一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀。它包括順序連接的用于產(chǎn)生PWM治療波形的微控制器、用于對PWM治療波形進行低通濾波處理的電平調(diào)理電路、用于對PWM治療波形進行功率放大的功率放大電路、用于對功率放大電路輸出的電壓進行放大并起到安全隔離作用的三抽頭變壓器、用于將三抽頭變壓器次級側(cè)的電壓作用于人體上的濾波輸出模塊以及用于采集濾波輸出模塊的電流信號并對電流信號進行電平轉(zhuǎn)換后反饋給微控制器的電流信號采集電路。本實用新型通過對整個硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進，可結(jié)合軟件編程利用微控制器輸出各種不同頻率和幅度組合的PWM波形，并通過系列的處理實現(xiàn)波形的穩(wěn)定輸出；不但有利于提高儀器運行的穩(wěn)定性，而且可有效保證儀器運行的安全性。
【專利說明】
一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于神經(jīng)類的疾病(如頭痛、腰、肩、腿痛)的治療，主要還是借助于具有輸出電流電測功能的電位治療儀進行的，這是因為電療的基本治療作用是調(diào)節(jié)神經(jīng)和肌肉的興奮性，改善血液循環(huán)和物質(zhì)代謝，具有鎮(zhèn)痛、消腫、消炎等功效。
[0003]然而，目前市面上的具有輸出電流電測功能的電位治療儀由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不甚理想，還普遍存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作穩(wěn)定性差、保護措施不到位、治療效果不理想等諸多問題。因此，有必要對現(xiàn)有的具有輸出電流電測功能的電位治療儀提出改進方案，以最大限度地提升具有輸出電流電測功能的電位治療儀的整體性能，滿足實際的使用需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、安全可靠的具有輸出電流電測功能的電位治療儀。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，它包括順序連接的用于產(chǎn)生PWM治療波形的微控制器、用于對PWM治療波形進行低通濾波處理的電平調(diào)理電路、用于對PWM治療波形進行功率放大的功率放大電路、用于對功率放大電路輸出的電壓進行放大并起到安全隔離作用的三抽頭變壓器、用于將三抽頭變壓器次級側(cè)的電壓作用于人體上的濾波輸出模塊以及用于采集濾波輸出模塊的電流信號并對電流信號進行電平轉(zhuǎn)換后反饋給微控制器的電流信號采集電路；
[0007]所述電流信號采集電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，所述第一運算放大器的同相端通過第一采樣電阻連接濾波輸出模塊的輸出端并通過并聯(lián)的第二采樣電阻和第一濾波電容連接電源端腳、反相端通過第三采樣電阻連接電源端腳并通過第四采樣電阻連接第一運算放大器的輸出端、輸出端通過第五采樣電阻連接第二運算放大器的反相端，所述第二運算放大器的反相端同時通過第六采樣電阻連接第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端連接微控制器。
[0008]優(yōu)選地，所述微控制器包括一 ARM7微處理器，所述電平調(diào)理電路包括順序地連接于ARM7微處理器的DAC通道與功率放大電路的輸入端之間的RC 二階低通濾波器、電壓跟隨器和電平調(diào)整器，所述電壓跟隨器和電平調(diào)整器均包括一 TC1029型運算放大器。
[0009]優(yōu)選地，所述功率放大電路包括一 LM4871型功率放大器，所述功率放大器的IN-引腳連接于電平調(diào)整器的輸出端、V02引腳連接于三抽頭變壓器的中間抽頭、VOl引腳分別通過第一選通電路和第二選通電路與三抽頭變壓器的初級側(cè)的兩端對應(yīng)連接。
[0010]優(yōu)選地，所述第一選通電路包括第一三極管和第三三極管，所述第一三極管的集電極連接功率放大器的VOI引腳、基極通過第一電阻連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第三三極管的基極并通過第三電阻連接第三三極管的發(fā)射極，所述第三三極管的集電極連接三抽頭變壓器的初級側(cè)的一端；
[0011]所述第二選通電路包括第二三極管和第四三極管，所述第二三極管的集電極連接功率放大器的VOl引腳、基極通過第二電阻連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第四三極管的基極并通過第四電阻連接第四三級管的發(fā)射極，所述第四三極管的集電極連接三抽頭變壓器的初級側(cè)的另一端。
[0012]優(yōu)選地，所述濾波輸出模塊包括形成于三抽頭變壓器的次級側(cè)兩端的電極輸出端以及串聯(lián)于三抽頭變壓器的次級側(cè)兩端的第五電阻和第一電容，所述第五電阻的兩端還并聯(lián)有第六電阻。
