用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路及方法 |
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| 申请号 | CN202410089374.9 | 申请日 | 2024-01-22 | 公开(公告)号 | CN117899359A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 西安电子科技大学; | 发明人 | 靳刚; 汤华莲; 邹宇轩; 刘伟峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复 电路 ，包括： 电压 衰减模 块 、主动电荷恢复控 制模 块、主动电荷恢复电路和被动电荷恢复电路。通过电压衰减模块对刺激结束后的 电极 电压进行衰减处理后，利用主动电荷恢复 控制模块 对衰减处理后的残余电压进行电压时间转换和电压极性检测处理并根据处理结果产生控制 信号 ，利用该 控制信号 控制主动电荷恢复电路对神经刺激器的电极进行至少一个周期的主动电荷恢复，直至电极的当前残余电压小于预设的 阈值 电压，然后利用被动电荷恢复电路对完成主动电荷恢复的电极进行被动电荷恢复。本发明采用两步式对残余电荷进行恢复，得到更精确的残余电压 精度 并且可减小高电压刺激对采集脑 电信号 的影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路及方法技术领域背景技术[0002] 经过几十年的发展，人体神经系统与外部设备连接已经成为现实，实现了记录与调节神经系统活动。功能性电刺激目前已逐渐发展成为一种有用的治疗神经系统疾病的手段。例如，脑电深部刺激对突发性震颤以及帕金森等疾病有良好的抑制治疗效果，对脊髓损伤，视网膜假体，人工耳蜗，癫痫抑制等疾病的治疗也有较好的效果。 [0003] 功能性电刺激通常提供双相电流来使神经膜去极化，同时旨在减小刺激部位的电荷残留。当在刺激部位形成非零剩余电荷时，直流电流流入周围组织会造成神经损伤。为了确保电刺激的安全性，需要进行电荷平衡也即电荷恢复。 [0004] 现有电荷恢复技术分为主动和被动两种，由于被动电荷恢复的精度与人体以及神经探针的阻抗有关，故现有技术中多采用可变电阻器来调人体以及神经探针的阻抗。在不同的人体以及神经探针的阻抗下，采用可变电阻器调控此阻抗。刺激过程结束后，将神经探针接地对进行电荷恢复，并通过检测电路与数字模块对可变电阻器进行调控，调整被动电荷恢复的强度，或者将刺激电极短接到电路地或者参考电极。而主动电荷恢复是在每次刺激过程结束后，采用电荷恢复参数生成器识别出残余的电荷的极性与大小，为满足电荷恢复的需要，产生一系列刺激配置参数来调整下一阶段的刺激幅值与波形，从而抵消人体电极上的残余电荷，或者采用在脉冲间隔时间内向电极‑电解质界面注入电荷，其中注入电荷的电流幅值由DAC进行配置，脉冲宽度由数字部分的刺激控制电路进行配置。 [0005] 现有技术每次刺激之后将刺激电极短接到电路地或者参考电极，但其有效性在很大程度上取决于电极阻抗、残余电荷量和每次刺激脉冲之间的时间间隔，采用可配置电阻器对恢复时间进行调控，但是并不能很精确的对残余电压进行把控。另外，采用在脉冲间隔时间内向电极‑电解质界面注入电荷，但是残余电荷释放补偿的精度受脉冲宽度与频率相关，残余电荷补偿的不完全，残余电荷可能对神经产生影响，且只进行主动电荷恢复可能对下一阶段的脑电采集产生影响。 发明内容[0006] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路及方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现： [0007] 本发明提供了一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，包括： [0008] 电压衰减模块，用于对刺激结束后的电极电压进行衰减处理； [0011] 被动电荷恢复电路，用于对完成主动电荷恢复的电极进行被动电荷恢复； [0012] 其中，在一个周期的主动电荷恢复的过程中，根据所述电极的当前残余电压的极性确定所述主动电荷恢复电路的主动补偿电流的极性，根据所述电极的当前残余电压的振幅确定所述主动电荷恢复电路的辅助电流源的脉宽。 [0013] 本发明还提供了一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复方法，适用于上述所述的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，所述方法包括： [0014] 步骤1：对刺激结束后的电极电压进行衰减处理； [0015] 步骤2：对衰减处理后的残余电压进行电压时间转换和电压极性检测处理，根据处理结果产生控制信号； [0016] 步骤3：根据所述控制信号控制主动电荷恢复电路对神经刺激器的电极进行至少一个周期的主动电荷恢复，直至所述电极的当前残余电压小于预设的阈值电压； [0017] 步骤4：将完成主动电荷恢复的电极短接到参考电压进行被动电荷恢复； [0018] 其中，在一个周期的主动电荷恢复的过程中，根据所述电极的当前残余电压的极性确定所述主动电荷恢复电路的主动补偿电流的极性，根据所述电极的当前残余电压的振幅确定所述主动电荷恢复电路的辅助电流源的脉宽。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于： [0020] 1.本发明的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，采用两步式对残余电荷进行恢复，第一步采用主动电荷恢复，利用残余电压的极性与电压来进行电荷恢复，即利用电压时间转换技术将残余电压转化为主动电荷恢复时间，即主动补偿电流的控制时间，提高残余电荷补偿精度。第二步采用被动电荷恢复，主动电荷恢复电路将残余电压控制在合理阈值后将两端电极进行短接来进行被动电荷恢复，进一步降低残余电荷。主动电荷恢复可以更精确的控制残余电压的恢复精度，被动电荷恢复可以减小高电压刺激对采集脑电信号的影响。采用两步式可以得到更精确的残余电压精度并且可减小高电压刺激对采集脑电信号的影响。 [0021] 2.本发明的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，主动电荷恢复控制模块采用电压时间转换器将残余电压的极性和振幅进行量化生成控制信号以控制主动电荷恢复电路的补偿电流的极性和辅助电流源的脉宽，提高残余电荷补偿精度，减小残余电荷对人体神经细胞的影响。 [0022] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 附图说明[0023] 图1是本发明实施例提供的一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路的结构框图； [0024] 图2是本发明实施例提供的一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路的两步式电荷恢复工作时序图； [0025] 图3是本发明实施例提供的一种电压衰减模块的电路图； [0026] 图4是本发明实施例提供的一种主动电荷恢复控制模块的电路图； [0027] 图5是本发明实施例提供的在不同的工作模式下主动电荷恢复控制模块在一个主动电荷恢复周期内的时钟控制逻辑波形图； [0028] 图6是本发明实施例提供的一种被动电荷恢复电路的电路图； 具体实施方式[0029] 为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路及方法进行详细说明。 [0030] 有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。 [0031] 第一方面，本发明实施例提供了一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路的结构框图。如图1所示，本实施例的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路包括：电压衰减模块、主动电荷恢复控制模块、主动电荷恢复电路和被动电荷恢复电路。 [0032] 其中，电压衰减模块用于对刺激结束后的电极电压进行衰减处理，这是由于刺激过后的电极电压会使电荷恢复电路的共模电压出现饱和，故需要对电极电压进行衰减后再进行电荷恢复。可选地，电压衰减模块可以采用电容进行衰减，对于周期高频信号，不宜采用电阻进行衰减，采用电容作为衰减模块产生的失真小。 [0033] 其中，主动电荷恢复控制模块与电压衰减模块连接，主动电荷恢复控制模块用于对衰减处理后的残余电压进行电压时间转换和电压极性检测处理，根据处理结果产生控制信号。 [0034] 可选地，主动电荷恢复控制模块包括依次连接的差分电压时间转换器、电压极性检测器和控制信号产生模块，其中，差分电压时间转换器用于对衰减处理后的残余电压进行电压时间转换，得到主动电荷恢复时间；电压极性检测器用于对残余电压进行电压极性检测，得到残余电压的极性；控制信号产生模块用于根据残余电压的极性检测结果产生控制信号。 [0035] 其中，主动电荷恢复电路与主动电荷恢复控制模块连接，主动电荷恢复电路用于根据控制信号对神经刺激器的电极进行至少一个周期的主动电荷恢复，直至电极的当前残余电压小于预设的阈值电压。 [0036] 可选地，若残余电压极性为正，则主动电荷恢复电路根据控制信号产生反向电荷恢复电流对残余电压进行恢复。若残余电压极性为负，则主动电荷恢复电路根据控制信号产生正向电荷恢复电流对残余电压进行恢复。 [0037] 其中，被动电荷恢复电路用于对完成主动电荷恢复的电极进行被动电荷恢复。由于刺激与主动电荷恢复中产生的高压会让采集放大器进入饱和，被动电荷恢复将两端电极接入参考电压后可以减小高电压刺激对采集脑电信号的影响。 [0038] 可选地，被动电荷恢复电路通过将电极短接到参考电压进行被动电荷恢复。将两端电极短接后，残余电荷会通过RC放电通路，即人体阻抗模型释放，从而达到更好的恢复效果。 [0039] 请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路的两步式电荷恢复工作时序图，如图2所示，基于两步式电荷恢复电路的每个刺激周期，内部分为三个阶段，分别为刺激控制、主动电荷恢复控制、被动电荷恢复控制。当电极进行刺激时，主动电荷恢复控制和被动电荷恢复控制都为低电平，主动电荷恢复电路和被动电荷恢复电路均不工作。当刺激结束后，首先进行主动电荷恢复，其中主动电荷恢复时间TDH与残余电压的大小有关，通过主动电荷恢复电路恢复到预设的阈值电压以下后，对人体电极进行被动电荷恢复。其中刺激与主动电荷恢复之间、主动电荷恢复与被动电荷恢复之间有一定的延迟，此延迟为确保各个模式之间不相互影响。 [0040] 本发明实施例的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，采用两步式对残余电荷进行恢复，第一步采用主动电荷恢复，利用残余电压的极性与电压来进行电荷恢复，即利用电压时间转换技术将残余电压转化为主动电荷恢复时间，即主动补偿电流的控制时间，提高残余电荷补偿精度。第二步采用被动电荷恢复，主动电荷恢复电路将残余电压控制在合理阈值后将两端电极进行短接来进行被动电荷恢复，进一步降低残余电荷。主动电荷恢复可以更精确的控制残余电压的恢复精度，被动电荷恢复可以减小高电压刺激对采集脑电信号的影响。采用两步式可以得到更精确的残余电压精度并且可减小高电压刺激对采集脑电信号的影响。 [0041] 请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种电压衰减模块的电路图，如图3所示，在一个可选的实施例中，电压衰减模块包括：第一衰减电容C1、第二衰减电容C2、第三衰减电容C3、第四衰减电容C4、第一缓冲器buffer1和第二缓冲器buffer2。其中，第一衰减电容C1和第二衰减电容C2串联，第一衰减电容C1的上极板与神经刺激器的电极第一端连接，第二衰减电容C2的下极板连接接地端；第三衰减电容C3和第四衰减电容C4串联，第三衰减电容C3的上极板与神经刺激器的电极第二端连接，第四衰减电容C4的下极板连接接地端；第一缓冲器buffer1的正向输入端连接在第一衰减电容C1和第二衰减电容C2之间的节点处，反向输入端连接其输出端，输出端作为电压衰减模块的第一输出端，输出衰减后的残余电压VOUTN；第二缓冲器buffer2的正向输入端连接在第三衰减电容C3和第四衰减电容C4之间的节点处，反向输入端连接其输出端，输出端作为电压衰减模块的第二输出端，输出衰减后的残余电压VOUTP。 [0042] 请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种主动电荷恢复控制模块的电路图，如图4所示，在一个可选的实施例中，差分电压时间转换器包括：全差分放大器FDA、第一失调消除电容CAZ1、第二失调消除电容CAZ2、第一反馈电容CF1、第二反馈电容CF2、第一放大比例电容Cs1、第二放大比例电容Cs2、第一放电电阻RD1、第二放电电阻RD2和多个开关。 [0043] 其中，参考电压源VREF通过开关分别与第一放大比例电容Cs1的上下极板和第二放大比例电容Cs2的上下极板连接；电压衰减模块的第一输出端通过开关连接第一放大比例电容Cs1的上极板，电压衰减模块的第二输出端通过开关连接第二放大比例电容Cs2的上极板；第一放大比例电容Cs1的下极板通过开关与第一放电电阻RD1的第一端连接，第二放大比例电容Cs2的下极板通过开关与第二放电电阻RD2的第一端连接；第一放电电阻RD1的第二端通过2个开关对应连接第一参考电压端和第二参考电压端，第二放电电阻RD2的第二端通过2个开关对应连接第一参考电压端和第二参考电压端。 [0044] 第一失调消除电容CAZ1的上极板通过开关连接第一放电电阻RD1的第一端，下极板连接全差分放大器FDA的第一输入端；第二失调消除电容CAZ2的上极板通过开关连接第二放电电阻RD2的第一端，下极板连接全差分放大器FDA的第二输入端；第一反馈电容CF1与开关并联形成的第一电容开关模块，第一电容开关模块连接在第一放电电阻RD1的第一端与全差分放大器FDA的第一输出端之间；第二反馈电容CF2与开关并联形成的第二电容开关模块，第二电容开关模块连接在第二放电电阻RD2的第一端与全差分放大器FDA的第二输出端之间。 [0045] 全差分放大器FDA的第一输入端通过开关和其第一输出端连接，全差分放大器FDA的第二输入端通过开关和其第二输出端连接；参考电压源VREF通过开关分别与第一失调消除电容CAZ1的上极板和第二失调消除电容CAZ2的上极板连接。 [0046] 在本实施例中，连接参考电压源VREF与第一放大比例电容Cs1的开关、连接参考电压源VREF与第二放大比例电容Cs2的开关、第一电容开关模块的开关和第二电容开关模块的开关均由第一开关控制信号S1控制开闭。连接参考电压源VREF与第一失调消除电容CAZ1的开关、连接参考电压源VREF与第二失调消除电容CAZ2的开关、连接全差分放大器FDA的第一输入端和第一输出端的开关和连接全差分放大器FDA的第二输入端和第二输出端的开关均由第二开关控制信号S2控制开闭。 [0047] 连接电压衰减模块的第一输出端与第一放大比例电容Cs1的开关，连接电压衰减模块的第二输出端与第二放大比例电容Cs2的开关，连接第一放大比例电容Cs1与第一放电电阻RD1的开关和连接第二放大比例电容Cs2与第二放电电阻RD2的开关均由第三开关控制信号S3控制开闭。连接第一失调消除电容CAZ1与第一放电电阻RD1的开关和连接第二失调消除电容CAZ2与第二放电电阻RD2的开关均由第四开关控制信号S4控制开闭； [0048] 连接第一参考电压端与第一放电电阻RD1的开关和连接第二参考电压端与第二放电电阻RD2的开关均由控制信号产生模块产生的第一控制信号ENCB‑A控制开闭；连接第一参考电压端与第二放电电阻RD2的开关和连接第二参考电压端与第一放电电阻RD1的开关均由控制信号产生模块产生的第二控制信号ENCB‑C控制开闭。 [0049] 在本实施例中，第一反馈电容CF1、第二反馈电容CF2、第一放大比例电容Cs1和第二放大比例电容Cs2均为可调电容，第一放电电阻RD1和第二放电电阻RD2均为可调电阻；通过调节第一反馈电容CF1、第二反馈电容CF2、第一放电电阻RD1、第二放电电阻RD2、第一参考电压端的第一参考电压VH和第二参考电压端的第二参考电压VL的大小保证差分电压时间转换器的电压转时间的斜率与人体阻抗放电斜率匹配。 [0050] 可以理解的是，可以通过调整反馈电容CF和放大比例电容Cs可以调整衰减过后的残余电压的放大倍数，可以通过调整放电电阻RD和反馈电容CF来调整电压时间转换器的电压转时间的斜率γ。 [0051] 在一个可选的实施例中，电压极性检测器包括：第一比较器COMP1、第二比较器COMP2和多个开关。其中，第一比较器COMP1的反向输入端和第二比较器COMP2的反向输入端均通过开关与全差分放大器FDA的第一输出端连接；第一比较器COMP1的正向输入端和第二比较器COMP2的正向输入端均通过开关与全差分放大器FDA的第二输出端连接；第一比较器COMP1的正向输入端通过开关与电源端连接，反向输入端通过开关与接地端连接；第二比较器COMP2的反向输入端通过开关与电源端连接，正向输入端通过开关与接地端连接；第一比较器COMP1的输出端输出第一比较信号VCP1，第二比较器COMP2的输出端输出第二比较信号VCP2。 [0052] 连接第一比较器COMP1与全差分放大器FDA的开关和连接第二比较器COMP2与全差分放大器FDA的开关均由第五开关控制信号S5控制开闭；连接第一比较器COMP1与电源端的开关，连接第二比较器COMP2与电源端的开关，连接第一比较器COMP1与接地端的开关和连接第二比较器COMP2与接地端的开关均由与第五开关控制信号S5相反的控制信号SN5控制开闭。 [0053] 在一个可选的实施例中，控制信号产生模块包括数字逻辑控制器，数字逻辑控制器根据输入的第一比较信号VCP1和第二比较信号VCP2产生第一控制信号ENCB‑A和第二控制信号ENCB‑C。 [0054] 进一步地，请继续请参见图4，对本实施例的主动电荷恢复控制模块的工作过程进行说明。在脉冲时间间隔内，将神经元电极两端电压进行衰减处理后的残余电压VOUTN和VOUTP输入至主动电荷恢复控制模块，主动电荷恢复控制模块的工作过程包括3个阶段。 [0055] 在Φ1阶段，第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2所控制的开关闭合，第三开关控制信号S3、第四开关控制信号S4和第五开关控制信号S5所控制的开关断开。此时，第一反馈电容CF1、第二反馈电容CF2、第一放大比例电容Cs1和第二放大比例电容Cs2均短接，将电容中的电荷释放出去，即对第一反馈电容CF1、第二反馈电容CF2、第一放大比例电容Cs1和第二放大比例电容Cs2进行复位。并将全差分放大器中FDA的offset存储在第一失调消除电容CAZ1和第二失调消除电容CAZ2中，实现自动零失调消除。 [0056] 在Φ2阶段，第三开关控制信号S3和第四开关控制信号S4所控制的开关闭合，第一开关控制信号S1、第二开关控制信号S2和第五开关控制信号S5所控制的开关断开。此时，对输入残余电压VOUTN和VOUTP进行采样与放大，放大的电压差存储在第一反馈电容CF1和第二反馈电容CF2中。 [0057] 在Φ3阶段，第四开关控制信号S4和第五开关控制信号S5所控制的开关闭合，第一开关控制信号S1、第二开关控制信号S2和第三开关控制信号S3所控制的开关断开。此时，对存储在第一反馈电容CF1和第二反馈电容CF2的电荷量差进行释放，以第一反馈电容CF1为例，其电荷量差释放的斜率与第一参考电压VH和第二参考电压VL的差成正比，与第一放电电阻RD1和第一反馈电容CF1的乘积成反比。该电荷量差释放的斜率作为差分电压时间转换器的电压转时间的斜率，表示为： [0058] [0059] 差分电压时间转换器完成电压时间转换后，将全差分放大器FDA的输出送入第一比较器COMP1和第二比较器COMP2进行比较，根据比较结果产生两个比较信号VCP1和VCP2，再通过数字逻辑模块产生两个控制信号ENCB‑A和ENCB‑C，通过该控制信号控制RC放电通路与主动电荷恢复电路的通断。其中， [0060] [0061] 式中，ENCB‑A为第一控制信号，ENCB‑C为第二控制信号，VCP1为第一比较信号，VCP2为第二比较信号，+为逻辑或运算，·为逻辑与运算，‑为逻辑非运算。 [0062] 示例性地，控制逻辑真值表如表1所示。 [0063] 表1控制逻辑真值表 [0064] [0065] 值得注意的是，在本实施例的主动电荷恢复的过程中，根据控制信号对神经刺激器的电极进行至少一个周期的主动电荷恢复，直至电极的当前残余电压小于预设的阈值电压。在一个周期的主动电荷恢复过程中，根据电极的当前残余电压的极性确定主动电荷恢复电路的主动补偿电流的极性，根据电极的当前残余电压的振幅确定主动电荷恢复电路的辅助电流源的脉宽。 [0066] 在本实施例中，主动电荷恢复控制模块对于不同的残余电压有不同的控制过程，包括以下三种情况，情况1：电极的残余电压小于预设的阈值电压VE，此时，控制主动电荷恢复电路不工作。情况2：电极的残余电压在一个周期的主动电荷恢复的过程中被放电到阈值电压VE以下，则在残余电压小于阈值电压VE后控制主动电荷恢复电路立刻停止工作。情况3：电极的残余电压在一个周期的主动电荷恢复的过程中不能被放电到阈值电压VE以下，则控制主动电荷恢复电路在整个主动电荷恢复周期内都进行工作。在一个周期的主动电荷恢复的过程中，电极的当前残余电压可以表示为： [0067] [0068] 式中，ΔVn为电极在当前周期的主动电荷恢复中的残余电压值，ΔVn‑1为电极在上一周期的主动电荷恢复中的残余电压值，Cdl为人体电极等效电容，ICB为在上一周期的主动电荷恢复中辅助电流源的脉宽，TΦ3为上一周期的主动电荷恢复的主动电荷恢复时间，ψ为恢复时间转换函数，VTH为恢复时间阈值电压，示例性地，VTH可以根据一个主动电荷恢复周期能恢复的最大电压值设定，VE为阈值电压，示例性地，VE为±10mV或±20mV，可根据实际情况调整，在此不做限制。 [0069] 进一步地，对一个主动电荷恢复周期内在不同的工作模式下主动电荷恢复控制模块的控制过程进行说明，请参见图5，图5是本发明实施例提供的在不同的工作模式下主动电荷恢复控制模块在一个主动电荷恢复周期内的时钟控制逻辑波形图。 [0070] 如图5所示，模式1对应情况1，即电极的残余电压小于预设的阈值电压VE，此时，第一比较信号VCP1为高电平，第二比较信号VCP2为低电平，第一控制信号ENCB‑A为低电平，此时，控制主动电荷恢复电路不进行工作。 [0071] 模式2对应情况2，即电极的残余电压在一个周期的主动电荷恢复的过程中被放电到阈值电压VE以下，则在电极的当前残余电压小于VE后，控制主动电荷恢复电路立刻停止工作。即当电极的电荷恢复到阈值内时，第一控制信号ENCB‑A变为低电平，此时主动电荷恢复电路不进行工作。其中第一控制信号ENCB‑A变为高电平的时间TD为主动电荷恢复时间，恢复时间TD由电路中反馈电容CF存储的电荷形成的电压与电压转时间转换器的转化斜率决定。在情况2下，TD不会超过整个Φ3阶段。 [0072] 模式3对应情况3，即电极的残余电压在一个周期的主动电荷恢复的过程中不能被放电到阈值电压VE以下，则控制主动电荷恢复电路在整个主动电荷恢复周期内都进行工作。即第一控制信号ENCB‑A在整个Φ3阶段内为高电平。 [0073] 在一个可选的实施例中，主动电荷恢复电路可以是高压输出模块，例如H桥驱动器，该高压输出模块能够用来输出刺激脉冲与电荷恢复电流。其中H桥两端输出接到人体电极两端，根据比较信号来控制辅助电流源以及电流输出H桥导通时间。 [0074] 可以理解的是，可以通过反相器对第一控制信号ENCB‑A和第二控制信号ENCB‑C进行处理得到第三控制信号ENNCB‑A和第四控制信号ENNCB‑C，利用四个控制信号ENCB‑A、ENCB‑C、ENNCB‑A和ENNCB‑C控制高压输出模块输出刺激脉冲与电荷恢复电流。 [0075] 请参见图6，图6是本发明实施例提供的一种被动电荷恢复电路的电路图，如图6所示，在一个可选的实施例中，被动电荷恢复电路可以通过Sc1、Sc2、Sc3和Sc4这四个开关进行控制两端电极VEA和VEB接到不同的参考电压以进行被动电荷恢复。 [0076] 本发明实施例的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，主动电荷恢复控制模块采用电压时间转换器将残余电压的极性和振幅进行量化生成控制信号以控制主动电荷恢复电路的补偿电流的极性和辅助电流源的脉宽，提高残余电荷补偿精度，减小残余电荷对人体神经细胞的影响。 [0077] 第二方面，本发明实施例提供了一种用于神经刺激器的两步式电荷恢复方法，适用于上述第一方面所述的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路，该方法包括： [0078] 步骤1：对刺激结束后的电极电压进行衰减处理； [0079] 步骤2：对衰减处理后的残余电压进行电压时间转换和电压极性检测处理，根据处理结果产生控制信号； [0080] 步骤3：根据控制信号控制主动电荷恢复电路对神经刺激器的电极进行至少一个周期的主动电荷恢复，直至电极的当前残余电压小于预设的阈值电压； [0081] 步骤4：将完成主动电荷恢复的电极短接到参考电压进行被动电荷恢复； [0082] 其中，在一个周期的主动电荷恢复的过程中，根据电极的当前残余电压的极性确定主动电荷恢复电路的主动补偿电流的极性，根据电极的当前残余电压的振幅确定主动电荷恢复电路的辅助电流源的脉宽。 [0083] 关于该用于神经刺激器的两步式电荷恢复方法的具体内容以及相应的有益效果，请参见第一方面提供的用于神经刺激器的两步式电荷恢复电路的相关内容，在此不做赘述。 [0084] 应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。 [0085] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 |
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