技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种耳迷走神经刺激系统，尤其是一种基于3D打印
耳模治疗抑郁症的系统。
背景技术
[0002] 目前，全球患抑郁症人群已高达3.22亿人，即将出台的中国脑计划，也将抑郁症列入重点投入研究的
疾病。2005年，美国FDA已批准植入式迷走神经刺激可作为一种抗抑郁疗法，但其价格昂贵，并存在严重的术后感染
风险，尚不能得到有效推广。有研究显示，耳甲区是体表唯一有迷走神经分布的区域，其中耳甲艇有100％的迷走神经分布，与外耳其他部位相比能够更加准确的激活迷走神经，产生明显的抗抑郁效应。同时，该迷走神经分布区恰恰是中医针灸治疗抑郁症选穴的关键部位(如脾、肾、肝穴)(如图1所示)，与传统医学理念不谋而合！抑郁症不仅是一种精神心理性疾病，也会出现脑电波的异常。我们前期实验证实，抑郁状态下脑电波的β波频段(14-30Hz)出现异常放电，而20Hz(恰好处于β波频段之内)的耳迷走神经刺激与其他
频率相比可产生更为优化的抗抑郁效应，也就是说β波异常与抑郁情绪密切相关。因此无论是传统医学还是现代医学都可作为该疗法有效性的理论
支撑。
[0003] 一方面，目前在耳迷走神经刺激疗法下指导的疾病范围较广，如
癫痫、糖尿病、
失眠、抑郁症等，而众多不同疾病的发病机理不同，却选用相同的刺激参数，显然是不合理的。另一方面，目前已有的治疗抑郁症的刺激参数范围较大(1.5Hz-120Hz)，对优效刺激参数的定义模糊不清。
[0004] 另外，
现有技术中的治疗抑郁症的系统刺激的是区域，其并不能够实现精准的单点刺激。实用新型内容
[0005] 本实用新型的技术方案为：一种基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统，包括耳迷走神经刺激系统、移动设备模
块、医院PC端、维护端、
云端
服务器；所述耳迷走神经刺激系统包括脉冲检测模块、蓝牙模块、状态显示模块、电源模块、DC-DC可调升压稳压模块、第一升压模块、第二升压模块、第三升压模块、
数据处理模块；所述电源模块的输出端与所述第一升压模块的输入端连接，所述第一升压模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接；所述数据处理模块的输出端分别与所述显示模块的输入端和所述第二升压模块的输入端连接，所述第二升压模块的输出端与所述DC-DC可调升压稳压模块的输入端连接，所述DC-DC可调升压稳压模块的输出端分别与耳迷走神经刺激系统和所述脉冲检测模块的输入端连接，所述电源模块的输出端与所述第三升压模块的输入端连接，所述第三升压模块的输出端与所述脉冲检测模块的输入端连接；所述数据处理模块通过蓝牙模块与所述移动设备模块连接，并通过移动设备模块选择刺激参数，所述移动设备端通过网络与所述云端服务器连接，所述云端服务器还连接医院PC端和维护端；
[0006] 所述刺激参数包括刺激频率、脉冲宽度、
疗程定时、输出功率、输出
电流；
[0007] 所述刺激频率为15-30Hz，所述输出电流为1-10mA(250Ω负载阻抗)；
[0008] 所述输出功率为0.1-0.3VA(250Ω负载阻抗)，脉冲宽度为0.2ms±30％；疗程定时为20-40min；
[0009] 优选地，所述刺激频率为20Hz，疗程定时为25-35min；
[0010] 优选地，所述疗程定时为30min；
[0011] 优选地，所述耳迷走神经刺激系统还包括个人耳穴
定位模块、耳迷走神经刺激仪；
[0012] 所述个人耳穴定位模块是利用3D技术扫描患者耳部，捕获微米
分辨率的
生物组织3D图像，从而打印形成特定患者的耳道模型；
[0013] 所述耳迷走神经刺激系统是将耳迷走神经刺激仪固定在个人耳穴定位模块打印形成患者的耳道模型内；
[0014] 优选地，所述耳迷走神经刺激仪包括阵列式
信号发生器；
[0015] 优选地，所述阵列式信号发生器由若干个
电极构成，所述电极直径为 1cm；
[0016] 优选地，所述第一升压模块是将电源模块的
电压从3V升压到5V从而为所述数据处理模块供电，所述第二升压模块是将数据处理模块输出的脉冲信号的幅值从5V升到9V，所述第三升压模块是将电源模块的电压从3V升压到12V从而为所述脉冲检测模块供电；
[0017] 优选地，所述数据处理模块采用MCU，所述MCU采用MK66FX1M0VLQ18作为主控芯片；
[0018] 优选地，所述MCU包括PWM模块、
