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用于测量身体与刺激电极之间的界面阻抗的装置

摘要

本发明涉及用于测量身体与刺激电极之间的界面阻抗的装置,包括:第一电极,连接至所述身体内的一些细胞;第二电极,连接至所述身体内的其它细胞,以便将由刺激器所施加的电流通过所述细胞提供至所述第一电极;测量单元,用于选择性地提取取决于施加至所述第一电极和所述第二电极的电流而加载在所述第一电极和所述第二电极上的电压;电荷存储单元,将对应于所述第一电极与所述第二电极之间的电压差的相对电势存储至所述电荷存储单元;A/D转换单元,用于将对应于所述相对电势的信号转换成数字信号并且用于输出所述数字信号;以及阻抗计算单元,用于根据输出自所述A/D转换单元的所述数字信号和施加至所述第二电极的所述电流来计算所述第一电极和所述第二电极的界面阻抗。因此,根据本发明,可以通过利用加载在每一电极上的电压差来测量所述身体与植入所述身体的脑部或肌肉的刺激电极之间的界面阻抗。

著录项

  • 公开/公告号CN102917639A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2013-02-06

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 M.I.技术有限公司;

    申请/专利号CN201080067088.9

  • 发明设计人 朴世翼;李昊承;

    申请日2010-04-28

  • 分类号A61B5/053;

  • 代理机构永新专利商标代理有限公司;

  • 代理人舒雄文

  • 地址 韩国京畿道

  • 入库时间 2024-02-19 17:42:46

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-05-18

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):A61B5/053 授权公告日:20150408 终止日期:20170428 申请日:20100428

    专利权的终止

  • 2015-04-08

    授权

    授权

  • 2013-03-20

    实质审查的生效 IPC(主分类):A61B5/053 申请日:20100428

    实质审查的生效

  • 2013-02-06

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析刺激电极的电化学特性的装置,所述刺激电极运 用传输由神经刺激器产生的电刺激信号的功能,所述神经刺激器以接触的 方式电刺激神经或肌肉以恢复神经或肌肉的丧失的敏感功能或运动机能, 更具体地,涉及用于测量活体与刺激电极之间的界面阻抗的装置,所述装 置能够在将刺激电极植入活体中之后实时地根据时间的推移和电极周围的 生物环境而准确地测量身体与刺激电极之间的界面阻抗的变化。

背景技术

人体的各种感觉和运动机能受脑部的神经活动控制或影响。脑部的神 经活动具有抑制作用或兴奋作用,适当平衡这两种机能使得可以保持感觉 和运动机能适合程度。然而,由于脑部的损伤、生病、疾病等所致,对这 种机能的平衡造成的损坏可能会导致病理神经性能障碍。例如,由脑部中 的血管阻塞或破裂所引起的中风可以大大降低脑神经机能的兴奋性,从而 导致关于运动弱化、感觉障碍、语言障碍、知觉障碍等。相反,癫痫症过 度地增大了脑部的特定部分的兴奋性,从而导致异常的过度神经活动,这 将导致物理癫痫发作。而且,诸如帕金森氏症或痴呆症等脑部退化疾病表 现出了诸如震颤(特发性震颤)、运动迟缓、健忘等疾病症状。此外,由于 疾病、事故等所致,对外周神经系统或中枢神经系统的损伤可能导致诸如 听力损伤、视力损伤、局部或全身瘫痪等严重残疾。

在由上述原因产生的症状的情况下,可以通过对中枢神经系统或外周 神经系统施加适当的电刺激来恢复丧失的感觉机能或运动机能,通常的电 刺激包括恢复听觉的耳蜗植入或用于恢复由于帕金森氏疾病所致的运动机 能丧失的深脑部刺激器。最近,在市场上这种设备的成功的力量下,已经 对通过向癫痫患者、患有老年痴呆症的患者、忧郁症患者、强迫症患者施 加电刺激的疾病治疗进行了积极的研究和尝试。

为了将产生对患者诱导治疗效果的电刺激的刺激器所产生的信号传输 至中枢神经系统或外周神经系统中,需要具有各种形式和结构的电极。通 常来说,这种的电极完全植入到活体内,并且由于体液免疫反应、电刺激 环境等所致,是所植入的电极的电化学特性的界面阻抗随着时间推移而变 化。这种阻抗的变化改变了将电信号传输至活体的电荷传输量,并且还影 响了产生电信号的刺激器的设定。因此,为了稳定地产生对患者诱导有效 的治疗效果的连续电刺激信号,快速且准确地实时测量植入在个体患者中 的电极的界面阻抗非常重要。阻抗测量装置的一个示例可以包括于1989年 9月26日颁发给James M.Pihl等人的标题为“IMPEDANCE MEASUREMENT CIRCUIT”的美国专利No.4870341。

