專利名稱：可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電針和電刺激治療儀。特別是涉及一種能夠在很寬范圍內(nèi)任意調(diào)整 幅度、頻率和脈寬，最大限度考慮病人的個體差異和耐受，達(dá)到治療的更好效果的可輸 出多種波形的電針和電剌激治療儀。
背景技術(shù)：
針灸的記載最早出現(xiàn)在黃帝內(nèi)經(jīng)(約公元前三世紀(jì))中，經(jīng)過數(shù)千年的演化變遷， 形成了古典中醫(yī)針灸。美國物理治療協(xié)會(APTA)在1990年定義了經(jīng)皮神經(jīng)電刺激 (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation, TENS),稱之為一禾中經(jīng)過皮膚對身 體施加電流來緩解疼痛的方法。第一種現(xiàn)代TENS專利出現(xiàn)于1974年(U.S. Patent 3,817,254)。我國生理學(xué)家韓濟(jì)生在電針止痛做出重要貢獻(xiàn)，其闡明了不同頻率電脈沖 的鎮(zhèn)痛原理。
電針是傳統(tǒng)毫針與電刺激療法相結(jié)合的產(chǎn)物，并且成為針灸臨床最為常見的醫(yī)療設(shè) 備。在毫針的基礎(chǔ)上，通以一定波幅的電流，使其在原來毫針刺激的基礎(chǔ)上，加上不同 波幅的電刺激，以代替手法運針的人工機械震蕩，使機體處于較持續(xù)的剌激狀態(tài)，從而 提高療效。韓氏認(rèn)為，在鎮(zhèn)痛方面，TENS、電針和手法運針相比較，前兩者的療效相同， 并均遠(yuǎn)大于第三種。
市場上曾有過多種電針儀器(1)蜂鳴式電針儀，這種脈沖電流波形較窄，如針 尖狀，且不對稱，由于耗電量大，有噪音，現(xiàn)在己很少使用；(2)降壓式交流電針儀， 由于頻率不可調(diào)，現(xiàn)在也很少使用；(3)音頻振蕩電針儀，由于波形單純，目前亦很少 應(yīng)用；(4)聲波電針儀，不易引起人體的適應(yīng)性，然而，其固定有效治療成分難以設(shè)定。 (5)脈沖式電針儀，目前我國普遍使用的電針儀都是屬于脈沖發(fā)生器的類型，如經(jīng)典的 G6805型治療儀。
盡管電針和電脈沖儀器多種多樣，然而，他們各自有優(yōu)缺點有的由簡單的電子線 路實現(xiàn)，它只能輸出簡單的、無較多變化的電脈沖信號，存在容易被人體適應(yīng)的缺點。 有的信號產(chǎn)生是采用音樂芯片或接收廣播音樂信號，驅(qū)動變壓器得到輸出信號，此種信 號盡管一定程度上解決了人體適應(yīng)性問題，但存在采用純隨機聲電信號不能保證治療的 重復(fù)性，采用一種聲電信號不能對所有疾病取得良好效果的缺點。有的雖然釆用定制的 單片計算機產(chǎn)生較為復(fù)雜的規(guī)則輸出信號，提高了自動化程度，但也有波形較為單一的
缺點。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠產(chǎn)生較為復(fù)雜的治療波形，并且能夠 在很寬范圍內(nèi)任意調(diào)整幅度、頻率和脈寬，從而實現(xiàn)在保持經(jīng)典針刺手法和電刺激療法 波形的同時，最大限度考慮病人的個體差異和耐受，達(dá)到更好治療效果的具有輸出多種 波形的電針和電剌激的治療儀。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，包括有 電源電路和電針探頭，還設(shè)置有微控制單元MCU、保護(hù)電路、D/A轉(zhuǎn)換器、雙極性功率輸 出電路和鍵盤輸入部分，其中，所述的電源電路與微控制單元MCU相連，所述的鍵盤輸 入部分和D/A轉(zhuǎn)換器分別通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與雙 極性功率輸出電路的輸入端相連，雙極性功率輸出電路的輸出端與保護(hù)電路輸入相連； 保護(hù)電路輸出分別與微控制單元MCU及電針探頭的輸入端相連。
