可遥控神经肌肉电刺激系统研究

　　1　引　　言

　　肌肉电刺激是以电流脉冲代替以大脑发出的神经活动,刺激肌肉产生收缩的一种活动。通常肌肉电刺激应用频率低于1kHz低频脉冲电流。低频脉冲电流最重要的特征是能够刺激人体的感觉和运动神经,引起神经的兴奋反应,而不会损伤神经。因此,在医学领域经常应用不同参数的低频脉冲电流刺激机体来治疗疾病。同时,肌肉电刺激器在军事等其他领域也有着重要的应用,但是受到了手动控制的限制。无线遥控技术能够提高原有设备的技术指标,拓宽设备的应用范围。文中介绍了可遥控神经肌肉电刺激系统。实现了远距离遥控生成电脉冲以及对电脉冲刺激下神经传导肌电信号的采集。

　　2　系统概述

　　系统框图如图1所示。通过无线遥控控制电脉冲的产生,频率及强度。电脉冲刺激通过表面电极作用于被测对象神经系统,随后由肌电信号采集系统采集电刺激诱发的肌电信号,送至示波器观察肌电图。以下分别介绍系统中各部分的构成及功能。

　　2.1　电脉冲发生系统

　　电脉冲发生电路的设计要求:首先要求能够产生双向电流脉冲刺激[1],其次要求参数可控,可控的参数包括:正负脉冲的宽度Tp和Tn,幅度Ip和In,正负脉冲间隔Td,刺激脉冲频率f0。如图2所示。另外,根据实际需要,输出脉冲应用遥控控制。

　　系统参数要求:输出脉冲频率:连续波0～40次/s;连续可调脉冲宽度:0.6ms;输出脉冲电压:20～70V。脉冲发生装置的电路设计包括4个部分,第1部分是振荡电流发生电路的设计,第2部分是功放电路的设计,第3部分是变压电路的设计,第4部分是遥控输出电路的设计。如图1所示。

　　2.1.1　振荡电流发生电路

　　主要是1个5G555定时器构成的多谐振荡器,高触发端TH和低触发端TL相连,通过电容接地,电压控制端也通过一个电容接地,复位端接高电位,在输出端就可以得到矩形脉冲信号。刺激脉冲的频率通过接在高触发端和放电端的滑动变阻器进行调节。

　　2.1.2　功放电路

　　由直接耦合两级放大器构成,主要实现的是功率放大功能,以驱动变压电路。

　　2.1.3　变压电路

　　由线圈式交流变压器构成,变压器输入端由功放电路提供足够大的电流,以驱动变压器,变压器输出端输出符合要求的脉冲电流。

　　2.1.4　遥控输出电路

　　脉冲电流采用遥控控制输出,以满足特殊工作的需求。发射器工作频率为315MHz,接收模块采用SMD贴片工艺制造生产,为超再生接收方式,它内含放大整形及解码电路。按下发射器的按键,接收模块的继电器就吸合,电路导通,脉冲电流输出;松开按键,继电器同步释放,电路断开。