在测量界面阻抗的本领域的现状中,将不在电极的表面上引起氧化还 原反应的具有小幅度的AC电压以不同频率施加至电极上,然后测量相应的 AC电流来测量界面阻抗。或者,将短脉冲反复地施加至电极上,基于此推 断界面阻抗。然而,这些方法使用了具有高精度和复杂结构的D/A转换器、 A/D转换器、振荡器等,造成大量的功耗且测量时间较长。此外,由于这 种结构需要大量的部件,当制造系统半导体芯片来作为植入活体内的小的 电神经刺激器的核心部件时,由于面积增大导致成本增加。此外,大量功 耗缩短了神经刺激器的寿命。

发明内容

技术问题

鉴于上述情况,因此,本发明提供了一种用于通过简单的配置准确地 实时测量植入在活体内的电极的阻抗变化的装置。

技术方案

根据本发明的一个方面,提供了一种用于测量活体与刺激电极之间的 界面阻抗的装置,所述装置包括:第一电极,连接至所述活体内的细胞的 一端;第二电极,连接至所述活体内的所述细胞的另一端,其中电流从刺 激器施加并且通过所述细胞提供至所述第一电极;测量单元,配置为选择 性地提取取决于施加至所述第一电极和所述第二电极的所述电流而感生于 所述第一电极和所述第二电极的电压;电荷存储单元,配置为存储对应于 所述第一电极与所述第二电极之间的电压差的相对电势;A/D转换单元, 配置为将对应于所述相对电势的信号转换成数字信号;以及阻抗计算单元, 配置为利用来自所述A/D转换单元的所述数字信号和施加至所述第二电极 的所述电流来计算所述第一电极和所述第二电极的界面阻抗。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述测量单元包括:第一开关单 元,连接至所述第一电极并进行切换以将所述第一电极连接至所述电荷存 储单元,使得所述第一电极处的电压存储在所述电荷存储单元中;以及第 二开关单元,连接至所述第二电极并进行切换以将所述第二电极连接至所 述电荷存储单元,使得所述第二电极处的电压存储在所述电荷存储单元中, 其中,当所述第一开关单元导通或断开时,所述第二开关单元断开或导通。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述装置还包括:第三开关单元, 并联连接至所述电荷存储单元以执行开关操作;第四开关单元,并联连接 至所述电荷存储单元以执行开关操作;以及电压跟随器,并联连接至所述 第四开关单元,其中当所述相对电势施加至所述电压跟随器的一端时,所 述电压跟随器向所述A/D转换单元提供与存储在所述电荷存储单元中的所 述相对电势相对应的输出信号,并且所述电压跟随器的另一端接收所述输 出信号的反馈。

在本装置的一个示例性的实施例中,当所述第一和第四开关单元导通 且所述第二和第三开关单元断开时,所述第一电极处的所述电压存储在所 述电荷存储单元中,并且当所述第二开关单元导通且所述第一、第三和第 四开关单元断开时,所述第一电极与所述第二电极之间的所述相对电势施 加至所述电压跟随器的一端。

在本装置的一个示例性的实施例中,当所述第一和第二开关单元断开 且所述第三和第四开关单元导通时,与存储在所述电荷存储单元中的相对 电势相对应的电荷被放电。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述测量单元包括:第一和第二 电阻器R1和R2,并联连接至所述第一电极;第三和第四电阻器R3和R4, 并联连接至所述第二电极;第五开关单元,连接在所述第一和第二电阻器 R1和R2之间以通过开关操作将所述第一电极连接至所述电荷存储单元; 第六开关单元,串联连接至所述第二电阻器R2以通过开关操作将所述第二 电阻器R2接地;第七开关单元,连接在所述第三和第四电阻器R3和R4 之间以通过开关操作将所述第二电极连接至所述电荷存储单元;以及第八 开关单元,串联连接至所述第四电阻器R4以通过开关操作将所述第四电阻 器R4接地。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述第五和第六开关单元同时导 通或断开,并且所述第七和第八开关单元同时导通或断开。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述装置还包括:第三开关单元, 并联连接至所述电荷存储单元以执行导通或断开开关操作;第四开关单元, 并联连接至所述电荷存储单元以执行导通或断开开关操作;以及电压跟随 器,并联连接至所述第四开关单元,其中当所述相对电势施加至所述电压 跟随器的一端时,所述电压跟随器向所述A/D转换单元提供与存储在所述 电荷存储单元中的所述相对电势相对应的输出信号,并且所述电压跟随器 的另一端接收所述输出信号的反馈。