還設(shè)置有顯示單元，所述的顯示單元通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU相連。 所述的雙極性功率輸出電路，包括有接在單向置數(shù)方式的D/A轉(zhuǎn)換器后面的具有加 法器接法的運算放大器，以及與運算放大器輸出相連、由推挽級達(dá)林頓管組成的功率輸 出，從而實現(xiàn)正負(fù)雙向信號的輸出。
所述的保護(hù)電路，是由正負(fù)兩組包括穩(wěn)壓、電壓判斷和限流的電路組成；其中，穩(wěn) 壓電路由齊納二極管組成，電壓判斷環(huán)節(jié)由電壓比較器、兩支分壓電阻、參考電平和上 拉電阻組成，限流環(huán)節(jié)由兩支二極管、兩支電阻和一支三極管組成；兩組正負(fù)判斷信號 線與微控制單元MCU外中斷引腳相連；保護(hù)電路最后還連接有功率電阻和隔離變壓器。
所述的保護(hù)電路的輸出的參數(shù)為脈沖寬度在100至1000微秒間變動，頻率在1至100 赫茲間變動；治療模式包括有連續(xù)波，斷續(xù)波，頻率波，幅度波四種；鎮(zhèn)痛模式參數(shù)為 低頻2赫茲，高頻100赫茲，兩種波形各3秒交替進(jìn)行，并且輸出波形和頻率可以根據(jù) 具體治療情況在儀器所設(shè)定的范圍內(nèi)任意調(diào)整。
所述的電針探頭是由多路電針輸出探頭構(gòu)成，輸出正負(fù)兩種電壓，并且所述的多路 電針輸出各自獨立輸出，互不干擾。
在電針方式下，是按照給定處方針法，設(shè)定電針探頭的電針輸出探頭的組合。 還可以將所述的電刺激方式、鎮(zhèn)痛電刺激方式和給定處方針法三種治療方式混合使 用，或?qū)⑵渲腥我鈨煞N治療方式混合使用。
本發(fā)明的可輸出多種波形的電針和電剌激治療儀，是一種依照經(jīng)典針刺手法的電針 和電刺激融合的多功能復(fù)雜波治療儀器，它能夠通過普通DAC的單向置數(shù)方式，實現(xiàn)雙 向輸出，利用直接數(shù)字合成理論，產(chǎn)生多路獨立的較為復(fù)雜的治療波形，儀器內(nèi)設(shè)定有 多種復(fù)雜波形，并且能夠根據(jù)需要設(shè)定和/或組合生成參數(shù)范圍較寬泛的治療波形；能夠 輸出多路波形各不相同的具有獨立雙極性的治療波形信號，可將基本電針、電刺激和特 定處方電針或電刺激結(jié)合使用，實現(xiàn)在保持經(jīng)典針刺手法和電刺激療法波形的同時，最 大限度考慮病人的個體差異和耐受，達(dá)到治療的更好效果。其具有獨特的過壓保護(hù)、過 壓檢測和限流電路可以防止電壓電流過大，對患者造成不良影響。


圖l是本發(fā)明的電路構(gòu)成框圖2是具有意外電壓保護(hù)的雙極性功率輸出電路原理圖3是單脈沖平穩(wěn)補償方式波形圖4為時間控制示意圖5為單脈沖平穩(wěn)補償方式流程圖6為保護(hù)電路。
其中 . 1:微控制單元MCU 3:保護(hù)電路
5:雙極性恒流功率輸出電路 7:鍵盤輸入部分 9:數(shù)據(jù)總線 t2:脈沖寬度
Vmax:脈沖幅度
2:電源電路 4: D/A轉(zhuǎn)換器
6:電針探頭 8:顯示單元 tl:脈沖間隔 t3:負(fù)補償寬度
Vneg:負(fù)補償幅度
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀做出詳細(xì) 說明。
如圖1所示，本發(fā)明的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，包括有微控制單
元MCU1、電源電路2、保護(hù)電路3、 D/A轉(zhuǎn)換器4、雙極性恒流功率輸出電路5、電針探 頭6、鍵盤輸入部分7和顯示單元8，其中，所述的電源電路2與微控制單元MCU1相連， 所述的鍵盤輸入部分7、顯示單元8和D/A轉(zhuǎn)換器4分別通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU 1相連，D/A轉(zhuǎn)換器4的輸出端與雙極性功率輸出電路5的輸入端相連，雙極性功率輸出 電路5的輸出端與保護(hù)電路3的輸入端相連， 一路輸入經(jīng)過以電壓比較器為中心的過壓 判斷環(huán)節(jié)，其輸出與微控制單元MCU1的外中斷引腳INT1相連，另一路輸入通過保護(hù)電 路3中的隔離變壓器輸出到電針探頭6，保護(hù)電路3的輸出還與微控制單元MCU1的輸入 端相連。本發(fā)明的微控制單元MCU 1是采用型號為89C52的單片機；所述的D/A轉(zhuǎn)換器4 采用型號為AD7528的芯片。
