CN110141785A - 一种多通道电刺激*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道电刺激***,包括总控制单元和电刺激单元,所述总控制单元通过总线接口与若干电刺激单元连接,各电刺激单元独立工作;各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC‑DC升压模块、驱动电路、输出模块;接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接,用于接收总控制单元发送的控制信号;控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号,协调和控制各硬件模块电路正常工作;DC‑DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压;驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形;输出模块包括输出电极,所述输出电极直接作用在人体上,用于引起肌肉收缩。本发明提供了多样化的电刺激形式。
Description
技术领域
本发明涉及康复电刺激技术领域,具体涉及一种多通道电刺激***。
背景技术
电刺激是首先应用于康复治疗的方法,从最初被动刺激,延缓偏瘫患者因为肌肉废用引起的肌萎缩、消炎、促进机体康复速度直到现在名目繁多的各类肌肉刺激、神经刺激。各种刺激手段,代替或矫正肢体和器官已丧失的功能,同时理论上兼以神经***功能重建的电刺激形式统称为功能电刺激。
功能性电刺激(functional electrical stimulation,FES)属于神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation,NES)的范畴,是利用一定强度的低频脉冲电流,通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉,诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动,以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。
现有技术中,大部分电刺激器采用的均是分时复用的开关式方案,刺激信号具有单一性,并且大部分电刺激器采用单一通道的电刺激方式,无法构成多种电刺激的组合刺激方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多通道电刺激***,能够通过多通道的电刺激信号之间的变化,形成多种电刺激方式,并且对于每一种电刺激方式均能够改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种多通道电刺激***,包括总控制单元和电刺激单元,所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接,各电刺激单元独立工作;各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块;
所述接收模块包括通信接口,所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接,接收总控制单元发送的控制信;
所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号,协调和控制各硬件模块电路正常工作;
所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压;
所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形;
所述输出模块包括输出电极,所述输出电极直接作用在人体上,用于引起肌肉收缩。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片,可将输入电压5V升压至最大60V,输出的升压值通过改变两个分压电阻的比例进行调节。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计,所述数字电位计接收控制模块发出的命令,从而改变数字电位计的电阻值。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管,构成了“H”型的上下桥臂开关结构,通过控制上下桥臂的通断,可以控制流经人体的电流方向;改变上下桥臂的通段时间。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括所述总线为485总线、所述接口采用与之匹配的485接口。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括人体保护电路,所述人体保护电路包括比较器和两路输入电路,一路为DC-DC升压模块处理后的升压电压,一路为由机械式滑动变阻器和固定电阻组成的限压电压,输入的限压电压由机械式滑动变阻器调节,当升压电压大于限压电压时,比较器的输出端发生电平转换,触发保护开关,继电器断开,电刺激模块停止工作。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括参数检测模块和显示模块,所述参数检测模块包括串接在刺激通路上的采样电阻,通过检测采样电阻的电压值,计算得出流过该刺激通路的电流值,将结果显示在显示模块上,所述显示模块为OLED显示屏。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括状态指示模块,所述状态指示模块用于指示电刺激单元的工作状态,比如报警、电刺激单元开关的状态。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括若干电刺激单元配合后能够产生多种电刺激方式,包括滑觉模拟电刺激方式、振动模拟电刺激方式。
本发明一个较佳实施例中,进一步包括所述滑觉模拟电刺激方式模拟物体滑过皮肤的感觉,控制若干电刺激单元依次逐个发出刺激信号,形成类似流水灯的刺激序列;所述振动模拟电刺激方式模拟物体敲击皮肤的感觉,控制若干电刺激单元循环切换发出刺激信号,形成不断振动的感觉。
本发明的有益效果:
其一、本发明采用“主控制单元和单独的电刺激单元”的模块化设计方案,主控制单元和电刺激单元采用总线连接,各个通道的电刺激信号由各电刺激单元产生,主控制单元通过总线对各电刺激单元进行调度。这种方案实现了真正意义上的多通道,各通道之间互不影响,整个***实时性强,具备可扩展性,能够通过多通道的电刺激信号之间的变化,形成多种电刺激方式。
其二、本发明中单独的电刺激单元中具有DC-DC升压模块、驱动电路,能够在控制模块的调控下改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形,使电刺激形式更加多元化。
附图说明
图1是本发明的多通道电刺激***的原理框图;
图2是本发明的两种具体的电刺激方式,其中,图a为滑觉模拟电刺激方式,图b为振动模拟电刺激方式;●代表有电刺激信号;○代表没有电刺激信号。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示,本发明的多通道电刺激***的一实施例,包括总控制单元和电刺激单元,所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接,各电刺激单元独立工作;各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块;在所述电刺激单元中,所述接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块均设置在PCB板上电连接,构成完整的电信号通路。