在本装置的一个示例性的实施例中,当所述第四、第五和第六开关单 元导通且所述第三、第七和第八开关单元断开时,所述第一电极处的所述 电压存储在所述电荷存储单元中,并且当所述第七和第八开关单元导通且 所述第三、第四、第五和第六开关单元断开时,所述第一电极与所述第二 电极之间的相对电势施加至所述电压跟随器的一端。

在本装置的一个示例性的实施例中,当所述第五、第六、第七和第八 开关单元断开且所述第三和第四开关单元导通时,与存储在所述电荷存储 单元中的所述相对电势相对应的电荷被放电。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述阻抗计算单元通过利用来自 所述A/D转换单元的每一数字信号和施加至所述第二电极的所述电流以一 定的时间间隔按时间计算阻抗,并且其中,所计算的按时间的阻抗被赋予 对应于测量顺序的唯一的索引。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述阻抗计算单元通过利用所述 按时间的阻抗和所述唯一的索引来恢复加载于所述第一和第二电极的两端 的电压波形,以便计算所述第一和第二电极的界面阻抗中的时间常数。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述第一和第二电极配置为双极 的,其中一对刺激电极具有相同大小的面积。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述阻抗计算单元计算通过利用 施加至所述第二电极的所述电流和来自所述A/D转换单元的数字信号而计 算的阻抗的一半的值,并且其中,所计算的一半的值成为所述第一和第二 电极的所述界面阻抗。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述第一和第二电极配置为单极 的,其中所述第二电极的面积大于所述第一电极的面积。

在本装置的一个示例性的实施例中,所述阻抗计算单元计算通过利用 施加至所述第二电极的所述电流和来自所述A/D转换单元的数字信号输出 而计算的阻抗,并且其中,所计算的阻抗成为所述第二电极的所述界面阻 抗。

有益效果

根据本发明,提供了一种用于测量每一电极的阻抗的装置,其利用感 生于植入活体中的每一电极的两端的电压差和施加至该对电极的电流刺激 信号,从而通过简单的配置实时地根据植入时期和环境精确地测量电极的 阻抗的变化。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的用于测量刺激电极的界面阻抗的装 置的电路图;

图2是示出根据本发明的实施例的RC部件的电压波形和存储数字值的 过程的示图;

图3是根据本发明的实施例的当电极被配置为双极电极时的等效电路 图;

图4是根据本发明的实施例的当电极被配置为单极电极时的等效电路 图;以及

图5示出了根据本发明的实施例的用于测量阻抗的装置中的测量单元 的另一实施例的电路图。

具体实施方式

通过结合附图的以下实施例,将会清楚地理解实施例的优点和特征以 及实现这些优点和特征的技术结构。在以下描述中,如果公知的功能或构 成会在不必要的细节之处使本发明难以理解,则将不会详细描述这些公知 的功能或构成。另外,下面将要描述的术语是考虑到在本发明中的功能而 定义的,并可以根据用户或操作者的意图或实践而变化。

并未限制实施例,并且可以以各种形式来实现实施例。应当注意,提 供实施例来作出全面披露,并使本领域技术人员可以理解实施例的全部范 围。因此,实施例应当仅由所附的权利要求的范围来定义。

将会结合附图详细描述根据本发明的实施例的用于准确地测量植入在 身体部分(例如,脑部或肌肉)中的刺激电极的阻抗的测量装置。

图1示出了根据本发明的实施例的用于测量植入身体部分的刺激电极 的界面阻抗的装置的电路图。该装置包括:测量单元100;电荷存储单元 110;电压跟随器120;A/D转换单元130;第一和第二开关单元108a和108b; 第三和第四开关单元132a和132b;阻抗计算单元140;和内部存储器150。

如图1中所示,测量单元100包括连接至生物内细胞102的不同端部 的第一和第二电极104和106、连接至第一电极104的第一开关单元108a 以及连接至第二电极106的第二开关单元108b。

