[发明专利]一种远程监控的家用高精度经颅电流刺激系统

权利要求书

1.一种远程监控的家用高精度经颅电流刺激系统，该系统包括主电路(1)、微控制单元(2)、显示屏(3)、通讯模块(7)、移动终端应用程序(8)，其特征在于，该系统还包括AD转换模块(6)、电极阵列(9)、译码电路(10)、隔离驱动电路(11)；

所述主电路(1)包括相互连接的适配电源(12)、升降压斩波电路(13)、调频及波形发生电路(14)、IGBT选择阵列(15)；适配电源中加入手动开关，调频及波形发生电路(14)包括四个场效应管及串联的可调电阻(20)和可调电感(21)，微控制单元的所有控制信号均需要经过隔离驱动电路(11)再输送至主电路(1)进行驱动控制；

微控制单元(2)输出多路控制信号，1路信号输入至主电路的适配电源(12)，控制场效应管(19)的通断，从而控制经颅电流刺激设备的开通和闭合，实现对刺激开始时间和作用时间的控制，在手动开关(17)闭合条件下，用户仅通过移动终端应用程序(8)来实现对经颅直流刺激系统的使用；4路控制信号输送至主电路的调频及波形发生电路(14)控制4个场效应管，通过周期性的通断实现对刺激频率的调节，利用可调电阻(20)和可调电感(21)组成阻感负载，利用可调电感对电流的阻碍作用，结合四个场效应管的开关控制，能产生单极性、双极性电流及实现对多种电流波形的控制；

微控制单元(2)输出多路控制IGBT选择阵列通断的信号；电极阵列的每一个电极需要两个IGBT控制，两个IGBT控制一个电极，分别实现对电极的阴极、阳极控制，控制同一电极的两个IGBT的控制信号必须互锁，通过对每一个电极阴极、阳极通断控制，实现对大脑特定部位的高精度刺激和多焦刺激。

2.根据权利要求1所述的刺激系统，其特征在于，移动终端应用程序对IGBT选择阵列进行选控，实现双极性电流刺激、单阳极多阴极、单阴极多阳极刺激以及多阳极多阴极刺激，单阳极多阴极或单阴极多阳极刺激指单个电极被多个相反极性的电极环绕，用于刺激皮层区域；多阳极多阴极刺激指多个电极同时刺激支持多焦刺激；双极性电流刺激指1个阳极和1个阴极，当电极被紧密的放置时，能探测穿过皮质电流方向，当对称放置在大脑两侧时，能使脑内电流最大化。

3.根据权利要求1所述的刺激系统，其特征在于，所述多种电流波形为梯形波、锯齿波或三角波，以单极性梯形波为例，通过控制调频及波形发生电路的场效应管对阻感负载正向导通控制梯形波的上升阶段，之后通过续流二极管续流，保持电流幅值的基本恒定，最后控制场效应管反向接通阻感负载，电流快速下降为零，实现一个单脉冲的梯形波，通过周期性的控制调频及波形发生电路的场效应管的导通、关断，从而实现周期性的单极性梯形波电流刺激。

4.根据权利要求1所述的刺激系统，其特征在于，在tDCS刺激下，电流幅值的调节范围为0mA—2mA；在tACS刺激下，电流幅值调节范围为0mA—2mA、电流频率范围为1Hz—2kHz。

5.根据权利要求1所述的刺激系统，其特征在于，该主电路还包括超限预警电路，微控制单元内加载有超限预警中断程序，并将该中断的优先级设置为最高，在超限预警中断程序中设置电压阈值和电流阈值；

超限预警中断程序的过程是：微控制单元(2)通过AD转换模块(6)实时采集电路中的电压和电流信息，当实时电压或者电流超过所设定的阈值时，超限预警中断程序响应，微控制单元切断主电路中的所有控制信号，同时发出1路控制信号给超限预警电路，超限预警电路控制蜂鸣器(5)预警。

6.根据权利要求1所述的刺激系统，其特征在于，所述电极阵列为16电极阵列，IGBT选择阵列来控制电极阵列的选通，所述电极阵列中的导电电极采用直径为2cm封装好的圆形导电电极；电极安装在可伸缩的头带上，即任意相邻两电极之间的位置是可调节的，以满足对特定部位的电流刺激。