所述接收模块包括通信接口,所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接,接收总控制单元发送的控制信,本实施例中,所述总控制单元与各个电刺激单元进行一对多交互,所述总线为485总线、所述通信接口采用与之匹配的485接口,所述总线可以拓展为多个通道,在其他实施中也可以实用其他形式的总线和通信接口的通信形式。
所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号,协调和控制各硬件模块电路正常工作。
所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压;所述电压用于刺激肌肉收缩,电压过低无法导致肌肉收缩,本实施例中,所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片,可将输入电压5V升压至最大60V,输出的升压电压通过改变两个分压电阻的比例进行调节,所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计,所述数字电位计接收控制模块发出的命令,从而改变数字电位计的电阻值,通过此种方式能够准确的分配两个分压电阻的比例,提高调节的分辨率和稳定性。
所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形;所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管,构成了“H”型的上下桥臂开关结构,通过控制上下桥臂的通断,可以控制流经人体的电流方向;改变上下桥臂的通段时间,从而形成不同的电刺激波形,其中,电刺激强度的调节范围为:10~60V,电刺激脉宽的调节范围为:0~100μs,电刺激频率的调节范围为:1~100HZ,可以根据使用者的实际情况和使用效果,调节电刺激参数。
所述输出模块包括输出电极,所述输出电极一端与驱动电路电连接,所述输出电极另一端直接作用在人体上,用于引起肌肉收缩。
具体地,本实施例还包括参数检测模块和显示模块,所述参数检测模块包括串接在刺激通路上的采样电阻,通过检测采样电阻的电压值,计算得出流过该刺激通路的电流值,将结果显示在显示模块上,所述显示模块为OLED显示屏,本实施例中,通过设置参数检测模块和显示模块实现了数据可视化,能够便于使用者实时监控电流数据。
具体地,本实施例还包括人体保护电路,所述人体保护电路电连接在参数检测模块和驱动电路之间,用于紧急情况下控制驱动电路通断,所述人体保护电路包括比较器和两路输入电路,所述输入电路一路为DC-DC升压模块处理后的升压电压,一路为由机械式滑动变阻器和固定电阻组成的限压电压,输入的限压电压由机械式滑动变阻器调节,当升压电压大于限压电压时,比较器的输出端发生电平转换,触发保护开关,继电器断开,电刺激模块停止工作,保护使用者。
具体地,本实施例还包括状态指示模块,所述状态指示模块用于指示电刺激单元的工作状态,比如报警、电刺激单元开关的状态,所述状态指示模块包括不同颜色的指示灯,每一种指示灯的状态对应一种电刺激***的工作状态,通过指示灯能够清楚的了解电刺激***运行情况。
所述总控制单元协调整个多通道电刺激单元的正常运行,能够调节每个电刺激单元独立工作,向上与PC上位机进行交互,通信方式为串口通信,若干电刺激单元在总控制单元的调控下,相互配合后能够产生多种电刺激方式,参照图2所示,本实施例采用4个电刺激单元,给出两种电刺激方式,根据实际使用需求,可以配合出更多的电刺激方式。
参照图a所示,本实施例中的电刺激方式为:滑觉模拟电刺激方式,所述滑觉模拟电刺激方式模拟物体滑过皮肤的感觉,控制若干电刺激单元依次逐个发出刺激信号,本实施例中,4个电刺激单元按照时间顺序依次发出电刺激信号,电刺激信号分别作用于不用的位置,且作用的时间也不同,形成类似流水灯的刺激序列。
参照图b所示,本实施例中的电刺激方式为:振动模拟电刺激方式,所述振动模拟电刺激方式模拟物体敲击皮肤的感觉,控制若干电刺激单元循环切换发出刺激信号,本实施例中,4个电刺激单元两两一组,不断循环变换电刺激的位置,形成不断振动的感觉。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种多通道电刺激***,其特征在于,包括总控制单元和电刺激单元,所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接,各电刺激单元独立工作;各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块;
所述接收模块包括通信接口,所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接,接收总控制单元发送的控制信号;
所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号,协调和控制各硬件模块电路正常工作;
所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压;
所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率,从而产生多种电刺激波形;
所述输出模块包括输出电极,所述输出电极直接作用在人体上,用于引起肌肉收缩。
2.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片,可将输入电压5V升压至最大60V,输出的升压值通过改变两个分压电阻的比例进行调节。
3.如权利要求2所述的多通道电刺激***,其特征在于,所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计,所述数字电位计接收控制模块发出的命令,从而改变数字电位计的电阻值。
4.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管,构成了“H”型的上下桥臂开关结构,通过控制上下桥臂的通断,可以控制流经人体的电流方向;改变上下桥臂的通段时间。
5.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,所述总线为485总线、所述接口采用与之匹配的485接口。
6.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,还包括人体保护电路,所述人体保护电路包括比较器和两路输入电路,一路为DC-DC升压模块处理后的升压电压,一路为由机械式滑动变阻器和固定电阻组成的限压电压,输入的限压电压由机械式滑动变阻器调节,当升压电压大于限压电压时,比较器的输出端发生电平转换,触发保护开关,继电器断开,电刺激模块停止工作。
7.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,还包括参数检测模块和显示模块,所述参数检测模块包括串接在刺激通路上的采样电阻,通过检测采样电阻的电压值,计算得出流过该刺激通路的电流值,将结果显示在显示模块上,所述显示模块为OLED显示屏。
8.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,还包括状态指示模块,所述状态指示模块用于指示电刺激单元的工作状态,比如报警、电刺激单元开关的状态。
9.如权利要求1所述的多通道电刺激***,其特征在于,若干电刺激单元配合后能够产生多种电刺激方式,包括滑觉模拟电刺激方式、振动模拟电刺激方式。
10.如权利要求9所述的多通道电刺激***,其特征在于,所述滑觉模拟电刺激方式模拟物体滑过皮肤的感觉,控制若干电刺激单元依次逐个发出刺激信号,形成类似流水灯的刺激序列;所述振动模拟电刺激方式模拟物体敲击皮肤的感觉,控制若干电刺激单元循环切换发出刺激信号,形成不断振动的感觉。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190820 |