一种多感官刺激输入促醒装置的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体为一种多感官刺激输入促醒装置。

背景技术：

近年来随着医疗技术的提高、各种危重疾患监护仪和设备的更新以及社会急诊体系的逐步完善，危重患者的死亡率明显降低，但同时也带来了一个新的医学和社会问题，出现大量意识障碍患者及后期持续性植物状态患者，给家庭和社会带来沉重的负担，为此昏迷患者的预后和回归成为广大临床医师和患者家属密切关注的问题。

对患者监护主要包括生命体征、脑功能和并发症3个方面。在客观特异性的监测手段下，研发有效的促醒设备，有目的性地促进脑功能的恢复是目前相对比较欠缺的。

目前，临床中对意识状态的判定主要依靠行为量表，具有主观性，缺乏实用的促醒设备和促醒有效性评估的装置。如何提高检测脑电信号设备的精确度，进而提高临床医师对患者意识状态判定的准确性，如何保证刺激输出的安全性，如何监测电刺激脉冲信号和其他类型刺激输出后的情况，这成为研究促醒装置的一个发展方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多感官刺激输入促醒装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：该多感官刺激输入促醒装置采用串联保护电路，该多感官刺激输入促醒装置的电路供电方式采用专业医用标准的DC/DC隔离器件以及多重光/磁隔离电路。

所述串联保护电路由隔离电源、AC/DC转换器、稳压器、高精密数字计数器、刺激脉冲功率放大器以及DC/DC电源隔离器组成，所述隔离电源的输出端依次通过AC/DC转换器、稳压器以及高精密数字计数器与刺激脉冲功率放大器的第一输入端连接，所述刺激脉冲功率放大器的第二输入端与DC/DC电源隔离器的输出端连接。

所述高精密数字计数器包括高精准微功率振荡器、高精准零漂电流检测精密放大器以及十进制同步加法计数器。

所述多重光/磁隔离电路由线性光/磁隔离器、AC/DC电源隔离器、光学整流器、输入单元、隔离单元以及输出电路组成，所述AC/DC电源隔离器的第一输出端与线性光/磁隔离器的输入端连接，所述线性光/磁隔离器的输出端与AC/DC电源隔离器的输入端连接，所述AC/DC电源隔离器的第二输出端依次通过光学整流器、输入单元以及隔离单元与输出电路的输入端连接。

所述输入单元包括高低电平信号输入模块、电源VCC输入模块以及电源 GND输入模块，所述隔离单元包括电平数据隔离器、电源VCC隔离器以及电源 GND隔离器。

该多感官刺激输入促醒装置包括用于检测人体大脑的脑电波信号和表面肌电信号的采集放大器、可根据患者特异性自定义整个促醒工作流程的整套电脑系统，还包括作用于人体的声光电刺激仪，所述采集放大器、整套电脑系统以及声光电刺激仪均与人体连接，所述采集放大器以及声光电刺激仪均与整套电脑系统连接，所述采集放大器与声光电刺激仪连接。

优选的，所述声光电刺激仪使用耳机或音箱、闪光眼镜以及专用电极，用于检测和促醒昏迷及植物状态的患者。

优选的，所述采集放大器包括其外围设置的采集电路，所述声光电刺激仪亦包括其外围设置的采集电路，所述采集放大器与声光电刺激仪通过USB 接口连接，用于传输脑电信号或sEMG信号的数据信息。

优选的，所述采集放大器的采集电路由微处理器、隔离单元、模数转换电路、电阻抗采集电路以及特定微弱神经肌电信号发生器组成，所述隔离单元的输入端通过模数转换电路与电阻抗采集电路的输出端连接，所述隔离单元的第一输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端与隔离单元的输入端连接，所述隔离单元的第二输出端与特定微弱神经肌电信号发生器的输入端连接。

优选的，所述声光电刺激的采集电路由有源多阶压控滤波器、精密放大器、有源多阶组合滤波器、线性光/磁隔离器、250kSPS采样率的ADC、数字滤波电路、USB接口微处理器以及上位PC机组成，所述有源多阶压控滤波器的输出端依次通过精密放大器、有源多阶组合滤波器以及线性光/磁隔离器与 250kSPS采样率的ADC输入端连接，所述250kSPS采样率的ADC依次通过数字滤波电路以及USB接口微处理器与上位PC机双向连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该多感官刺激输入促醒装置，对昏迷及植物状态患者的多感官刺激输入促醒装置是利用诱发反应，给患者一种或多种刺激，同时密切关注患者脑电波变化情况及作出的反应，评估治疗前后的脑电表现，找出对病患最为有效的的刺激形式及组合，针对性地突出加强患者敏感的刺激类型，通过采集的反馈来确定相应刺激的输出参数等以达到促醒更好的效果。本实用新型技术特征为区别于市场上现有的纯刺激输出装置突出电路方面的创新。

