本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

電刺激治療設(shè)備適用于各類疼痛、腦和肢體損傷引起的肢體癱瘓、吞咽障礙、構(gòu)音障礙和大小便失禁等的治療。

作為電刺激治療設(shè)備的負(fù)載，人體皮膚和組織的阻抗(包括接觸阻抗)在很大范圍內(nèi)變化，有可能在幾百歐姆到無(wú)窮大之間。為了保證針對(duì)不同的人體負(fù)載阻抗有固定可控的電流輸出，現(xiàn)有的專業(yè)電刺激治療設(shè)備多是恒流輸出型。

實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)電極片與患者皮膚脫落造成電路開路，因?yàn)殡姶碳ぶ委熢O(shè)備是恒流輸出，所以在兩個(gè)電極片之間會(huì)就會(huì)出現(xiàn)高電壓。在這種情況下再次粘貼電極片和皮膚時(shí)，該高電壓會(huì)對(duì)人體造成非預(yù)期的瞬間大電流，刺痛皮膚。

實(shí)際使用中還經(jīng)常出現(xiàn)電極片與皮膚接觸不良造成阻抗過大，在兩個(gè)電極片之間會(huì)就會(huì)出現(xiàn)較高電壓。在這種情況下再次壓緊電極片和皮膚時(shí)，該較高電壓會(huì)對(duì)人體造成非預(yù)期的瞬間較大電流，如果頻繁出現(xiàn)就會(huì)灼傷皮膚。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了用于通過檢測(cè)輸出電流的方式對(duì)負(fù)載大小進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)輸出電流的大小進(jìn)行控制的電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備及方法。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)設(shè)備，包括放大器a1，放大器a1的正向輸入端用于接收電流設(shè)置電壓vset，放大器a1的反向輸入端與放大器a2的正向輸入端連接，放大器a1的反向輸入端還經(jīng)取樣電阻rs接地，放大器a1的輸出端與nmos管n1的基級(jí)相連；

放大器a2的正向輸入端與nmos管n1的源級(jí)相連，放大器a2的反向輸入端與放大器a2的輸出端連接，放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓vtest。

可選的，nmos管n1的漏極經(jīng)人體負(fù)載阻抗電阻rl與供電端vcc連接。

可選的，在nmos管n1的漏極經(jīng)變壓器t與供電端vcc連接。

可選的，變壓器t的初級(jí)線圈連接在供電端vcc與nmos管n1的漏極之間，電阻rl連接在變壓器t的次級(jí)線圈上。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法，包括：

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl小于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于恒流控制區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl等于電阻閾值時(shí)，nmos管n1剛剛進(jìn)入飽和工作區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl大于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于過飽和工作區(qū)。

可選的，當(dāng)nmos管n1剛剛進(jìn)入飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓。

可選的，根據(jù)公式(1)和公式(2)進(jìn)行曲線擬合運(yùn)算；

獲取電流設(shè)置電壓vset與電流監(jiān)測(cè)電壓vtest的差值，設(shè)定誤差范圍δ；

如果差值的絕對(duì)值小于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

如果差值的絕對(duì)值大于或等于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓。

可選的，如果存在變壓器t，人體負(fù)載阻抗電阻rl連接在變壓器t的次級(jí)線圈；則

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓，變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)和次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1：k。

可選的，根據(jù)公式(3)和公式(4)進(jìn)行曲線擬合運(yùn)算；

獲取電流設(shè)置電壓vset與電流監(jiān)測(cè)電壓vtest的差值，設(shè)定誤差范圍δ；

如果差值的絕對(duì)值小于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

如果差值的絕對(duì)值大于或等于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓，變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)和次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1：k。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

通過在恒流源電路的電流取樣電阻上取電壓，經(jīng)過高輸入阻抗的放大電路進(jìn)行放大得到電流檢測(cè)電壓，利用所得到的電流檢測(cè)電壓，與電流設(shè)置電壓、電流取樣電阻、恒流源電路的電源電壓進(jìn)行判斷和計(jì)算，可以得到人體負(fù)載阻抗的值。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)人體負(fù)載阻抗值的方法，能夠根據(jù)人體負(fù)載阻抗值的大小將輸出電流進(jìn)行調(diào)整，提高了使用安全性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備的電路示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的帶有變壓器的電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

刺激治療設(shè)備的具有恒流源電路，它將電源電壓轉(zhuǎn)換為恒定電流；它接受電流設(shè)置電壓的控制，輸出預(yù)期的電流到人體負(fù)載阻抗上。這樣實(shí)現(xiàn)了電流設(shè)置。恒流源電路本身具有一個(gè)電流取樣電阻，流經(jīng)它的電流與流經(jīng)人體負(fù)載阻抗的電流是一樣或者成比例的。不需另外的電流取樣電阻，直接在恒流源電路的電流取樣電阻上取電壓，經(jīng)過高輸入阻抗的放大電路進(jìn)行放大，得到電流檢測(cè)電壓。這樣實(shí)現(xiàn)了電流檢測(cè)。