定时器、读写FLASH数据单元、读取数据模块，所述PWM模块产生特定脉宽、频率的脉冲波，并输出到第二升压模块；所述定时器输出脉冲信号，保证稳健性；所述读写FLASH数据单元用于实时存储脉冲设置参数，开机后自动读取保存的参数；所述读取数据模块读取脉冲检测模块的数据，分析输出脉冲宽度及幅值是否符合要求，并将结果在显示模块中显示；
[0019] 优选地，所述显示模块显示耳迷走神经刺激系统
输出信号的状态；
[0020] 当输出
波形符合要求时，显示模块显示绿灯亮；
[0021] 当输出波形基本符合但幅值有
波动时，显示模块显示蓝灯亮；
[0022] 当输出波形不符合时，显示模块显示红灯亮。
[0023] 优选地，所述DC-DC可调升压稳压模块将MCU输出的脉冲信号进行升压稳压处理，控制升压幅值，从而实现脉冲强度的控制。
[0024] 与现有技术相对比，本实用新型产生的有益效果是：
[0025] (1)本实用新型实现能够根据患者耳甲腔的形态，确定所需治疗耳穴
穴位，并精准输出脉冲刺激到该耳穴对应的区域；
[0026] (2)本实用新型提供的耳迷走神经刺激仪结合传统耳穴为个体化治疗提供可能；
[0027] (3)本实用新型提供的基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统能有效改善抑郁症状；刺激区域更精准，能实现单点刺激；
[0028] (4)本实用新型提供的基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统通过刺激参数设置，能够将脑电波中的数据与抑郁症很好的结合分析，从而发挥刺激治疗的作用。
附图说明
[0029] 图1为现有技术中中医针灸治疗抑郁症选穴的关键部位示意图；
[0030] 图2为本实用新型提供的基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统结构示意图；
[0031] 图3为本实用新型提供的耳迷走神经刺激系统结构示意图；
具体实施方式
[0032] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
[0033] 参图2所示，图2为本实用新型提供的基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统结构示意图；一种基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统，包括耳迷走神经刺激系统、移动设备模块、医院PC端、维护端、云端服务器；耳迷走神经刺激系统包括脉冲检测模块、蓝牙模块、显示模块、电源模块、DC-DC可调升压稳压模块、第一升压模块、第二升压模块、第三升压模块、数据处理模块；电源模块的输出端与第一升压模块的输入端连接，第一升压模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，第一升压模块是将电源模块的电压从3V升压到5V 从而为所述数据处理模块供电；数据处理模块的输出端分别与显示模块的输入端和所述第二升压模块的输入端连接，第二升压模块的输出端与DC-DC可调升压稳压模块的输入端连接，第二升压模块是将数据处理模块输出的脉冲信号的幅值从5V升到9V，DC-DC可调升压稳压模块的输出端分别与耳迷走神经刺激系统和脉冲检测模块的输入端连接，电源模块的输出端与第三升压模块的输入端连接，第三升压模块的输出端与脉冲检测模块的输入端连接；第三升压模块是将电源模块的电压从3V升压到12V从而为脉冲检测模块供电，数据处理模块通过蓝牙模块与、移动设备模块连接，并通过移动设备模块选择刺激参数，移动设备端通过网络与云端服务器连接，云端服务器还连接医院PC端和维护端；
[0034] DC-DC可调升压稳压模块将MCU输出的脉冲信号进行升压稳压处理，控制升压幅值，从而实现脉冲强度的控制。
[0035] 其中，本实用新型中提供的刺激参数包括刺激频率、脉冲宽度、疗程定时、输出功率、输出电流；
[0036] 刺激频率为15-30Hz，优选为20Hz，输出电流为1-10mA(250Ω负载阻抗)，[0037] 输出功率为0.1-0.3VA(250Ω负载阻抗)，脉冲宽度为0.2ms±30％；疗程定时为20-40min，优选为25-35min，更优选为30min；
[0038] 其中，耳迷走神经刺激系统还包括个人耳穴定位模块、耳迷走神经刺激仪；