在这里,第一和第二电极104和106是植入在身体部分的生物细胞102 中的刺激电极,以施加由刺激器(未示出)所产生的电流,通过刺激器可 以将电流施加至身体部分的生物细胞以刺激生物细胞。将第一电极104植 入在生物细胞102的端部中以使待施加至第二电极106的电流流过生物细 胞102,将第二电极106植入在生物细胞102的另一端部并将由刺激器所产 生的电流施加于生物细胞102。第一和第二电极104和106可以被配置为双 极的,其中该对刺激电极具有相同尺寸的面积(相同阻抗),或可以被配置 为单极的,其中第二电极106的面积大于第一电极104的面积。

第一开关单元108a连接至第一电极104,以将第一电极104通过其导 通开关操作连接至电荷存储单元110,从而将第一电极104的电压提供至电 荷存储单元110。为了将第一电极104的电压提供至电荷存储单元110,需 要将第四开关单元132b和第一开关单元108a导通,并且需要将第二和第 三开关单元108b和132a断开。第二开关单元108b连接至第二电极106, 以将第二电极106通过其导通操作连接至电荷存储单元110。

在测量单元100中,当第一开关单元108a导通或断开时,第二开关单 元108b断开或导通。在测量单元100的操作中,测量单元100被配置为选 择性地提供取决于施加至第一电极104的电流的电压,为此目的,测量单 元100的第一电极104连接至身体部分,例如,脑部或肌肉部分的细胞102。 当第一开关单元108a和第四开关单元132b处于导通状态且第二和第三开 关单元108b和132a处于断开状态时,在第一电极104中流过的电流所得 到的绝对电势E1存储在电荷存储单元110中。

第二电极106连接至细胞102的另一端,并具有电势E2,取决于连接 至细胞102的两个电极的界面阻抗,电势E2与施加至第一电极104的绝对 电势E1不同。即,当第一开关单元108断开、连接至第二电极106的第二 开关单元108b导通、并且第三和第四开关单元132a和132b断开时,电压 跟随器120的输入电阻具有相当大的值,因此,不能使作为存储在电荷存 储单元110中的电荷的绝对电势E1放电。因此,电压跟随器120的输入端 电势保持一个值不变,所述值是通过从第二电极106的电势E2减去存储在 电荷存储单元110中的绝对电势E1而得到的,即,相对电势E2-E1。将施 加至电荷存储单元110的输入端的相对电势E2-E1通过电压跟随器120提 供给A/D转换单元130。

第三开关单元132a并联连接至电荷存储单元110并且串联连接至测量 单元100,以执行导通或断开操作,第四开关单元132b并联连接在电荷存 储单元110与电压跟随器120之间,以执行导通或断开操作。

对施加至电荷跟随器120的输入端的相对电势E2-E1进行A/D转换, 然后在第一开关单元108a和第二开关单元108b断开且第三开关单元132a 和第四开关单元132b导通的时候对其进行放电,从而将其转变为待机状态 以提取下一电压。

在本发明的实施例中,电荷存储单元110用于存储电荷,电荷存储单 元110例如可以是电容器。阻尼电阻器Rd连接在电荷存储单元110与电压 跟随器120之间,以便调节取决于相对电势E2-E1的放电而突然流过的电 流的最大值。

电压跟随器120的一端并联连接至第四开关单元132b,并且将存储在 电荷存储单元110中的相对电势施加至电压跟随器120的所述一端,从而 电压跟随器120向A/D转换单元130提供对应于相对电势的信号,并且另 一端接收取决于相对电势的施加所产生的输出信号的反馈。电压跟随器120 可以是放大器,相对于输出阻抗其输入阻抗非常大,其增益是“1”,并且保 持电荷存储单元110的存储的电荷而没有放电,从而用作缓冲器来产生提 供至A/D转换单元130的固定输入信号。

A/D转换单元130将来自电压跟随器120的信号输出转换成数字信号。

阻抗计算单元140通过将A/D转换单元130所产生的输出值(即,相 对电势)和提供在第一和第二电极104和106之间的电流值应用于欧姆定 律,来计算细胞102与第一和第二电极104和106之间的界面阻抗。所计 算的界面阻抗被赋予唯一的索引(该索引可以是按时间的测量顺序),然后 将其存储在内部存储器150中。

