CN210077657U - 一种双反馈生物刺激器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双反馈生物刺激器，包括：控制器(1)；选择模块(6)；刺激模块，与控制器(1)和选择模块(6)分别连接，用于提供电压电流刺激；检测反馈模块，与控制器(1)、被测生物对象分别连接，用于实现电压电流反馈调节，使施加于被测生物对象的电压电流符合预期；显示模块(7)，与控制器(1)连接；电源模块(8)，与控制器(1)连接；通讯模块(9)，与控制器(1)连接。与现有技术相比，该刺激器电流电压双刺激一体化且可分开使用，电流线性好且干扰小；电压可输出‑100V～100V的方波电压，范围较大。基于单片机的电流电压双反馈，实现精确电压电流控制，易于操作，且保护刺激对象不受大电流高电压的伤害。
Description
技术领域
本实用新型涉及生理药理领域，尤其是涉及一种双反馈生物刺激器。
背景技术
随着科学技术的发展，为了达到对自然生命的进一步了解，越来越多的实验仪器设备被引入到生理药理的研究中来。在动物实验中，刺激系统是一重要的组成部分，即对研究的对象施加刺激，引起其生理功能变化(即产生兴奋)。温度、坏境变化、饮食变化等不同的刺激因素都可使得生物产生兴奋，随后改变其活动行为。由于电刺激可以方便且精确控制刺激程度，并且对生物的组织细胞伤害很小甚至没有伤害，因此是生理药理试验中最常见的一种刺激方式。
刺激器械的优劣是生理药理实验成功的关键。刺激器应设定适合的方波范围，输出完整的波形，引导的难度不大、达到要求的刺激强度并且可以多次反复的进行刺激。如今市场上的刺激器发展较好，可以对输出理想波形的波宽和电压幅度进行调试，并且拥有多样输出方式。由数字式集成电路对振荡频率进行逐次分频、产生各种不同的标准频率和时间间隔，可以用作计时计数和动物活动计数。还有的刺激器设置交流控制，在做激怒电惊厥等实验时，同时可以考虑温度等影响因素并进行调整。
高电压刺激限制电流的方式可以达到一般要求的刺激强度，但仅通过控制输出电压的幅度从来控制刺激强度，刺激方式单一，不能达到高精度的效果，这成为药理生理刺激器发展的一个瓶颈问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双反馈生物刺激器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种双反馈生物刺激器，包括：
控制器；
选择模块；
刺激模块，与所述的控制器和选择模块分别连接；
检测反馈模块，与被测生物对象和所述的控制器分别连接；
显示模块，与所述的控制器连接；
电源模块，与所述的控制器连接；
通讯模块，与所述的控制器连接；
所述的刺激模块用于提供电压刺激和电流刺激，所述的检测模块将被测生物对象的电压和电流反馈给控制器后，控制器进行电压和电流调节，使施加于被测生物对象的电压和电流符合设定条件，所述的选择模块用于切换电压电流刺激方式。
所述的控制器包括LPC1768芯片。
所述的刺激模块包括D/A子模块、电压刺激子模块和电流刺激子模块，所述的D/A子模块分别与电压刺激子模块、电流刺激子模块和控制器连接。
所述的电压刺激子模块包括电压放大器PA241DF芯片，所述的电流刺激子模块包括电流放大器PA441DF芯片，所述的D/A子模块包括TLV5618A芯片。
所述的选择模块包括继电器。
所述的检测反馈模块包括相互独立的电压检测反馈子模块和电流检测反馈子模块。
所述的电压检测反馈子模块包括窗口比较电路，所述的窗口比较电路具有高低电平门限，用于对被测生物对象的电压进行高低判断。
所述的电流检测反馈子模块包括相互连接的集成霍尔效应线性电流传感器和 A/D转换器，霍尔效应线性电流传感器采集被测生物对象的电流，通过A/D转换器传递给控制器。
所述的显示模块包括相互连接的驱动芯片和LED显示器。
所述的电源模块包括12V转5V电路和5V转3.3V电路。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)易于操作，电流与电压的大小可由显示模块输出，操作人员易于监控。
(2)电流电压双刺激一体化，两种刺激方式集中于一体，可以实施多种刺激方式。
(3)电流刺激与电压刺激可分开使用，电流刺激电流大，可达到20mA，线性好且干扰小，电压刺激可输出-100V～100V的方波电压，范围较大。
(4)具有检测反馈模块，电压通过窗口比较电路设定的高低电平门限进行量程判断后，将判断信号传递给控制器，进而自动调节增益或衰减，电流检测反馈模块传送被测生物对象电流信号给单片机进行处理，再由显示模块显示电流，该反馈模块保护刺激对象不受大电流高电压的伤害，同时提高刺激的精度。
附图说明
图1为本实施例双反馈生物刺激器结构示意图；
图2为本实施例电压刺激子模块电路图；
图3为本实施例电流刺激子模块电路图；
图4为本实施例选择模块电路图；
图5为本实施例双反馈生物刺激器实物外部结构图；
图6为本实施例双反馈生物刺激器实物内部结构图。
附图标记：
1为控制器；2为电压刺激模块；3为电流刺激模块；4为电压检测反馈子模块；5为电流检测反馈子模块；6为选择模块；7为显示模块；8为电源模块；9为通讯模块；10为显示屏；11为电压刺激模式按钮；12为电流刺激模式按钮；13 为开关按钮；14为刺激输出端口；15为电源端口；16为降压模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1、5、6所示，一种双反馈生物刺激器，包括：
控制器1；
选择模块6；
刺激模块，与控制器1和选择模块6分别连接；
检测反馈模块，与控制器1、被测生物对象分别连接；
显示模块7，与控制器1连接；
电源模块8，与控制器1连接；
通讯模块9，与控制器1连接；
刺激模块用于提供电压电流刺激，检测模块将检测到的被测生物对象电压电流反馈给控制器1，控制器1进行电压电流调节，使施加于被测生物对象的电压电流符合预期；选择模块6用于切换电压电流刺激方式。