本發(fā)明的可輸出多種波形的電針和電剌激治療儀內(nèi)設(shè)定有多種波形，并且能夠根據(jù) 需要設(shè)定和/或組合生成參數(shù)范圍較寬泛的治療波形；能夠輸出多路波形各不相同的具有 雙極性的治療波形信號，可將基本電針、電刺激和特定處方電針或電刺激結(jié)合使用。
所述的電針探頭6是由多路電針輸出探頭構(gòu)成，如由四個或八個電針輸出探頭構(gòu)成 (根據(jù)儀器類型)，輸出正負(fù)兩種電壓，并且所述的多路電針輸出探頭如四路或八路電針輸出探頭各自獨立輸出，互不干擾。
所述的電針探頭6輸出波形和頻率在儀器參數(shù)范圍內(nèi)可以任意調(diào)整。其中， 在電刺激方式下，脈沖寬度為200微秒。連續(xù)波脈沖頻率為60*(1±15%) Hz。斷續(xù) 波脈沖頻率為60*(l±15%)Hz，持續(xù)時間1.5*(1±15°/。)秒，重復(fù)周期3*(1±15%)3。疏 密波脈沖頻率為80至20Hz，重復(fù)周期2*(1 ±15%)秒。調(diào)幅波脈沖頻率為70*(1 ± 15%) Hz， 鋸齒波調(diào)制周期2*(1±15%)秒。醫(yī)生也可根據(jù)具體治療方案，改變電針探頭6的輸出波 形幅度和頻率。
在鎮(zhèn)痛電刺激方式下，脈沖寬度為200至400微秒，2Hz治療波和100Hz治療波按照 每種3秒的順序交替輸出。醫(yī)生也可根據(jù)具體治療方案，改變電針探頭6的輸出波形幅 度和頻率。
在電針方式下，脈沖寬度為800微秒以內(nèi)，頻率在20Hz以內(nèi)，是按照給定處方針法， 設(shè)定電針探頭6的電針輸出探頭的組合。
還可以將所述的電刺激方式、鎮(zhèn)痛電刺激方式和給定處方針法三種治療方式混合使 用，或?qū)⑵渲腥我鈨煞N混合使用產(chǎn)生新的治療或刺激波形。
如圖2所示，所述的雙極性恒流功率輸出電路5，包括有接在單向置數(shù)方式的D/A 轉(zhuǎn)換器4后面的具有加法器接法的運算放大器，以及與運算放大器輸出相連、由推挽級 達(dá)林頓管組成的功率輸出部分，從而實現(xiàn)正負(fù)雙向信號的lt出。運放部分對單向置數(shù)方 式下的輸出電壓進(jìn)行比較計算，通過運放的計算功能，實現(xiàn)輸出雙向的信號，在功率環(huán) 節(jié)運用推挽極進(jìn)行匹配雙向輸出，從而得到雙極性功率輸出治療信號，電路中的DACOut 是DAC的輸出，而DACRef是DAC的參考電壓，由電源電路提供。
如圖6所示，所述的保護(hù)電路3，是由正負(fù)兩組包括穩(wěn)壓、電壓判斷和限流的電路組 成；其中，穩(wěn)壓電路由齊納二極管組成，電壓判斷環(huán)節(jié)由電壓比較器、兩支分壓電阻、 參考電平和上拉電阻組成，所述的電壓比較器采用型號為LM311，限流環(huán)節(jié)由兩支二極管、 兩支電阻和一支三極管組成；兩組正負(fù)判斷信號線與微控制單元MCU 1外中斷引腳相連； 保護(hù)電路最后還連接有功率電阻和隔離變壓器。
所述的保護(hù)電路3的輸出的參數(shù)為脈沖寬度在100至1000微秒間變動，頻率在1至 IOO赫茲間變動；治療模式包括有連續(xù)波，斷續(xù)波，頻率波(疏密波)，幅度波四種；鎮(zhèn) 痛模式參數(shù)為低頻2赫茲，高頻100赫茲，兩種波形各3秒交替進(jìn)行，并且輸出波形和 頻率可以根據(jù)具體治療情況在儀器所設(shè)定的范圍內(nèi)任意調(diào)整。