在實(shí)施中，根據(jù)檢測(cè)設(shè)備中有無(wú)變壓器t，該用于電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備分為兩種結(jié)構(gòu)。

具體的，不包含變壓器t的檢測(cè)設(shè)備如圖1所示，包括放大器a1，放大器a1的正向輸入端用于接收電流設(shè)置電壓iset，放大器a1的反向輸入端與放大器a2的正向輸入端連接，放大器a1的反向輸入端還經(jīng)取樣電阻rs接地，放大器a1的輸出端與nmos管n1的基級(jí)相連；放大器a2的正向輸入端與nmos管n1的源級(jí)相連，放大器a2的反向輸入端與放大器a2的輸出端連接，放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓itest。nmos管n1的漏極經(jīng)人體負(fù)載阻抗電阻rl與供電端vcc連接。

電流設(shè)置電壓iset連接第一運(yùn)算放大器a1的正端。第一運(yùn)算放大器a1的負(fù)端連接nmos管的源極。第一運(yùn)算放大器a1的輸出端連接nmos管的基極。人體負(fù)載阻抗rl連接在電源電壓vcc和nmos管的漏極之間。取樣電阻rs連接在nmos管的源極和參考電平(地)之間。

nmos管的源極連接第二運(yùn)算放大器a2的正端。第二運(yùn)算放大器a2的負(fù)端連接其自身的輸出端。第二運(yùn)算放大器a2的輸出端連接電流檢測(cè)電壓itest。第二運(yùn)算放大器a2也可以連接成其他比例放大電路結(jié)構(gòu)。

針對(duì)定型的電刺激治療設(shè)備，設(shè)定一個(gè)誤差范圍δ，判斷在該誤差范圍內(nèi)δ，電流設(shè)置電壓iset是否等于電流監(jiān)測(cè)電壓itest。如果相等，那么使用電流設(shè)置電壓iset，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：負(fù)載電阻小于某個(gè)特定的值；如果不相等，那么使用電流檢測(cè)電壓itest，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：負(fù)載電阻等于某個(gè)特定的值。

當(dāng)人體負(fù)載阻抗rl較小，nmos管處于恒流工作區(qū)。來(lái)自控制部件(比如mcu)的電流設(shè)置電壓iset決定了人體負(fù)載阻抗rl的電流il，這樣實(shí)現(xiàn)了電流設(shè)置。

輸出到控制部件(比如mcu)的電流檢測(cè)電壓itest代表了人體負(fù)載阻抗rl的電流il，這樣實(shí)現(xiàn)了電流檢測(cè)。

可選的，當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl小于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于恒流控制區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl等于電阻閾值時(shí)，nmos管n1剛剛進(jìn)入飽和工作區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl大于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于過飽和工作區(qū)。

當(dāng)nmos管n1剛剛進(jìn)入飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓。

針對(duì)定型的電刺激治療設(shè)備，考慮到電源內(nèi)阻和nmos管導(dǎo)通阻抗，應(yīng)對(duì)以上的公式進(jìn)行修正。

根據(jù)公式(1)和公式(2)進(jìn)行曲線擬合運(yùn)算；

獲取電流設(shè)置電壓vset與電流監(jiān)測(cè)電壓vtest的差值，設(shè)定誤差范圍δ；

如果差值的絕對(duì)值小于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

如果差值的絕對(duì)值大于或等于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓。

具體的，針對(duì)定型的電刺激治療設(shè)備，考慮到電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，應(yīng)對(duì)以上的公式進(jìn)行修正。這里使用實(shí)測(cè)法，獲得“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表，或者對(duì)以上的公式(1)和公式(2)進(jìn)行曲線擬合獲得擬合公式。

在獲取擬合公式后，需要設(shè)定一個(gè)誤差范圍δ，判斷在該誤差范圍內(nèi)δ電流設(shè)置電壓iset是否等于電流監(jiān)測(cè)電壓itest。

使用電流設(shè)置電壓iset，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：

如果差值的絕對(duì)值大于或等于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

那么使用電流檢測(cè)電壓itest，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：

除了使用曲線擬合公式外，還可以使用實(shí)測(cè)法，獲得“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表，進(jìn)而實(shí)用得到的曲線數(shù)據(jù)表代替曲線擬合公式，進(jìn)而根據(jù)上述兩個(gè)阻抗計(jì)算公式對(duì)人體負(fù)載阻抗進(jìn)行計(jì)算。

實(shí)施例二

根據(jù)檢測(cè)設(shè)備中有無(wú)變壓器t，該用于電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備分為兩種結(jié)構(gòu)。

