專利名稱：多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，屬于臨床生理檢測及治療技術(shù)范疇，是一種多參數(shù)可控、功能豐富、性能穩(wěn)定和安全可靠且多種脈沖模式可選的肌肉電刺激系統(tǒng)。特別涉及一種利用脈沖電路工作時(shí)產(chǎn)生的巨大電能作用于肌肉系統(tǒng)，使肌肉發(fā)生較強(qiáng)收縮，從而引起一系列生理反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)再生、增強(qiáng)肌力、耐力和運(yùn)動協(xié)調(diào)能力。
背景技術(shù)：
肌肉電刺激技術(shù)廣泛應(yīng)用于全國各級醫(yī)院、療養(yǎng)院、婦幼保健院、各級殘疾人康復(fù)中心等，用以治療部分失神經(jīng)、完全失神經(jīng)，以及周圍神經(jīng)所致肢體疾病等。通過該技術(shù)可使肌肉發(fā)生較強(qiáng)收縮，維持在正常狀態(tài)，當(dāng)神經(jīng)恢復(fù)支配時(shí)，肌肉更易恢復(fù)其功能；另一方面可促進(jìn)神經(jīng)再生、增強(qiáng)肌力、耐力和運(yùn)動協(xié)調(diào)能力，逐漸恢復(fù)神經(jīng)正常功能。但是發(fā)出脈沖的類型、頻率、幅度及持續(xù)時(shí)間等不易控制，給治療帶來了一定的困難。因此如何方便、靈活且安全、易操作的產(chǎn)生所需要的電脈沖已成為該領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。本發(fā)明針對臨床上常用的肌肉電刺激器的脈沖頻率、幅值或持續(xù)時(shí)間等類型單一且不易操作的缺點(diǎn)，給出了一種可發(fā)出多種類型的重復(fù)、持續(xù)且可控脈沖的電刺激波形治療系統(tǒng)，具有多參數(shù)可控、功能豐富、性能穩(wěn)定和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在多并聯(lián)電容矩陣脈沖發(fā)生的基礎(chǔ)上，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)脈沖模式的智能控制與調(diào)節(jié)，通過可變電阻與機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)放電時(shí)間及容量的選擇，從而為人體肌肉電刺激治療提供方便。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，包括有220V工頻電源⑴；智能通斷開關(guān)⑵；一次整流電路⑶；蓄電池⑷；功率控制器(5);控制電路;觸發(fā)電路(7);脈沖發(fā)生電路⑶和電刺激終端(9)。其中控制電路(6)由感應(yīng)天線
(61)、單片機(jī)(62)與控制輸出電路(63)組成。所述的一次整流電路(3)通過220V工頻電源(I)供電，整流后為直流后向控制電路(6)進(jìn)行饋電；所述的智能通斷開關(guān)(2)由功率控制器(5)通過不同檔位功率繼電器進(jìn)行控制與切換，實(shí)現(xiàn)不同功率的輸出；所述的蓄電池(4)負(fù)責(zé)臨時(shí)供電。所述的控制電路(6)包括有接收脈沖發(fā)生電路(8)所發(fā)出的電磁波信號的感應(yīng)天線(61)，與感應(yīng)天線(61)相連的單片機(jī)(62)，以及與單片機(jī)(62)相連的控制輸出電路 (63);所述的控制輸出電路￠3)是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發(fā)電路(7)相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極管Q的發(fā)射極接地。所述的觸發(fā)電路(7)包括有繼電器KM1、大功率晶體管Ql和行輸出變壓器T，其中，繼電器KMl線圈一端連接控制電路(6)中光敏三極管Q的集電極，接收控制信號(C);大功率晶體管Ql的發(fā)射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端5腳，通過可變電阻調(diào)節(jié)脈沖前沿；行輸出變壓器T通過高壓硅堆連接脈沖發(fā)生電路(8)。