本發(fā)明的保護(hù)電路，用兩支齊納二極管組成的過電壓防護(hù)，防止輸出電壓過高，電 壓比較器對輸入電壓與參考電壓進(jìn)行對比，超過范圍則產(chǎn)生輸出信號翻轉(zhuǎn)，正負(fù)向電壓 比較器產(chǎn)生的信號通過線與邏輯與上拉電阻相連，當(dāng)電壓超過正負(fù)閾值時，電路將在微 控制單元MCU 1的INT1管腳低電平，使MCU獲得外部中斷，MCU迅速截斷輸出，從而主 動防止電壓過大，在保護(hù)電路回路中，還有三極管、兩支二極管和兩支電阻組成的限流 電路通過對三極管電流的限制，達(dá)到限制隔離變壓器初級線圈電流的目的。本發(fā)明的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，是具有輸出復(fù)雜波形能力的電針 和電刺激治療儀，例如較簡單的單脈沖平穩(wěn)補償方式如圖3所示，輸出等量正負(fù)電荷， 正向為短時高幅度脈沖，而負(fù)向為較長時間低幅度脈沖。正向脈沖寬度t2小于負(fù)補償時間寬度t3，正脈沖幅度Vmax遠(yuǎn)大于負(fù)補償幅度Vneg。此種方式在得到正向脈沖的同時， 也不積累電荷，也避免的負(fù)向強烈刺激。本發(fā)明還具有報警功能，如圖4所示，報警為掃描模式產(chǎn)品控制程序以一個最小 基本單元t為單位，報警間隔t4為t的若干倍，頻率幅度控制間隔為t5為t.4的若干倍， 顯示間隔t6為t5的若干倍。圖5為基本時間基準(zhǔn)的程序框圖，產(chǎn)生定時中斷后，首先進(jìn)行減一操作，然后進(jìn)行 零判斷為零，則重新置數(shù)，不輸出并退出中斷；不為零，則進(jìn)行閾值判斷。閾值判斷 有三分支等于，則輸出正脈沖；小于，則輸出負(fù)補償；大于，則不輸出。閾值判斷后 退出中斷。所有時間控制點都以此為計時單位，--波形輸出、工作狀態(tài)檢査和顯示等都以此為基 準(zhǔn)，該基準(zhǔn)即為任意波的極限參數(shù)。 波形設(shè)計依據(jù)以下五個方面1) 按照連續(xù)波、斷續(xù)波、調(diào)頻波(頻率在一定范圍反復(fù)變化)、調(diào)幅波(頻率一定， 幅度在一定范圍內(nèi)反復(fù)變化)的四大類，設(shè)定基本電刺激波形參數(shù)。2) 按照補法、瀉法等，設(shè)定電針刺激波形參數(shù)。3) 按照閘門控制理論和針刺鎮(zhèn)痛學(xué)說，設(shè)定特定頻率的鎮(zhèn)痛電剌激波形。4) 按照以上三種方法的組合，組成混合波形參數(shù)。5) 按照使用者設(shè)定；在儀器參數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生其他波形參數(shù)。本發(fā)明的可輸出多'種波形的電針和電刺激治療儀的工作原理是，治療儀開機后，首 先進(jìn)行自檢；自檢完成后，開始進(jìn)行液晶顯示、功率輸出部分等的初始化，確保開機輸 出功率為零，使用者通過設(shè)置在治療儀前面板上的按鍵對治療參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，由單片機 構(gòu)成的控制單元處理這些設(shè)定結(jié)果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在治療過程中，單片機對治療數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，向DAC傳遞數(shù)據(jù)，DAC接收數(shù)據(jù)，結(jié)合控制口線的狀態(tài)，向功率輸出部分輸 出信號，在雙極性恒流功率輸出部分形成治療信號，保護(hù)電路對治療信號進(jìn)行檢測和控 制，正常的治療信號通過隔離變壓器，把治療波形輸出到探頭上，最終由探頭接到人體。權(quán)利要求
1. 一種可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，包括有電源電路(2)和電針探頭(6)，其特征在于，還設(shè)置有微控制單元MCU(1)、保護(hù)電路(3)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)、雙極性功率輸出電路(5)和鍵盤輸入部分(7)，其中，所述的電源電路(2)與微控制單元MCU(1)相連，所述的鍵盤輸入部分(7)和D/A轉(zhuǎn)換器(4)分別通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU(1)相連，D/A轉(zhuǎn)換器(4)的輸出端與雙極性功率輸出電路(5)的輸入端相連，雙極性功率輸出電路(5)的輸出端與保護(hù)電路(3)輸入相連；保護(hù)電路(3)輸出分別與微控制單元MCU(1)及電針探頭(6)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，其特征在于，還 