电流输出电路及包括其的经颅电刺激设备的制作方法

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种电流输出电路及包括其的经颅电刺激设备。

背景技术：

经颅微电流刺激疗法(Cranial electrotherapy stimulation，简称CES)，是一种与传统药物治疗、电抽搐治疗完全不同的治疗方法，是通过低强度微量电流刺激大脑，改变患者大脑异常的脑电波，促使大脑分泌一系列与焦虑、抑郁、失眠等疾病存在密切联系的神经递质和激素，以此实现对这些疾病的治疗。

目前的传统经颅电刺激设备的空间定位能力弱，刺激大片脑区，无法对目标脑区进行定点刺激。近些年出现一种新的时频相干经颅电刺激的技术，其原理是利用在小鼠头皮表面施加两路具有很小频率差的极高频电刺激(例如2000Hz和2010Hz)，高频刺激本身不会引起任何脑活动响应，但是两路信号相干区域可以产生低频刺激效应(例如10Hz)，通过调整头皮电极的空间排布，可以成功诱发该相干区域的脑活动，由于两路信号的同步性差导致该相干区域定位不准确(具体表现为该相干区域会发生漂移的现象)。因此，需要一种电流输出电路及包括其的经颅电刺激设备，以解决或至少减轻上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决由于信号同步性差导致相干区域定位不准确的问题，本发明实施例第一方面提供了一种电流输出电路，包括至少两个电流输出支路、基准时钟源和对外接口，其中：

所述至少两个电流输出支路均通过所述对外接口连接至外部信号源；

所述至少两个电流输出支路的控制端均与所述基准时钟源信号连接，以使得所述至少两个电流输出支路输出的电流同步。

在一些优选实施例中，每个所述电流输出支路均包括依次连接的主控制器、数字模拟转换器和压控电流源，其中：

所述主控制器与所述对外接口和所述基准时钟源均连接，用以基于所述对外接口接收到的命令信号计算数字电压控制信号；

所述数字模拟转换器用于将数字电压控制信号转换为模拟电压信号并输出至所述压控电流源；

所述压控电流源用于按照所述数字模拟转换器输出的模拟电压信号输出电流信号，以形成对经颅的电刺激。

在一些优选实施例中，所述压控电流源为成品模块或使用分立器件搭建。

在一些优选实施例中，所述主控制器为单片机，所述电流输出电路还包括UART信号转换模块，所述UART信号转换模块连接在所述对外接口与所述至少两个电流输出支路的控制端之间。

在一些优选实施例中，所述对外接口为USB接口，所述UART信号转换模块为USB转URAT模块。

在一些优选实施例中，所述UART信号转换模块与所述主控制器连接有串口隔离器件，用于将所述UART信号转换模块的串口信号进行电气隔离。

在一些优选实施例中，所述基准时钟源与所述主控制器之间连接有时钟隔离器件，用于将所述基准时钟源提供的基准时钟信号进行电气隔离。以保证电气安全。

在一些优选实施例中，所述电流输出支路为两个。

本发明实施例第二方面提供了一种经颅电刺激设备，所述经颅电刺激设备包括：

任一上述的电流输出电路；

支架，所述电流输出电路安装于所述支架；以及

电刺激作用端，所述每个电流输出支路的输出端均电性连接有至少一个电刺激作用端。

在一些优选实施例中，所述经颅电刺激设备还包括计算机，所述计算机的信号输出接口与所述外部接口连接。

本发明的有益效果为：

至少两个电流输出支路的控制端均与基准时钟源信号连接，使得所有的电流输出支路输出的电流同步；当该电流输出电路用于经颅电刺激设备时，使得不同的电刺激部位可同时受到电刺激，利于对该不同的电刺激的相干区域精确定位，从而电刺激可精确作用到该相干区域，保证电刺激的治疗效果。

附图说明

图1是电流输出电路一实施例的结构示意图，其中示出了电流输出支路为两个的情形。

图中：

1、USB接口；2、USB转UART模块；3、基准时钟源；

100、第一电流输出支路；101、第一串口隔离器件；102、第一时钟隔离器件；103、第一主控制器；104、第一数字模拟转换器；105、第一压控电流源；

200、第二电流输出支路；201、第二串口隔离器件；202、第二时钟隔离器件；203、第二主控制器；204、第二数字模拟转换器；205、第二压控电流源。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