[0039] 个人耳穴定位模块是利用3D技术扫描患者耳部，捕获微米分辨率的生物组织3D图像，从而打印形成特定患者的耳道模型；
[0040] 耳迷走神经刺激系统是将耳迷走神经刺激仪固定在个人耳穴定位模块打印形成患者的耳道模型内，其中，耳迷走神经刺激仪包括阵列式信号发生器；本实用新型中的阵列式信号发生器由若干个电极构成，电极的直径为1cm。
[0041] 数据处理模块采用MCU，所述MCU采用MK66FX1M0VLQ18作为主控芯片；
[0042] 参图3所示，图3为本实用新型提供的耳迷走神经刺激系统结构示意图； MCU包括PWM模块、定时器、读写FLASH数据单元、读取数据模块，PWM 模块产生特定脉宽、频率的脉冲波，并输出到第二升压模块；所述定时器输出脉冲信号，保证稳健性；所述读写FLASH数据单元用于实时存储脉冲设置参数，开机后自动读取保存的参数；所述读取数据模块读取脉冲检测模块的数据，分析输出脉冲宽度及幅值是否符合要求，并将结果在显示模块中显示。
[0043] 其中，MCU：
硬件端的核心处理器。功能如下：
[0044] 驱动蓝牙模块接收来自用户移动设备端的数据指令，改变脉冲模式以及强度，同时将检测到的脉冲数据发送到用户移动端；
[0045] PWM模块：控制MCU内的PWM模块产生特定脉宽、频率的脉冲波，并输出到升压模块；
[0046] 读取数据模块：读取脉冲检测模块的数据，分析输出脉冲宽度及幅值是否符合要求，并将结果在显示模块中显示；
[0047] 读写FLASH数据单元：实时存储脉冲设置参数，开机后自动读取保存的参数；
[0048] 配置MCU内部定时器：定时输出脉冲信号，保证稳健性。
[0050] 1、硬件端：
[0051] 1)耳迷走神经刺激系统还包括个人耳穴定位模块、耳迷走神经刺激仪；
[0052] 个人耳穴定位模块：使用3D技术扫描患者耳部，捕获微米分辨率的生物组织3D图像，从而打印形成特定患者的耳道模型；
[0053] 耳迷走神经刺激系统是将耳迷走神经刺激仪固定在个人耳穴定位模块打印形成患者的耳道模型内，其中，耳迷走神经刺激仪包括阵列式信号发生器；本实用新型中的阵列式信号发生器由若干个电极构成，电极的直径为1cm。
[0054] 2)MCU：硬件端的核心处理器。功能如下：
[0055] A.驱动蓝牙模块接收来自用户移动设备端的数据指令，改变脉冲模式以及强度，同时将检测到的脉冲数据发送到用户移动端
[0056] B.PWM模块，控制MCU内的PWM模块产生特定脉宽、频率的脉冲波，并输出到升压模块
[0057] C.读取数据单元，读取脉冲检测模块的数据，分析输出脉冲宽度及幅值是否符合要求，并将结果在显示模块中显示
[0058] D.读写FLASH数据单元，实时存储脉冲设置参数，开机后自动读取保存的参数[0059] E.定时器，配置MCU内部定时器，定时输出脉冲信号，保证稳健性
[0060] 3)蓝牙模块：接收来自用户移动设备端的数据，并将硬件端提取到的脉冲信息发送到移动端。
[0061] 4)升压模块：分别指5V到9V、3V到5V两种规格
[0062] 第一升压模块：3V到5V升压模块将系统3V电源升到5V供给MCU正常工作[0063] 第二升压模块：5V到9V升压模块将MCU输出的脉冲信号的幅值升到9V[0064] 5)脉冲检测模块：测量系统输出脉冲的宽度以及幅值，并将测量数据发送到MCU[0065] 6)显示模块：显示系统输出信号的状态
[0066] A.输出波形符合要求，亮绿灯
[0067] B.输出波形基本符合但幅值有波动，亮蓝灯
[0068] C.系统输出波形不符合，亮红灯
[0069] 7)电源模块：需求为3VDC，为硬件系统提供电源。
[0071] 1)移动设备端：通过蓝牙连接到耳穴仪，具体功能如下：
[0072] A.接收来自硬件端的数据，并以波形的形式显示
[0073] B.可以将脉冲模式、脉冲强度等参数指令发送到硬件端
[0074] C.用户移动端APP账号只能匹配连接到
指定的硬件端
[0075] D.将用户数据实时上传到云端(服务器)，存入对应的账号
数据库中[0076] E.可以获取用户历史数据，并在移动端显示
[0077] F.用户信息验证、
修改以及登录密码的修改
[0078] G.按键选择脉冲参数获取方式：移动端/服务器端
[0079] 2)医院PC端：
[0080] A.登录后可
访问云端获取指定用户的设备信息、账号信息；可以新增或删除用户信息；可查看账号密码，帮助找回密码
[0081] B.可通过云端，控制硬件端脉冲输出的参数，实现