設(shè)置有顯示單元(8)，所述的顯示單元(8)通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU (1)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，其特征在于，所 述的雙極性功率輸出電路(5)，包括有接在單向置數(shù)方式的D/A轉(zhuǎn)換器(4)后面的具 有加法器接法的運算放大器，以及與運算放大器輸出相連、由推挽級達(dá)林頓管組成的功 率輸出，從而實現(xiàn)正負(fù)雙向信號的輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可輸出多種波形的電針和電剌激治療儀，其特征在于，所 述的保護(hù)電路(3)，是由正負(fù)兩組包括穩(wěn)壓、電壓判斷和限流的電路組成；其中，穩(wěn)壓 電路由齊納二極管組成，電壓判斷環(huán)節(jié)由電壓比較器、兩支分壓電阻、參考電平和上拉 電阻組成，限流環(huán)節(jié)由兩支二極管、兩支電阻和一支三極管組成；兩組正負(fù)判斷信號線 與微控制單元MCU (1)外中斷引腳相連；保護(hù)電路最后還連接有功率電阻和隔離變壓器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可輸出多種波形的電針和電剌激治療儀，其特征在于，所 述的保護(hù)電路(3)的輸出的參數(shù)為脈沖寬度在100至1000微秒間變動，頻率在1至100 赫茲間變動；治療模式包括有連續(xù)波，斷續(xù)波，頻率波，幅度波四種；鎮(zhèn)痛模式參數(shù)為 低頻2赫茲，高頻100赫茲，兩種波形各3秒交替進(jìn)行，并且輸出波形和頻率可以根據(jù) 具體治療情況在儀器所設(shè)定的范圍內(nèi)任意調(diào)整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，其特征在于，所 述的電針探頭(6)是由多路電針輸出探頭構(gòu)成，輸出正負(fù)兩種電壓，并且所述的多路電 針輸出各自獨立輸出，互不干擾。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，其特征在于，在 電針方式下，是按照給定處方針法，設(shè)定電針探頭(6)的電針輸出探頭的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，其特征 在于，還可以將所述的電刺激方式、鎮(zhèn)痛電刺激方式和給定處方針法三種治療方式混合 使用，或?qū)⑵渲腥我鈨煞N治療方式混合使用。
全文摘要
一種可輸出多種波形的電針和電刺激治療儀，包括有電源電路和電針探頭，還設(shè)置有微控制單元MCU、保護(hù)電路、D/A轉(zhuǎn)換器、雙極性功率輸出電路和鍵盤輸入部分，其中，所述的電源電路與微控制單元MCU相連，所述的鍵盤輸入部分和D/A轉(zhuǎn)換器分別通過數(shù)據(jù)總線與微控制單元MCU相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與雙極性功率輸出電路的輸入端相連，雙極性功率輸出電路的輸出端與保護(hù)電路輸入相連；保護(hù)電路輸出分別與微控制單元MCU及電針探頭的輸入端相連。本發(fā)明能夠輸出多路波形各不相同的具有獨立雙極性的治療波形信號，可將基本電針、電刺激和特定處方電針或電刺激結(jié)合使用，實現(xiàn)在保持經(jīng)典針刺手法和電刺激療法波形的同時，最大限度考慮病人的個體差異和耐受，達(dá)到治療的更好效果。
文檔編號A61N1/04GK101502698SQ20091006811
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者劉志朋, 穎 李, 濤 殷, 靳靜娜 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所