控制器1采用高集成度和低功耗LPC系列单片机，具体为LPC1768芯片。
刺激模块中，包括电压刺激子模块2和电流刺激子模块3。单片机发送指令后 D/A模块输出两路电压，经过放大后，利用可以达到期望放大倍数的APEX系列高压运算放大器，电压刺激时，直接输出-100V～100V的方波电压，范围较大且限定了最大电流；电流刺激时输入端为高阻抗进入运放电路，输出端为低阻抗形成电流源，根据实验刺激强度要求可通过单片机改变电流大小，线性好，干扰小。达到电压电流刺激一体化。电压刺激子模块2和电流刺激子模块3电路如图2、3所示。
选择模块4，即是指单片机控制继电器，在电压刺激2和电流刺激3这两种方式中进行切换，电路结构如图4所示。
检测反馈模块中，电压检测反馈子模块4采用纯硬件搭建，对刺激放大的电路作分压后，通过窗口比较电路设定的高低电平的门限，进行量程判断之后传送信号给控制器1，自动调节适当量程之后选择合适的增益或衰减。电流检测反馈子模块 5是用完全集成的霍尔效应线性电流传感器将被测电路转换为成正比关系的DC模拟信号，经过A/D转换，传送数字信号给控制器1进行处理，再由显示模块7进行显示，因被测生物对象阻抗的存在，施加在被测生物对象上的电压电流与预期电压电流存在偏差，检测反馈模块使本实施例形成高精度的生理药理刺激。
显示模块7，主要显示单片机的输出的检测电压电流数据和状态，采用LED 串行静态显示，采用驱动芯片的时钟CLK端上升沿使得数据输出右移一位，并加入分压电阻保护数码管，防止电压过高烧坏数码管，最后产生数据结果。
通讯模块9采用电平转换电路，将单片机的TTL电平转换为PC机的串口电平，达到单片机和PC机的通讯。
降压模块16将220V电压降低为12V，电源模块8有12V转5V电路和5V转 3.3V电路，以满足系统供电需求。
本实施例因为采用电流刺激和电压刺激一体化，与现有技术相比刺激强度有更多选择，操作简单且由显示模块直观显示状态，采用电压检测反馈和电流检测反馈双反馈达到更高精度。
本实施例电流刺激与电压刺激可分开使用，电流刺激电流大，可达到20mA，线性好且干扰小，电压可输出-100V～100V的方波电压，范围较大。
本实施例具有检测反馈模块，保护刺激对象不受大电流高电压的伤害。
Claims (10)
1.一种双反馈生物刺激器，其特征在于，包括：
控制器(1)；
选择模块(6)；
刺激模块，与所述的控制器(1)和选择模块(6)分别连接；
检测反馈模块，与被测生物对象和所述的控制器(1)分别连接；
显示模块(7)，与所述的控制器(1)连接；
电源模块(8)，与所述的控制器(1)连接；
通讯模块(9)，与所述的控制器(1)连接；
所述的刺激模块用于提供电压刺激和电流刺激，所述的检测反馈模块将被测生物对象的电压和电流反馈给控制器(1)后，控制器(1)进行电压和电流调节，使施加于被测生物对象的电压和电流符合设定条件，所述的选择模块(6)用于切换电压电流刺激方式。
2.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的控制器(1)包括LPC1768芯片。
3.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的刺激模块包括D/A子模块、电压刺激子模块(2)和电流刺激子模块(3)，所述的D/A子模块分别与电压刺激子模块(2)、电流刺激子模块(3)和控制器(1)连接。
4.根据权利要求3所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的电压刺激子模块(2)包括电压放大器PA241DF芯片，所述的电流刺激子模块(3)包括电流放大器PA441DF芯片，所述的D/A子模块包括TLV5618A芯片。
5.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的选择模块(6)包括继电器。
6.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的检测反馈模块包括相互独立的电压检测反馈子模块(4)和电流检测反馈子模块(5)。
7.根据权利要求6所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的电压检测反馈子模块(4)包括窗口比较电路，所述的窗口比较电路具有高低电平门限，用于对被测生物对象的电压进行高低判断。
8.根据权利要求6所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的电流检测反馈子模块(5)包括相互连接的集成霍尔效应线性电流传感器和A/D转换器，霍尔效应线性电流传感器采集被测生物对象的电流，通过A/D转换器传递给控制器(1)。
9.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的显示模块(7)包括相互连接的驱动芯片和LED显示器。
10.根据权利要求1所述的一种双反馈生物刺激器，其特征在于，所述的电源模块(8)包括12V转5V电路和5V转3.3V电路。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114521884A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-24 | 上海工程技术大学 | 一种用于生物电阻抗断层的阻抗检测方法及装置 |
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2019
- 2019-03-15 CN CN201920330701.XU patent/CN210077657U/zh not_active Expired - Fee Related
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