[0013]由于采用了上述方案，本實用新型通過對整個硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進，可結(jié)合軟件編程利用微控制器輸出各種不同頻率和幅度組合的PWM波形，并通過系列的處理實現(xiàn)波形的穩(wěn)定輸出；同時，通過電流線號采集電路將濾波輸出模塊輸出的信號反饋給微控制器，當(dāng)采樣的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的電流時，微控制器可中斷治療，以保證治療儀使用的安全性，避免出現(xiàn)人體電擊傷的問題。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例的系統(tǒng)控制原理框圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例的電平調(diào)整電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例的功率放大電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4是本實用新型實施例的第一選通電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖5是本實用新型實施例的第二選通電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖6是本實用新型實施例的濾波輸出模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖7是本實用新型實施例的電流信號采集電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0022]如圖1至圖7所示，本實施例提供的一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，它包括順序連接的用于產(chǎn)生PWM治療波形的微控制器1、用于對PWM治療波形進行低通濾波處理的電平調(diào)理電路2、用于對PffM治療波形進行功率放大的功率放大電路3、用于對功率放大電路3輸出的電壓進行放大并起到安全隔離作用的三抽頭變壓器4、用于將三抽頭變壓器4次級側(cè)的電壓作用于人體上的濾波輸出模塊5以及用于采集濾波輸出模塊5的電流信號并對電流信號進行電平轉(zhuǎn)換后反饋給微控制器I的電流信號采集電路6;其中，電流信號采集電路6包括第一運算放大器Al和第二運算放大器A2(兩者可采用0P248型放大器)，第一運算放大器Al的同相端通過第一采樣電阻Rcl連接濾波輸出模塊5的輸出端并通過并聯(lián)的第二采樣電阻Rc2和第一濾波電容Ccl連接電源端腳、反相端通過第三采樣電阻Rc3連接電源端腳并通過第四采樣電阻Rc4連接第一運算放大器Al的輸出端、輸出端通過第五采樣電阻Rc5連接第二運算放大器A2的反相端，第二運算放大器A2的反相端同時通過第六采樣電阻Rc6連接第二運算放大器A2的輸出端，第二運算放大器A2的輸出端連接微控制器I。
[0023]如此，通過對整個硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進，可結(jié)合軟件編程利用微控制器I輸出各種不同頻率和幅度組合的PWM波形，而后經(jīng)過電平調(diào)整電路2對波形進行濾波、經(jīng)過功率放大電路3對波形功率進行放大、利用三抽頭變壓器4實現(xiàn)極性轉(zhuǎn)換、安全隔離以及電壓放大，最后通過濾波輸出模塊5來濾除波形中的高頻成分，從而實現(xiàn)波形的穩(wěn)定輸出，與此同時，利用第一運算放大器Al和第二運算放大器A2可由左至右構(gòu)成減法器和加法器，通過電流線號采集電路6對濾波輸出模塊5輸出的信號進行采樣并最終反饋給微控制器I，當(dāng)采樣的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的電流時，微控制器I可中斷治療，以保證治療儀使用的安全性，避免出現(xiàn)人體電擊傷的問題。
[0024]為保證對微控制器I輸出的波形的調(diào)整效果，同時為整個治療儀的功能提供擴展的基礎(chǔ)，本實施例的微控制器包括一 ARM7微處理器(可利用其實現(xiàn)編程軟件的植入以及通過配置RAM或ROM等存儲單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、通過配置觸摸屏等元件實現(xiàn)對治療儀的控制等等)；如圖2所示，本實施例的電平調(diào)理電路2包括順序地連接于ARM7微處理器的DAC通道與功率放大電路3的輸入端之間的RC 二階低通濾波器(其主要由電阻Rll、R12和電容Cll和C12等構(gòu)成)、電壓跟隨器(其主要由一 TC1029型運算放大器、電阻R14和R16等構(gòu)成)和電平調(diào)整器(其主要由一TC1029型運算放大器、電阻R13和R15等構(gòu)成)。以此，不但可使對PffM波進行濾波處理，而且可實現(xiàn)雙極性脈沖輸出。
[0025]作為一個優(yōu)選方案，如圖3所示，本實施例的功率放大電路3包括一LM4871型功率放大器Ul，功率放大器Ul的IN-引腳連接于電平調(diào)整器的輸出端、V02引腳連接于三抽頭變壓器4的中間抽頭、VOl引腳分別通過第一選通電路和第二選通電路與三抽頭變壓器4的初級側(cè)的兩端對應(yīng)連接。如此，從功率放大電路3輸出的波形信號，可通過VOl引腳和V02引腳以及選通電路輸出至三抽頭變壓器4中，通過選通電路的控制并配合三抽頭變壓器4的不同抽頭之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)雙極性波形的最終輸出。