所述的脈沖發(fā)生電路⑶是采用MARX發(fā)生器，由多電容C并聯(lián)，在每兩個(gè)電容C 尾首間通過放電球隙(g)相連，通過外加可調(diào)電阻控制脈沖釋放時(shí)間，通過機(jī)械開關(guān)控制脈沖發(fā)出的功率；所述的脈沖發(fā)生電路(8)的輸入端連接觸發(fā)電路(6)的輸出端(HV)，輸出端接在電刺激終端(9)上，對相關(guān)部位進(jìn)彳丁電刺激。本發(fā)明的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在強(qiáng)電磁脈沖的影響下對電路進(jìn)行控制，具有放電脈沖的重復(fù)、持續(xù)和可控性。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是信號電路觸發(fā)的原理圖；圖3是多功能大功率脈沖發(fā)生電路的原理圖；圖4是多功能智能肌肉電刺激脈沖作用的原理圖。其中(I) :220V工頻電源；(2):智能通斷開關(guān)；(3)一次整流電路；(4):畜電池；(5) 功率控制器；(6):控制電路；(61):感應(yīng)天線；(62):單片機(jī)；(63):控制輸出電路；(7):觸發(fā)電路；(8):脈沖發(fā)生電路；(9):電刺激終端。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，包括有220V工頻電源
(1)，負(fù)責(zé)為電路提供電能；智能通斷開關(guān)(2)與功率控制器(5)配合使用，根據(jù)要求調(diào)整輸入功率大?。灰淮握麟娐?3)從220V工頻電源(I)處獲得電能，一方面向蓄電池(4)供電，另一方面向功率控制器(5)及下游電路進(jìn)行供電；控制電路(6)包括感應(yīng)天線(61)、單片機(jī)￠2)與控制輸出電路(63)，三者負(fù)責(zé)控制觸發(fā)電路(7)，使其輸出要求的觸發(fā)脈沖；脈沖發(fā)生電路(8)根據(jù)觸發(fā)脈沖前沿開始工作，輸出相應(yīng)的重復(fù)脈沖，并供給電刺激終端(9) 進(jìn)行電刺激治療。如圖2所示，所述的觸發(fā)電路(7)由行輸出變壓器T、大功率晶體管Ql和繼電器 KMl組成。行輸出變壓器T有更高的電感量和品質(zhì)因數(shù)，繼電器KMl通過觸電的開閉控制大功率晶體管Ql的截止與導(dǎo)通，相當(dāng)于從行輸出變壓器T輸入了方波信號。以上過程重復(fù)進(jìn)行，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，最終就會產(chǎn)生比較穩(wěn)定的直流高電壓，提供給脈沖發(fā)生電路(8)。 為了實(shí)現(xiàn)多種類型脈沖輸出，在大功率晶體管Ql的基極上串聯(lián)可變滑動變阻器，從而可方便調(diào)整脈沖觸發(fā)波形。如圖3所示，所述的脈沖發(fā)生電路⑶采用馬克思脈沖發(fā)生器原理，由多數(shù)個(gè)相同的電容C并聯(lián)連接構(gòu)成放電網(wǎng)絡(luò)，在每兩個(gè)電容C之間都接有電阻R進(jìn)行隔離，在每兩個(gè)電容C的尾首之間都通過放電球隙g相連；所述脈沖發(fā)生電路(8)的輸入端連接觸發(fā)電路(7) 的輸出端HV，輸出端構(gòu)成放電終端進(jìn)行脈沖放電。在放電球隙g未擊穿前，各電容相當(dāng)于并聯(lián)，充滿電后各球隙順次擊穿，經(jīng)過η次升壓，在放電終端電壓升高為+nHV。從而在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電壓的倍增。電阻R為可變電阻，用于調(diào)節(jié)電路時(shí)間常數(shù)以改變脈沖放電間隔， 機(jī)械開關(guān)匕、1^2到kn可通過不同的組合以獲得電刺激所需要的功率水平。如圖4所示，將脈沖發(fā)生電路⑶的輸出端接在電刺激終端(9)上并引至需要進(jìn)行電刺激的肌肉部位上，其中+、_符號表示放電時(shí)的正負(fù)電位，為保證放電電流有穩(wěn)定通路，在放電點(diǎn)的相反位置設(shè)置接地回路。在已經(jīng)設(shè)定好的程序下，當(dāng)脈沖發(fā)生電路(8)工作時(shí)，電刺激終端(9)會流過相應(yīng)電流從而滿足電刺激治療的需要。本發(fā)明的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，正常工作時(shí)首先通過單片機(jī)的控制板輸入脈沖類型以及持續(xù)時(shí)間，當(dāng)按動啟動按鍵后，紅色激光二極管就會點(diǎn)亮，在其作用下觸發(fā)電路導(dǎo)通，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。首先看到放電球隙逐級被擊穿，每出現(xiàn)一次放電，單片機(jī)依靠感應(yīng)電磁脈沖計(jì)數(shù)直到放電次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)，紅色激光二極管就會熄滅，系統(tǒng)停止工作，表示規(guī)定的治療過程的結(jié)束。