附图说明

图1为本实用新型系统原理示意图；

图2为本实用新型串联保护电路的结构框图；

图3为本实用新型多重光/磁隔离电路的结构框图；

图4为本实用新型采集放大器采集电路的结构框图；

图5为本实用新型声光电刺激仪采集电路的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种多感官刺激输入促醒装置，多感官刺激输入促醒装置分为纯刺激组件和高精度反馈放大器组件，多感官刺激输入促醒装置为纯刺激输出装置的一种，该多感官刺激输入促醒装置的安全保护方式采用串联保护电路多重保护，该多感官刺激输入促醒装置的电路供电方式采用专业医用标准的DC/DC隔离器件以及多重光/磁隔离电路。

该多感官刺激输入促醒装置包括用于检测人体大脑的脑电波信号和表面肌电信号的采集放大器、可根据患者特异性自定义整个促醒工作流程的整套电脑系统，还包括作用于人体的声光电刺激仪，采集放大器、整套电脑系统以及声光电刺激仪均为设备应用部分直接与人体连接，采集放大器以及声光电刺激仪均与整套电脑系统连接，采集放大器与声光电刺激仪连接。

本实用新型中，采集放大器包括其外围设置的采集电路，声光电刺激仪亦包括其外围设置的采集电路，采集放大器与声光电刺激仪通过USB接口连接，用于传输脑电信号或sEMG信号的数据信息，声光电刺激仪使用耳机或音箱、闪光眼镜以及专用电极，用于检测和促醒昏迷及植物状态的患者。

医生操作PC机电脑上的促醒软件程序选择设定神经电刺激促醒处方、视觉促醒光刺激参数和视屏素材处方、采集控制处方，将处方命令数据包经USB 和DB-9RS232串口发送到神经电刺激板和EEG值sEMG值的采集放大器。

医生或患者家属通过PC机电脑外接高保真专用的台式拾音器，录入呼唤促醒声音刺激处方，经PC机电脑上促醒软件程序对声音处理，使节律相同或异步的声音刺激处方经多媒体音箱或耳机作用于患者听觉器官。

视觉促醒光刺激参数处方经神经电刺激板甄别电脑发来的数据代码，输出光刺激处方的驱动信号，驱动眼镜式光刺激器，将刺激处方作用于患者视觉器官。

神经电刺激促醒处方经神经电刺激板甄别电脑发来的数据代码，输出电刺激处方，经专用电极将神经电刺激信号作用于患者脑部/身体等部位的神经。

患者受到以上多种组合的体感刺激，脑部产生的EEG值和表面肌肉产生的表面肌电信号sEMG值通过USB接口连接高精密信号采集放大器将EEG值 /sEMG值接入到经数字滤波以及工频陷波后，将信号转化数字信号反馈给PC 机电脑的促醒装置的软件程序甄别处理代码后用直观的图表曲线实时描绘出患者受刺激后促醒情况，帮助医生判断处方的有效性和治疗方案。

本实用新型的工作原理为：采集放大器通过专用信号采集装置与患者连接，声光电刺激仪的耳机或多媒体音箱及闪光眼镜给病人戴上，采集放大器同步检测脑电变化或者表面肌电变化，一般检测时间为声光电刺激前中后各 30分钟，并根据患者的体征反应以及治疗前中后患者脑电波或者表面肌电变化，给不同强度，治疗时间，刺激频率以及不同刺激组合加强刺激。

该多感官刺激输入促醒装置，对昏迷及植物状态患者的多感官刺激输入促醒装置是利用诱发反应，给患者一种或多种刺激，同时密切关注患者脑电波或者表面肌电变化情况及作出的反应，评估治疗前后的脑电表现和神经肌电图信号的变化，找出预期希望获得的脑电波以及神经肌电信号变化的相应刺激输出装置的刺激频率和刺激组合，针对性地突出加强患者敏感的刺激类型，以达到促醒更好的效果。

本实用新型技术特征为区别于市场上现有的纯刺激输出装置突出电路方面的创新。电路方面的创新如下：

本实用新型中，串联保护电路由隔离电源、AC/DC转换器、稳压器、高精密数字计数器、刺激脉冲功率放大器以及DC/DC电源隔离器组成，隔离电源的输出端依次通过AC/DC转换器、稳压器以及高精密数字计数器与刺激脉冲功率放大器的第一输入端连接，刺激脉冲功率放大器的第二输入端与DC/DC 电源隔离器的输出端连接。