[0026]如圖4所示，本實施例的第一選通電路包括第一三極管Ql和第三三極管Q3，第一三極管Ql的集電極連接功率放大器Ul的VOl引腳、基極通過第一電阻Rl連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第三三極管Q3的基極并通過第三電阻R3連接第三三極管Q3的發(fā)射極，第三三極管Q3的集電極連接三抽頭變壓器4的初級側(cè)的一端;如圖5所示，本實施例的第二選通電路包括第二三極管Q2和第四三極管Q4，第二三極管Q2的集電極連接功率放大器Ul的VOl引腳、基極通過第二電阻R2連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第四三極管Q4的基極并通過第四電阻R4連接第四三級管Q4的發(fā)射極，第四三極管Q4的集電極連接三抽頭變壓器4的初級側(cè)的另一端。如此，當(dāng)連接第一電阻Rl的微處理器的GP1引腳為高電平時，連接第二電阻R2的微處理器的GP1引腳為低電平時，第一三極管Ql和第三三極管Q3導(dǎo)通，第二三極管Q2和第四三極管Q4截止，波形信號從三抽頭變壓器4的中間抽頭端(標(biāo)記為III端)流向其中一端(標(biāo)記為I端)，反之，波形信號從中間抽頭端流向另一端(標(biāo)記為II端)，如此，可實現(xiàn)周期性極性相反的信號的轉(zhuǎn)換及輸出。
[0027]為提高最終波形輸出的保真性，如圖6所示，本實施例的濾波輸出模塊5包括形成于三抽頭變壓器4的次級側(cè)兩端的電極輸出端OUTl和0UT2以及串聯(lián)于三抽頭變壓器4的次級側(cè)兩端的第五電阻R5和第一電容Cl，第五電阻R5的兩端還并聯(lián)有第六電阻R6。從而可有效去除三抽頭變壓器4所帶來的高頻成分。
[0028]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，其特征在于:它包括順序連接的用于產(chǎn)生PWM治療波形的微控制器、用于對PWM治療波形進行低通濾波處理的電平調(diào)理電路、用于對PffM治療波形進行功率放大的功率放大電路、用于對功率放大電路輸出的電壓進行放大并起到安全隔離作用的三抽頭變壓器、用于將三抽頭變壓器次級側(cè)的電壓作用于人體上的濾波輸出模塊以及用于采集濾波輸出模塊的電流信號并對電流信號進行電平轉(zhuǎn)換后反饋給微控制器的電流信號采集電路； 所述電流信號采集電路包括第一運算放大器和第二運算放大器，所述第一運算放大器的同相端通過第一采樣電阻連接濾波輸出模塊的輸出端并通過并聯(lián)的第二采樣電阻和第一濾波電容連接電源端腳、反相端通過第三采樣電阻連接電源端腳并通過第四采樣電阻連接第一運算放大器的輸出端、輸出端通過第五采樣電阻連接第二運算放大器的反相端，所述第二運算放大器的反相端同時通過第六采樣電阻連接第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端連接微控制器。2.如權(quán)利要求1所述的一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，其特征在于:所述微控制器包括一 ARM7微處理器，所述電平調(diào)理電路包括順序地連接于ARM7微處理器的DAC通道與功率放大電路的輸入端之間的RC 二階低通濾波器、電壓跟隨器和電平調(diào)整器，所述電壓跟隨器和電平調(diào)整器均包括一 TC1029型運算放大器。3.如權(quán)利要求2所述的一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，其特征在于:所述功率放大電路包括一 LM4871型功率放大器，所述功率放大器的IN-引腳連接于電平調(diào)整器的輸出端、V02引腳連接于三抽頭變壓器的中間抽頭、VOl引腳分別通過第一選通電路和第二選通電路與三抽頭變壓器的初級側(cè)的兩端對應(yīng)連接。4.如權(quán)利要求3所述的一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，其特征在于: 所述第一選通電路包括第一三極管和第三三極管，所述第一三極管的集電極連接功率放大器的VOl引腳、基極通過第一電阻連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第三三極管的基極并通過第三電阻連接第三三極管的發(fā)射極，所述第三三極管的集電極連接三抽頭變壓器的初級側(cè)的一端； 所述第二選通電路包括第二三極管和第四三極管，所述第二三極管的集電極連接功率放大器的VOl引腳、基極通過第二電阻連接ARM7微處理器的GP1引腳、發(fā)射極連接第四三極管的基極并通過第四電阻連接第四三級管的發(fā)射極，所述第四三極管的集電極連接三抽頭變壓器的初級側(cè)的另一端。5.如權(quán)利要求3所述的一種具有輸出電流電測功能的電位治療儀，其特征在于:所述濾波輸出模塊包括形成于三抽頭變壓器的次級側(cè)兩端的電極輸出端以及串聯(lián)于三抽頭變壓器的次級側(cè)兩端的第五電阻和第一電容，所述第五電阻的兩端還并聯(lián)有第六電阻。
【文檔編號】A61N1/36GK205683402SQ201620367603
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年4月27日 公開號201620367603.X, CN 201620367603, CN 205683402 U, CN 205683402U, CN-U-205683402, CN201620367603, CN201620367603.X, CN205683402 U, CN205683402U
【發(fā)明人】王恒偉
【申請人】王恒偉