權(quán)利要求
1.多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，其特征在于包括有220V工頻電源(I)，負(fù)責(zé)為電路提供電能；智能通斷開關(guān)(2)與功率控制器(5)配合使用，根據(jù)要求調(diào)整輸入功率大小； 一次整流電路(3)從220V工頻電源(I)處獲得電能，一方面向蓄電池(4)供電，另一方面向功率控制器(5)及下游電路進(jìn)行供電；控制電路(6)包括感應(yīng)天線(61)、單片機(jī)(62)與控制輸出電路(63)，三者負(fù)責(zé)控制觸發(fā)電路(7)，使其輸出要求的觸發(fā)脈沖；脈沖發(fā)生電路 (8)根據(jù)觸發(fā)脈沖前沿開始工作，輸出設(shè)定好的脈沖，并供給電刺激終端(9)進(jìn)行電刺激治療。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，其特征還在于，所述的觸發(fā)電路⑵由行輸出變壓器T、大功率晶體管Ql和繼電器KMl組成，其中大功率晶體管Ql 基極上串聯(lián)可變滑動變阻器以改變脈沖觸發(fā)前沿，從而控制大功率晶體管Ql的截止與導(dǎo)通，相當(dāng)于調(diào)整了方波信號，以上過程重復(fù)進(jìn)行，最終就會得到預(yù)先設(shè)定的直流高電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，其特征還在于，所述的脈沖發(fā)生電路(8)由多個(gè)相同的電容C并聯(lián)連接構(gòu)成放電網(wǎng)絡(luò)，在放電球隙g未擊穿前，各電容相當(dāng)于并聯(lián)，充滿電后放電球隙g逐級擊穿，最終使放電終端電壓很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電壓的倍增；電容間的隔離電阻R為可變電阻，用于調(diào)節(jié)電路時(shí)間常數(shù)以改變脈沖放電間隔， 機(jī)械開關(guān)ki、k2到kn可通過不同的組合以獲得電刺激所需要的功率水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，其特征還在于，所述的控制電路￠)中的控制信號是通過感應(yīng)天線￠1)獲得，比傳統(tǒng)的電流互感器的測量方法準(zhǔn)確、快速。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，其特征還在于，將放電終端接在電刺激終端(9)上并引至需要進(jìn)行電刺激的肌肉部位上；同時(shí)為了保證放電帶來的剩余電流存在通路，放電部位的相反位置加裝了接地回路。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多功能智能肌肉電刺激治療系統(tǒng)，用以治療部分失神經(jīng)、完全失神經(jīng)，以及周圍神經(jīng)所致肢體疾病等。該技術(shù)是一種利用脈沖電路釋放出電能作用于肌肉系統(tǒng)，肌肉組織末梢，從而引起一系列生理反應(yīng)，本裝置為該該種療法的實(shí)施提供多種治療策略。主要包括有220V工頻電源(1)；智能通斷開關(guān)(2)；一次整流電路(3)；蓄電池(4)；功率控制器(5)；控制電路(6)；觸發(fā)電路(7)；脈沖發(fā)生電路(8)和電刺激終端(9)。其中控制電路(6)由感應(yīng)天線(61)、單片機(jī)(62)與控制輸出電路(63)組成。本發(fā)明可為人體肌肉組織進(jìn)行電刺激治療提供多種解決方案，具有多參數(shù)可控、功能豐富、性能穩(wěn)定和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A61N1/36GK102580237SQ20121005159
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者張獻(xiàn), 李勁松, 楊慶新, 金亮, 高圣偉 申請人:天津工業(yè)大學(xué)