远程医疗[0082] C.可观察用户设备实时输出的脉冲波形，也可以读取历史数据
[0083] 3)维护端：
[0084] A.提供工程师或者管理者维护服务器以及数据库
[0085] 4)云端：搭建专用的服务器以及数据库，存储多个患者的信息以及治疗数据；允许移动设备、PC端等访问历史数据
[0086] 1、MCU：选择MK66FX1M0VLQ18(32bit)作为主控芯片
[0087] 本系统中要求输出脉冲的频率在1-120Hz，且脉宽为0.2ms±30％，因此
控制器的时钟越高越好，查看8位MCU时钟频率较低，如STC89C51为 8MHZ，PIC16系列为32MHZ，时钟频率的限制会降低整个系统的效率，因此本系统选用了时钟主频为180MHZ的MK66FX1M0VLQ18(32bit)
单片机作为控制器，K66单片机为32位ARM
内核，其他参数如下：
[0088] A.标准频率：180MHZ；256K SRAM；1024K+256K FLASH
[0089] B.支持硬件浮点运算；3.3V 5V均可供电
[0090] C.6个UART模块，2组IIC模块，3组SPI模块
[0091] D.2路ADC模块(8Bit\10Bit\12Bit\16Bit可选)
[0092] E.8路PWM通道，可以修改PWM
精度从而实现高精度配置
[0093] F.芯片自带低
锁易解方案，不受超频过高或跑飞导致的锁死限制，可靠性高[0094] G.拥有强大的ROM API功能，实现了快速开发和快速调试下载，可在线调试[0095] 2、蓝牙模块：HC-05主从一体蓝牙模块
[0096] 蓝牙模块主要实现与用户移动端的数据传输通道的搭建，本模块的参数如下：
[0097] A.输入电压：3.6V—6V，因此MCU可直接供电
[0098] B.板载3.3V稳压芯片；电源防反接，当接反时模块不工作，安全性高[0099] C.6引脚：EN/VCC/GND/RXD/TXD/STATE，带连接状态指示灯
[0100] D.
配对成功后可以作为全双工串口使用，只支持8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位的通信格式
[0101] 3、DC-DC可调升压稳压模块
[0102] 将MCU输出的脉冲信号进行升压稳压处理，由单片机控制升压幅值，从而实现脉冲强度的控制，本模块的参数如下：
[0103] A.精度：1％；转换效率：可达95％
[0104] B.输入电压：6V-30V；
输出电压：7V-32V连续可调，可自动保存上次设定电压[0105] C.输出电流：3A；输出功率：最大65W
[0106] D.含有输入防反接保护措施；有
短路保护措施
[0107] 4、脉冲检测模块
[0108] 本系统中要求输出脉冲的频率在1-120Hz，且脉宽为0.2ms±30％，因此需要高精度的测量模块对输出的脉冲进行测量，脉冲参数主要有脉宽以及脉冲幅度，本模块主要测量脉宽，模块参数如下：
[0109] A.脉宽测量精度为ms级，测量范围：0.01-62.5ms；
频率范围：8Hz-50KHz[0110] B.最小精度为1us；测量速率：每秒2-3次
[0111] C.供电电压为：12V或者24V(可定制)
[0112] 5、升压模块(第一升压模块、第二升压模块、第三升压模块)
[0113] 本系统要求使用3V电源供电，但是MCU工作电压为5V，因此需要从3V 升压到5V；同时DC-DC可调升压稳压模块的
输入信号电压需要大于6V，而MCU产生的脉冲电压幅值为5V，因此需要将5V升压到9V；脉冲检测模块供电电压最低为12V，因此需要将3V电压升压到12V。
[0114] 6、显示模块
[0115] MCU读取到脉冲检测模块的数据后，判断输出的脉冲参数是否符合要求，同时驱动显示模块进行相应的显示，本设计中使用一个三色灯进行显示。其中显示要求如下：
[0116] A.输出波形符合要求，亮绿灯
[0117] B.输出波形基本符合但幅值有波动，亮蓝灯
[0118] C.系统输出波形不符合，亮红灯
[0119] 本实用新型提供的刺激参数分别为：刺激频率为20Hz，输出电流为1- 10mA(250Ω负载阻抗)，输出功率为0.1-0.3VA(250Ω负载阻抗)，脉冲宽度为0.2ms±30％；疗程定时为30min时，治愈抑郁症的效率更高，对病人的治愈疗效更好。
[0120] 上述实施例和
说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