具體的，包含變壓器t的檢測(cè)設(shè)備如圖2所示，

包括放大器a1，放大器a1的正向輸入端用于接收電流設(shè)置電壓vset，放大器a1的反向輸入端與放大器a2的正向輸入端連接，放大器a1的反向輸入端還經(jīng)取樣電阻rs接地，放大器a1的輸出端與nmos管n1的基級(jí)相連；放大器a2的正向輸入端與nmos管n1的源級(jí)相連，放大器a2的反向輸入端與放大器a2的輸出端連接，放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓vtest。nmos管n1的漏極經(jīng)變壓器t與供電端vcc連接。變壓器t的初級(jí)線圈連接在供電端vcc與nmos管n1的漏極之間，人體負(fù)載阻抗電阻rl連接在變壓器t的次級(jí)線圈上。

電流設(shè)置電壓vset連接第一運(yùn)算放大器a1的正端。第一運(yùn)算放大器a1的負(fù)端連接nmos管的源極。第一運(yùn)算放大器a1的輸出端連接nmos管的基極。人體負(fù)載阻抗rl連接在電源電壓vcc供電端和nmos管n1的漏極之間。取樣電阻rs連接在nmos管的源極和參考電平(地)之間。

nmos管的源極連接第二運(yùn)算放大器a2的正端。第二運(yùn)算放大器a2的負(fù)端連接其自身的輸出端。第二運(yùn)算放大器a2的輸出端連接電流檢測(cè)電壓vtest。第二運(yùn)算放大器a2也可以連接成其他比例放大電路結(jié)構(gòu)。

針對(duì)定型的電刺激治療設(shè)備，使用實(shí)測(cè)法，獲得“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表或者擬合公式。設(shè)定一個(gè)誤差范圍δ，判斷在該誤差范圍內(nèi)δ，電流設(shè)置電壓vset是否等于電流監(jiān)測(cè)電壓vtest。如果相等，那么使用電流設(shè)置電壓vset，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：負(fù)載電阻小于某個(gè)特定的值；如果不相等，那么使用電流檢測(cè)電壓vtest，對(duì)“人體負(fù)載阻抗-電流”曲線數(shù)據(jù)表進(jìn)行查表或分段查表，或者使用擬合公式計(jì)算，得到：負(fù)載電阻等于某個(gè)特定的值。

當(dāng)人體負(fù)載阻抗rl較小，nmos管處于恒流工作區(qū)。來(lái)自控制部件(比如mcu)的電流設(shè)置電壓vset決定了人體負(fù)載阻抗rl的電流il，這樣實(shí)現(xiàn)了電流設(shè)置。

輸出到控制部件(比如mcu)的電流檢測(cè)電壓vtest代表了人體負(fù)載阻抗rl的電流il，這樣實(shí)現(xiàn)了電流檢測(cè)。

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl小于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于恒流控制區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl等于電阻閾值時(shí)，nmos管n1剛剛進(jìn)入飽和工作區(qū)；

當(dāng)人體負(fù)載阻抗電阻rl大于電阻閾值時(shí)，nmos管n1處于過飽和工作區(qū)。

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

當(dāng)nmos管n1處于飽和工作區(qū)時(shí)，忽略電源內(nèi)阻和nmos管n1導(dǎo)通阻抗，此時(shí)人體負(fù)載阻抗電阻rl為：

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓，變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)和次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1：k。

根據(jù)公式(3)和公式(4)進(jìn)行曲線擬合運(yùn)算；

獲取電流設(shè)置電壓vset與電流監(jiān)測(cè)電壓vtest的差值，設(shè)定誤差范圍δ；

如果差值的絕對(duì)值小于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

如果差值的絕對(duì)值大于或等于δ，則根據(jù)曲線擬合運(yùn)算結(jié)果，得到

其中，vcc為供電端vcc的輸出電壓，rs為取樣電阻的阻值，vtest為放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓，vset為電流設(shè)置電壓，變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)和次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1：k。

本發(fā)明實(shí)施例提供了用于電刺激治療設(shè)備的人體負(fù)載阻抗檢測(cè)設(shè)備及方法，包括放大器a1，放大器a1的反向輸入端經(jīng)取樣電阻rs接地，放大器a1的輸出端與nmos管n1的基級(jí)相連，放大器a2的正向輸入端與nmos管n1的源級(jí)相連，放大器a2的反向輸入端與放大器a2的輸出端連接，放大器a2的輸出端輸出電流檢測(cè)電壓。通過在恒流源電路的電流取樣電阻上取電壓，經(jīng)過高輸入阻抗的放大電路進(jìn)行放大得到電流檢測(cè)電壓，利用所得到的電流檢測(cè)電壓，與電流設(shè)置電壓、電流取樣電阻、恒流源電路的電源電壓進(jìn)行判斷和計(jì)算，可以得到人體負(fù)載阻抗的值。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)人體負(fù)載阻抗值的方法，能夠根據(jù)人體負(fù)載阻抗值的大小將輸出電流進(jìn)行調(diào)整，提高了使用安全性。

上述實(shí)施例中的各個(gè)序號(hào)僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中的先后順序。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。