同时,利用阻抗计算单元140可以以一定的时间间隔重复执行上述操 作。换言之,如图2中所示,由A/D转换单元130将电势差P1的值转换成 数字值D1,电势差P1是在时间T1时所测量的相对电势E2-E1,并且阻抗 计算单元140向数字值D1赋予索引L1,并同样存储在内部存储器150中。 这里,该索引是指测量顺序。通过上述过程,在时间T2、T3、T4和T5时 所测量的电势差P2、P3、P4和P5的数字值D2、D3、D4和D5被赋予不 同的索引L2、L3、L4和L5,然后将其存储在内部存储器150中。阻抗计 算单元140可以分析所测量的电压波形,并计算细胞102的阻抗Z和RC 时间常数来计算的电阻分量R和电容分量C。换句话说,阻抗计算单元140 可以通过使用表示测量顺序的索引、所测量的数字值、和存储在内部存储 器150中的值的数目(即,测量的次数)来恢复电压波形,并且可以基于 所恢复的电压波形来计算细胞102与电极之间的界面阻抗Z。此外,如图2 中所示,为了精确地获得的细胞102与电极之间的界面阻抗Z,在将电流施 加至电极之后,必须在尽可能短的时间内测量电压。即,当△T越短时,可 以减小△E,并且可以恢复出更准确的电压波形。

同时,如图3中所示,由阻抗计算单元140计算的阻抗Z包括电阻分 量值Rs、Re和Re′。图3示出了由图1中的细胞102和插入细胞中的第一 和第二电极104和106所表示的细胞的电化学等效电路图,其中,第一和 第二电极104和106被配置为双极电极。即,具有相同面积的第一和第二 电极104和106中的一个用作刺激电极且另一个用作基准电极,因此,可 以假定刺激电极的阻抗与基准电极的阻抗是相等的。因此,可以认为,由 阻抗计算单元140所计算的阻抗Z的一半的值是一个电极的阻抗。

如上所述,阻抗计算单元140使用表示测量的次数的索引、所测量的 数字值以及存储在内部存储器150中的值恢复电压波形来计算值Rs、Re、 Ce、Re′和Ce′。即,阻抗计算单元140可以通过阻抗Z和RC时间常数来计 算诸如Rs、Re和Re′等电阻分量以及诸如Ce和Ce′等电容分量。

图4是根据本发明的实施例的当电极被配置为单极电极时的等效电路 图。假定由于第一电极104的表面积明显大于第二电极106的表面积,作 为基准电极的第一电极104的界面阻抗值比作为刺激电极的第二电极106 的界面阻抗值小10倍或以上。然后,在没有很大误差的情况下,所测量的 阻抗可以近似为仅有第一电极104的界面阻抗。另外,在单极电极的情况 下,可以由通过阻抗计算单元140恢复的波形计算RC时间常数,并且可以 由RC时间常数推断出电极的C值。

进一步参考电极与活体之间的界面阻抗,在图2中,在双极电极的情 况下电势差P1的值对应R2的两倍,在单极电极的情况下对应于Re,这些 是图3和4中所示的电阻分量。图2中的电势差P5的值近似于活体与电极 之间的全部界面阻抗Z。

采用根据本发明的实施例的阻抗测量装置的神经刺激器是将电流表示 为输出信号的刺激器,在一般情况下,将最高为约10mA的电流幅度施加 至生物细胞的细胞102。然而,图3和4中所示的电极等效电路的阻抗的平 均值为约500欧姆至1000欧姆,从而,作为感生于第一和第二电极的绝对 电势的电压值为5至10V。因此,为了在作为电荷存储单元110的电容器 中存储如此高的电压,应当几乎避免第一和第二开关单元108a和108b的 电压降。因此,在上述电路配置中,用于第一和第二开关单元108a和108b 的元件可以需要诸如电平位移器等部件来实现稳定和安全的切换,其中, 第一和第二开关单元108a和108b利用电极之间的感生高电平得到相对电 势,电平位移器通常在低于3.3V的电压下工作。然而,当电路配置中采用 了电平移位器时,该电路较为复杂且功耗也会增大。因此,如图5中所示, 根据本发明的另一实施例,配置阻抗测量装置使得连接至第一和第二电极 104和106的开关元件在低于3.3V的电压下工作。