高精密数字计数器包括高精准微功率振荡器、高精准零漂电流检测精密放大器以及十进制同步加法计数器。

如图2所示：本装置区别于其它产品的安全保护方式是串联保护，市场上现有产品的安全保护方式普遍是并联保护，即在人体上采集电信号后才开启保护，而本装置在采集人体电信号的同时保护装置同时启动，相对于其它产品保护响应时间更快，超范围的高压电刺激信号未进入人体前就被截止输出。

本实用新型中，多重光/磁隔离电路由线性光/磁隔离器、AC/DC电源隔离器、光学整流器、输入单元、隔离单元以及输出电路组成，所述AC/DC电源隔离器的第一输出端与线性光/磁隔离器的输入端连接，所述线性光/磁隔离器的输出端与AC/DC电源隔离器的输入端连接，所述AC/DC电源隔离器的第二输出端依次通过光学整流器、输入单元以及隔离单元与输出电路的输入端连接。

输入单元包括高低电平信号输入模块、电源VCC输入模块以及电源GND 输入模块，隔离单元包括电平数据隔离器、电源VCC隔离器以及电源GND隔离器。

如图3所示：本装置区别于其它产品的电路供电方式是采用了多重光/磁隔离方式：DC转DC的电路、输入GND和VCC、输出的GND和VCC都采用了光/磁隔离的保护方式，使输出的电源和输入的电源之间没有实质导线的连接，依靠无线的空间耦合电力，大大提升了用电的安全可靠性和耐高压绝缘程度。使整机构成了双重绝缘,有效避免人体与市电供电构成回路的情况出现。严格按照国家电气安全GBT/9706.1的标准要求，以4KV以上的耐高压绝缘隔离程度进行隔离保护。

本实用新型中，采集放大器的采集电路由微处理器、隔离单元、模数转换电路、电阻抗采集电路以及特定微弱神经肌电信号发生器组成，隔离单元的输入端通过模数转换电路与电阻抗采集电路的输出端连接，隔离单元的第一输出端与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与隔离单元的输入端连接，隔离单元的第二输出端与特定微弱神经肌电信号发生器的输入端连接。

如图4所示：本装置区别于市场上其他产品，其真正实现采集人体神经穴位的电阻抗精准无误判。采集电路实现原理：由特定微弱神经肌电信号发生器输出特定微弱的人体电刺激波，并以电极的方式作用于人体特定的神经穴位，其电刺激信号通过人体神经传导到另一个电极，构成采集回路。微处理器根据采样到的特定电刺激波大小和时间，通过高速运算，计算出神经穴位之间肌电的电阻抗，这种采集电路实现方式区别于其它产品的纯采集人体电阻的方式。

本实用新型中，声光电刺激的采集电路由有源多阶压控滤波器、精密放大器、有源多阶组合滤波器、线性光/磁隔离器、250kSPS采样率的ADC、数字滤波电路、USB接口微处理器以及上位PC机，有源多阶压控滤波器的输出端依次通过精密放大器、有源多阶组合滤波器以及线性光/磁隔离器与 250kSPS采样率的ADC输入端连接，250kSPS采样率的ADC依次通过数字滤波电路以及USB接口微处理器与上位PC机双向连接。

如图5所示：本装置的采集电路特点：共模抑制比：≥80dB、差模噪声：≤2.5uVvpp。采用多级的精密低功耗单电源结型场效应管放大器，对人体的 sEMG、EEG信号进行差分放大采集，电路性能可以精准到个位数以上单位的 uV级别；在每级的放大器都加进了巴特沃思(无限增益)多路反馈、切比雪夫、有源的二阶、三阶、四阶的精密压控电压源的运放相结合组成的BPF、 LPF、HPF滤波器；它可以精密到将uV级别的噪声信号过滤掉，可以将电网的工频50Hz信号衰减以降低对采集输出信号的干扰,让0.5Hz-130Hz范围内人体的sEMG、EEG值差分信号以最低的插损，用线性光/磁隔离器耦合到16bit 逐次逼近(SAR)型的ADC。ADC它具有最大4LSBS、INL和每通道以250kSPS的采样率将人体的差分模拟信号数字量化转换。

250kSPS采样率的ADC、高速多路的三态缓冲驱动器、差分数字控制模拟开关、有源压控电压源的运放滤波电路、多线程微处理器组成精密的数字滤波器，以480Mbps的高速传输对sEMG、EEG值高速精密运算以及数字滤波处理。用USB接口芯片以480M/s连接上位机高速缓存上传数据，实现计算机与设备之间的高速数据传输，在终端实时描绘出曲线图将EEG、sEMG值直观的呈现出来。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。