经颅直流电刺激技术作为一项无创有效的神经调控方法,已被广泛应用于卒中康复、精神障碍、认知增强等神经、精神类疾病的临床研究。传统单通道经颅直流电刺激的空间聚焦性不佳,其施加的电流会分散至非目标脑区,从而影响了刺激效果。为了提高目标区域的电流密度、增强刺激的聚焦性,经颅直流电刺激器的通道数量已从单通道向高精度的多通道进行转变。本文在分析总结经颅直流电刺激器发展趋势的基础上,围绕聚焦性刺激、参数可调整、使用安全、无线便携的需求,设计了一款多通道经颅直流电刺激器,实现了各通道电流比例可调。刺激器主要由PC端的上位机和基于MCU的下位机组成,上位机软件实现了操作命令的发送、刺激参数的设置与显示,下位机根据命令进行刺激器工作状态的切换以及电流信号的输出。根据设计需求,刺激器的硬件电路需具备电源管理模块、MCU模块、无线通信模块、电流源模块、电流强度和电极阻抗检测模块。另外,结合具体的硬件模块编写相应的嵌入式程序。为了验证刺激器的功能指标,本文对刺激器进行了电气性能测试。测试结果表明,本文设计的多通道经颅直流电刺激器样机能够实现稳定准确的直流电刺激,还能提供交流正弦、脉冲、随机噪声等刺激模式,同时具备刺激参数可调、通道可任意组合、电流强度和电极阻抗检测等功能。刺激器的体积为94×105×22mm3,各通道的电流输出范围为-2mA～2mA,电流输出误差小于5%;在5kΩ的带载范围内,改变通道负载,刺激器的输出电流无明显变化,恒流特性良好;电流和电极接触阻抗检测的最大误差均在10%左右,验证了刺激器实时监测功能的可靠性;电流波形的极性、频率、幅度和占空比均可调整。与商用仪器的对比分析表明,本文的刺激器已达到行业标准,通道配置的灵活性可提供更加复杂的刺激方式,给予研究人员更大的探究空间。