图5示出了根据本发明的另一实施例的用于测量阻抗的装置的电路图。 除了阻抗测量装置中的测量单元以外,在此实施例中的阻抗装置与图1中 所示的阻抗测量装置具有相同的配置和相同的功能。因此,将会省略其详 细描述,下文中将仅描述测量单元。

参照图5,在根据本发明的另一实施例的测量单元100可以包括电阻器 R1和R2、第五开关单元508a、第六开关单元508b、电阻器R3和R4、第 七开关单元510a、和第八开关单元510b,其中电阻器R1和R2并联连接至 一端连接至细胞102的第一电极104的另一端,第五开关单元508a并联连 接至电阻器R1以执行导通/断开操作来将感生于第一电极104的电压与电 荷存储单元110连接,第六开关单元508b用于执行导通/断开操作来将电阻 器R2与地连接,电阻器R3和R4并联连接至一端连接至细胞102的第二 电极106的另一端,第七开关单元510a并联连接至电阻器R3以执行导通/ 断开操作来将感生于第二电极106的电压与电荷存储单元110连接,并且 第八开关单元510b用于执行导通/断开操作来将电阻器R4与地连接。在这 里,第五和第七开关单元508a和508b同时进行导通/断开操作,并且第七 和第八开关单元510a和510b也同时进行导通/断开操作。然而,不将第五、 第六、第七和第八开关单元508a,508b,510a和510b全部同时导通。

下文是关于根据各个开关单元的导通/断开操作、由具有上述配置的测 量单元100施加电压的过程的描述。在操作中,当第四、第五和第六开关 单元132b、508a和508b导通且第三、第七和第八开关单元132a、510a和 510b断开时,将由在第一电极104中流过的电流所得到的绝对电势E1提供 至电荷存储单元110并存储在电荷存储单元110中。

同时,当第七和第八开关单元510a和510b导通且第三、第四、第五 和第六开关单元132a、132b、508a和508b断开时,电压跟随器120的输入 电阻具有相当大的值,以防止作为存储在电荷存储单元110中的电荷的绝 对电势E1被放电。因此,将电压跟随器120的输入端处的电势保持为一个 值,所述值由从第二电极106的电势E2减去存储在电荷存储单元110中的 绝对电势E1而得到,即,相对电势E2-E1。将施加至电压存储单元110的 输入端的相对电势E2-E1通过电压跟随器120提供至A/D转换单元130。

对施加至电荷跟随器120的输入端的相对电势E2-E1进行A/D转换, 然后在第五、第六、第七和第八开关单元508a、508b、510a和510b断开且 第三开关单元132a和第四开关单元132b导通时对其进行放电,从而使测 量单元转变为空闲状态以提取下一电压。

同时,如上所述,通过使用连接至第五和第六开关单元508a和508b 的两端的电阻器R1和R2以及连接至第七和第八开关单元510a和510b的 两端的电阻器R3和R4,可以将用于驱动第五、第六、第七和第八开关单 元508a、508b、510a和510b的电压值调节为低于3.3V。

输入至电荷存储单元110或电压跟随器120的电压差由以下所示的等 式(1)至等式(3)来表示。

V5=K1×V1  等式(1)

V7=K2×V2  等式(2)

V4=V7-V5={(K2-K1)×V2}+{K1×(V2-V1)}   等式(3)

在等式(1)中,V1是图5中被感生于第一电极104的电压,V5是由 电阻器R1和R2所分压的电压,即,接地与电阻器R2之间的电压,并且 K1是R2/(R1+R2)。同样地,在等式(2)中,V2是被感生于第二电极106 的电压,V7是由电阻器R3和R4所分压的电压,即,接地与电阻器R4之 间的电压,并且K2是R4/(R3+R4)。在等式(3)中,V4是图1中电压跟 随器120的非反相输入端处的电压,其具有与电极的两端之间的电压差成 比例的某个电压值。在这里,电压V2是近似于刺激器的电源电压的固定电 压,因此,等式(3)中的{(K2-K1)×V2}成为常数,输入至电压跟随器120 的电压成为与V2-V1成比例的值。即,可以由电阻器R1、R2、R3和R4 来适当地调节存储在电荷存储单元110中的V4,使得V4在电压跟随器120 的工作输入电压范围之内。

虽然已经针对实施例示出并描述了本发明,但是本发明并不限于此。 本领域技术人员将会理解可以在不脱离如以下权利要求所限定的本发明的 范围的情况下作出各种变化和修改。

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