全局寄存器或直接输出；当mode信号为高电平时，clk信号、din信号传入全局寄存器，全局寄存器存储din信号并输出多组并行的cs信号和en信号，每组cs信号、en信号控制一个电刺激通道；cs信号用于片选电刺激通道中的局域寄存器，en信号用于使能电刺激通道中的电流dac与计时器；当mode信号为低电平时，clk信号和din信号通过复用单元直接输出为clk_ch、din_ch信号，控制多个电刺激通道的局域寄存器与计时器。
4、进一步地，所述数字控制器的配置过程如下：先将mode信号置高，通过clk和din线路写数据进全局寄存器，选中需要的刺激通道；接下来将mode信号置低，clk线、din线断开与全局寄存器的连接，通过clk_ch、din_ch同电刺激通道内的局域寄存器相连；通过din_ch线写入电刺激参数，控制电刺激的正负脉冲宽度，间隔时间与刺激幅值；之后再置高mode信号，通过din线路向全局寄存器写使能信号，使能相应的电刺激通道；再拉低mode信号，通过din_ch线给出启动信号，触发刺激，clk_ch计时脉冲宽度；clk_ch计时到目标时间后，关闭电刺激通道，结束电刺激。
5、进一步地，当需要级联多颗芯片时，相邻芯片之间通过拓展单元使用dout接口以菊花链方式进行连接，形成链条结构。
6、进一步地，所述电刺激通道的通道数目为16个，所述局域寄存器为32位寄存器，用于存储数字控制器发送的刺激参数，所述刺激参数包括电流幅值、正脉冲宽度、负脉冲宽度和脉冲间隔等参数，每项参数均占8位，对应0-255区间。
7、进一步地，所述电流dac采用cascode电流镜结构，将偏置电路提供的电流作为参考电流，接收电流幅值参数后，每条支路按输入的参数权重值复制参考电流，并将生成的总电流输出到刺激器。
8、本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术提供的可拓展的多通道电刺激电路，每个电刺激通道都配有独立的寄存器与刺激器，可以实现多通道同时输出，而不需要采用时分复用的方式将电流分配给多个通道。此外，同时输出刺激的多个通道各自的刺激时长与强度都可以自由调节，适用于不同的个体患者和不同的刺激部位，有更宽泛的医疗用途。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，包括偏置电路、数字控制器和多个电刺激通道；所述偏置电路为电刺激通道提供参考电流，所述数字控制器接收由DIN接口传入的控制指令，根据控制指令编程电刺激通道，配置电刺激通道的刺激参数以及使能电刺激脉冲；每个电刺激通道含有局域寄存器、电流DAC、计时器和刺激器，所述局域寄存器存储刺激参数，并传输到电流DAC和计时器；所述电流DAC以偏置电路提供的参考电流为基准，输出符合指令要求的恒定电流到刺激器；所述计时器用于计时电刺激波形的各时段时长，包括正脉冲时长，脉冲间隔和负脉冲时长；多个电刺激通道的刺激参数可独立配置，并且同时输出刺激电流。
2.如权利要求1所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，所述数字控制器结构包括复用单元、全局寄存器和拓展单元；所述复用单元接收外部写入的CLK信号和DIN信号，并受MODE信号控制传入全局寄存器或直接输出；当MODE信号为高电平时，CLK信号、DIN信号传入全局寄存器，全局寄存器存储DIN信号并输出多组并行的CS信号和EN信号，每组CS信号、EN信号控制一个电刺激通道；CS信号用于片选电刺激通道
3.如权利要求2所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，所述数字控制器的配置过程如下：先将MODE信号置高，通过CLK和DIN线路写数据进全局寄存器，选中需要的刺激通道；接下来将MODE信号置低，CLK线、DIN线断开与全局寄存器的连接，通过CLK_CH、DIN_CH同电刺激通道内的局域寄存器相连；通过DIN_CH线写入电刺激参数，控制电刺激的正负脉冲宽度，间隔时间与刺激幅值；之后再置高MODE信号，通过DIN线路向全局寄存器写使能信号，使能相应的电刺激通道；再拉低MODE信号，通过DIN_CH线给出启动信号，触发刺激，CLK_CH计时脉冲宽度；CLK_CH计时到目标时间后，关闭电刺激通道，结束电刺激。
4.如权利要求2所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，当需要级联多颗芯片时，相邻芯片之间通过拓展单元使用DOUT接口以菊花链方式进行连接，形成链条结构。
5.如权利要求1所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，所述电刺激通道的通道数目为16个，所述局域寄存器为32位寄存器，用于存储数字控制器发送的刺激参数，所述刺激参数包括电流幅值、正脉冲宽度、负脉冲宽度和脉冲间隔等参数，每项参数均占8位，对应0-255区间。
6.如权利要求5所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，所述电流DAC采用Cascode电流镜结构，将偏置电路提供的电流作为参考电流，接收电流幅值参数后，每条支路按输入的参数权重值复制参考电流，并将生成的总电流输出到刺激器。
...【技术特征摘要】
1.一种可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，包括偏置电路、数字控制器和多个电刺激通道；所述偏置电路为电刺激通道提供参考电流，所述数字控制器接收由din接口传入的控制指令，根据控制指令编程电刺激通道，配置电刺激通道的刺激参数以及使能电刺激脉冲；每个电刺激通道含有局域寄存器、电流dac、计时器和刺激器，所述局域寄存器存储刺激参数，并传输到电流dac和计时器；所述电流dac以偏置电路提供的参考电流为基准，输出符合指令要求的恒定电流到刺激器；所述计时器用于计时电刺激波形的各时段时长，包括正脉冲时长，脉冲间隔和负脉冲时长；多个电刺激通道的刺激参数可独立配置，并且同时输出刺激电流。
2.如权利要求1所述的可拓展的多通道电刺激电路，其特征在于，所述数字控制器结构包括复用单元、全局寄存器和拓展单元；所述复用单元接收外部写入的clk信号和din信号，并受mode信号控制传入全局寄存器或直接输出；当mode信号为高电平时，clk信号、din信号传入全局寄存器，全局寄存器存储din信号并输出多组并行的cs信号和en信号，每组cs信号、en信号控制一个电刺激通道；cs信号用于片选电刺激通道中的局域寄存器，en信号用于使能电刺激通道中的电流dac与计时器；当mode信号为低电平时，clk信号和din信号通过复用单元直接输出为clk_ch、din_ch信号，控制多个电刺激通道的局域寄存器与计时器。
3.如权利要求2所述的可拓展的多通道电刺激电...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴黎霞，张轩，
申请(专利权)人：上海矩智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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