用于外周神经的干涉电流刺激器设计

设计了一种用于外周神经电刺激的干涉电流刺激器。该刺激器为两路电流输出,可以产生4种波形,每种波形的频率、幅度等参数可在上位机进行设置,频率分辨率为0.2 Hz,幅度分辨率为0.01 mA,时间分辨率为0.1 μs。该刺激器的特点在于可在刺激强度一定的条件下连续改变电流比,或在电流比一定的情况下连续改变刺激强度。上位机采用LabVIEW开发,下位机采用FPGA对3片DAC进行控制,DAC产生的波形信号经过隔离恒流源电路后施加到负载。经过测试,刺激器能够准确产生4种波形,电流偏差在2.6%以内,恒流效果良好。该刺激器体积小,操作简单,产生波形稳定,可以用于无损选择电刺激研究。     

时间相干电场的外周神经无损刺激

外周神经电刺激可用于运动康复和慢性神经痛治疗,但目前具有空间选择性的无损刺激仍是一个有待解决的问题。提出一种基于时间相干(TI)电场的外周神经选择性无损电刺激方法,对大鼠坐骨神经进行实验,在其大腿腹侧与背侧皮肤上以平行于神经的方向布置刺激电极,通过相干电场扫描,将TI刺激峰值定位到神经上进行选择性刺激。结果表明,该方法可以在预先不知道神经确切位置的情况下通过扫描得出将刺激电场作用到神经的最佳电参数,从而实现对神经的选择性无损刺激,而且在刺激作用点不变的前提下实现刺激强度的控制。在此基础上研究TI电场对大鼠坐骨神经的刺激阈值I_T,测量固定频差Δf=0.5 Hz(n=12),改变频率f=1～6 kHz与固定f=5 kHz(n=11),改变频差Δf=0.5～10 Hz下的I_T,并将其和等幅kHz电场(n=7)的I_T进行比较。结果表明,等幅kHz电场的I_T显著高于TI电场(P<0.05),而且不同频率f下的I_T也有显著性差异(P<0.05),而不同频差Δf下的I_T却没有显著性差异(P>0.05),说明TI电流对大鼠坐骨神经的I_T受f影响而不受Δf影响,且刺激阈值I_T与频率f成正比关系。     

一种用于神经刺激研究的触屏控制小型超声发生器

超声发生器是研究超声刺激的重要工具,但是目前并无可供选择的专用设备。目前实验室所用超声发生器通常都用多台通用仪器搭建而成,体积大,操作复杂。本文设计了一种用于神经刺激研究的小型超声发生器,用触屏作为控制界面,方便刺激参数的输入和修改;独立的E类末级功放非常小巧,可接近换能器放置,换能器的电抗参数纳入功放从而省去了匹配电路,整机体积进一步缩小。内置的现场可编程门阵列（FPGA）产生脉冲方波,经专门的驱动电路后控制E类功放中MOSFET的通断。测试表明,本文设计的超声发生器产生的波形准确,最高频率可达2 MHz。配接自制的500 kHz换能器,在30 V电源电压下输出功率6.23 W,最大声压达到168.3 kPa,并且还有可提升的空间。该发生器体积小,操作方便,电路设计简单,适用于超声神经刺激的研究。