参照图1，本发明实施例第一方面公开了一种电流输出电路，包括至少两个电流输出支路、基准时钟源3和对外接口，其中：

至少两个电流输出支路均通过对外接口连接至外部信号源；

至少两个电流输出支路的控制端均与基准时钟源信号连接，以使得至少两个电流输出支路输出的电流同步。

至少两个电流输出支路的控制端均与基准时钟源信号连接，使得所有的电流输出支路输出的电流同步；当该电流输出电路用于经颅电刺激设备时，使得不同的电刺激部位可同时受到电刺激，利于对该不同的电刺激的相干区域精确定位，从而电刺激可精确作用到该相干区域，保证电刺激的治疗效果。

需要说明的是，图1中示出了电流输出支路为两个的情形，设该两个电流输出支路分别为第一电流输出支路100和第二电流输出支路200。本领域技术人员可知的是，电流输出支路的数量可以根据需要输出的电流信号的数量进行灵活设置，此处不再一一列举。

本领域技术人员可知的是，该电流输出支路，即为电流源，只要能够在基准时钟源的控制下受外部信号源的激发后可输出电流即可，不对其具体结构进行限制。同理，设置对外接口，以为所述至少两个电流输出支路提供输入信号和供电，不限定其具体的通信协议。

另外，基准时钟源可以选择有源晶体振荡器，本领域技术人员可知的是，还可选用其他具体形式，不再一一列举。

继续参见图1，电流输出支路的一种具体结构为，每个电流输出支路均包括依次连接的主控制器、数字模拟转换器和压控电流源，其中：

主控制器与对外接口和基准时钟源均连接，用以基于对外接口接收到的命令信号计算数字电压控制信号；

数字模拟转换器用于将数字电压控制信号转换为模拟电压信号并输出至压控电流源；

压控电流源用于按照数字模拟转换器输出的模拟电压信号输出电流信号，以形成对经颅的电刺激。

需要说明的是，主控制器器可选用Cortex-m3系列MCU，其具有丰富的接口和较强的计算能力。

数字模拟转换器，即DAC(英文全称为：Digital to analog converter)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备。在很多数字系统中(例如计算机)，信号以数字方式存储和传输，而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号，从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别，数字模拟转换器选择常用的12位或者16位数字模拟转换器，电压输出。

另外，压控电流源可以选择成品的模块也可以使用分立器件搭建，选择灵活。

另外，主控制器为单片机，电流输出电路还包括UART信号转换模块，UART信号转换模块连接在对外接口与至少两个电流输出支路的控制端之间。通过UART信号转换模块将外部信号源转换为单片机可识别的信号。

另外，对外接口为USB接口1，UART信号转换模块为USB转URAT模块2。USB转UART模块可以选用FT232、PL2303、CH340等USB转串口芯片，只需要很少的外围器件就可以实现将USB信号转换为UART串口信号。

另外，UART信号转换模块与主控制器连接有串口隔离器件，用于将UART信号转换模块的串口信号进行电气隔离，以保证电气安全。

另外，基准时钟源与主控制器之间连接有时钟隔离器件，用于将基准时钟源提供的基准时钟信号进行电气隔离。以保证电气安全。串口隔离器件和时钟隔离器件均可以采用高速光耦，通过光信号来实现电信号的隔离。

图1中，第一电流输出支路上的串口隔离器件、时钟隔离器件、主控制器、数字模拟转换器和压控电流源分别为第一串口隔离器件101、第一时钟隔离器件102、第一主控制器103、第一数字模拟转换器104和第一压控电流源105，输出的电流为i1；第二电流输出支路上的串口隔离器件、时钟隔离器件、主控制器、数字模拟转换器和压控电流源分别为第二串口隔离器件201、第二时钟隔离器件202、第二主控制器203、第二数字模拟转换器204和第二压控电流源205，输出的电流为i2。

本发明实施例第二方面公开了一种经颅电刺激设备，经颅电刺激设备包括：

任一上述的电流输出电路；

支架，电流输出电路安装于支架，该支架为电流输出电路的各部件提供了安装基础；以及

电刺激作用端，每个电流输出支路的输出端均电性连接有至少一个电刺激作用端，该电刺激作用端应当由电的良导体(如铜或银等)制成，使用时，将电刺激作用端贴在表面即可。

由于经颅电刺激设备采用了任一上述的电流输出电路，因此其具备任一上述的电流输出电路的特点，即能够解决相同的技术问题并产生了相同的有益效果，不再重复说明。

另外，经颅电刺激设备还包括计算机，计算机的信号输出接口与外部接口连接。即，电流输出电路的外部信号源为计算机的输出信号，可以利用计算机强大的存储、计算能力和稳定的供电能力输出满足各种要求的信号，从而使得经颅电刺激设备工作稳定、可靠并且能够输出多种要求的电流信号，以满足多种用途。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。