CN209122436U - 一种基于高频热透技术的理疗康复设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高频热透技术的理疗康复设备，包括电源单元、DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元、中央控制单元、操作显示单元、电流电压采集单元、电容模式治疗电极、电阻模式治疗电极、中性板电极；中央控制单元分别连接DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元和操作显示单元；所述的电源单元、DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元依次连接，功率放大单元的输出端连接中性板电极，阻抗匹配单元的输出端连接电容模式治疗电极和电阻模式治疗电极；电流电压采集单元采集电容模式治疗电极和电阻模式治疗电极的的输出电流，电流电压采集单元的输出端连接中央控制单元，兼顾人体的表层和深层的治疗。

Description

一种基于高频热透技术的理疗康复设备

技术领域

本实用新型涉及一种医疗康复器械，尤其涉及一种基于高频热透技术的理疗康复设备。

背景技术

随着科技的发展，人们越来越重视养生和保养，研制出多种理疗仪，对人体进行康复、理疗。理疗仪是将物理因子作用于人体，使之产生好转的设备，与药物治疗相对应。常见的物理因子包括电、声、光、磁、水、压力等，通过改善血液循环来改善人体脏器的功能或者改善人体局部组织的状态。常见的热疗仪器都是靠传导或辐射热能量来达到热疗效果的。不管是以传导热能量来实现人体组织发热的热治疗片、蜡疗等治疗设备，以及以辐射热能量来实现人体组织发热的光波、电磁波等治疗设备，这些现有的理疗仪，都是外部的能量，穿过很多不同的组织层，将能量传达到治疗部位，且通常无法兼顾人体的表层和深层的治疗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于高频热透技术的理疗康复设备，治疗时作用于人体的能量来自于人体内部，且兼顾人体的表层和深层的治疗。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于高频热透技术的理疗康复设备，包括电源单元、DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元、中央控制单元、操作显示单元、电流电压采集单元、电容模式治疗电极、电阻模式治疗电极、中性板电极；

所述的中央控制单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的控制输入端，中央控制单元的第二输出端连接功率放大单元的控制输入端，中央控制单元的第三输出端连接阻抗匹配单元；所述的电源单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的电源输入端， DC/DC逆变单元的输出端连接功率放大单元的直流输入端，功率放大单元的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，功率放大单元的第二输出端连接中性板电极，阻抗匹配单元的第一输出端连接电容模式治疗电极，阻抗匹配单元的第二输出端连接电阻模式治疗电极；

电流电压采集单元的第一输入端连接电容模式治疗电极的输出端，电流电压采集单元的第二输入端连接电阻模式治疗电极的输出端；电流电压采集单元的输出端连接中央控制单元的反馈输入端，中央控制单元与操作显示单元相连接。

所述的DC/DC逆变单元包括电源控制器、第一PWM驱动器、第一PWM驱动变压器、第一场效应管、第一LC滤波电路；所述的电源控制器的输入端连接中央控制单元的第一输出端，电源控制器的输出端连接第一PWM驱动器的输入端，第一PWM驱动器的输出端连接第一PWM驱动变压器的输入端，第一PWM驱动变压器的输出端连接第一场效应管的第一输入端，第一场效应管的电源输入端连接电源单元的第一输出端，第一场效应管的输出端连接第一LC滤波电路的输入端，第一LC滤波电路的输出端连接功率放大单元的直流输入端。

所述的功率放大单元包括第二PWM驱动器、第二PWM驱动变压器、直流/交流转换电路、第一高频变压器、第二高频变压器和第二LC滤波电路；所述的第二PWM驱动器的输入端连接中央控制单元的第二输出端，第二PWM驱动器的输出端连接第二PWM驱动变压器的输入端，第二PWM驱动变压器的输出端连接直流/交流转换电路的第一输入端，直流/交流转换电路的直流输入端连接第一LC滤波电路的输出端，直流/交流转换电路的输出端连接第一高频变压器的输入端，第一高频变压器的输出端连接第二LC滤波电路的输入端，第二LC滤波电路的输出端连接第二高频变压器的输入端，第二高频变压器的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，第二高频变压器的第二输出端连接中性板电极。

所述的阻抗匹配单元包括继电器驱动电路、由电容和继电器组成的电容阵列电路、电容模式输出电路、电阻模式输出电路；所述的继电器驱动电路的控制输入端连接中央控制单元的第三输出端，继电器驱动电路的输出端连接电容阵列电路的输入端，电容阵列电路的第一输出端通过电容模式输出电路连接电容模式治疗电极，电容阵列电路的第二输出端通过电阻模式输出电路连接电阻模式治疗电极。

所述的电流电压采集单元包括用于采集电容模式治疗电极和电阻模式治疗电极电流的电流互感器、整流电路、低通滤波电路和A/D转换模块；所述的电流互感器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接中央控制单元的反馈输入端。

所述的电源单元包括电源滤波器、多输出隔离变压器、第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，电源滤波器的输入端连接交流回路，电源滤波器的输出端连接多输出隔离变压器的输入端，多输出隔离变压器的第一输出端通过第一整流滤波电路且多输出隔离变压器的第二输出端通过第二整流滤波电路提供多个幅值不同的直流电压，为整个装置供电。

本实用新型通过DC/DC逆变单元和功率放大单元调制出高频（450KHz）、长波（600m）、等幅震荡的正弦波，450Khz特有的频率，产生生物学效应和热效应，靶向地作用于相应机体组织，同时对环境无电磁辐射；设置电容治疗模式和电阻治疗模式两种治疗模式，电容治疗模式的能量来自于人体具有阻抗特性的组织的离子运动，对于人体的软组织更为有效，即电阻治疗模式的能量来源于电荷交换，对于的人体的骨骼等阻值较高的阻值更为有效，且可到达人体深层；两种治疗的能量均来自于人体内部，有效的促进血液循环，燃烧脂肪细胞，提高机体的能量代谢和免疫能力等损伤和疾病治疗与恢复；再配合阻抗匹配单元，本实用新型可根据使用者的身体状况和需求灵活调节电阻治疗模式和电容治疗模式的电压和电流，治疗疾病的同时，让患者达到最大的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型的电容治疗模式原理图；

图3为本实用新型的电阻治疗模式原理图；

图4为本实用新型的电源单元电路原理框图；

图5为本实用新型的DC/DC逆变单元电路原理框图；

图6为本实用新型的功率放大单元电路原理框图；

图7为本实用新型的阻抗匹配单元电路原理框图；

图8为本实用新型的电流电压采集单元电路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括电源单元、DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元、中央控制单元、操作显示单元、电流电压采集单元、电容模式治疗电极1、电阻模式治疗电极2、中性板电极3；

所述的中央控制单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的控制输入端，中央控制单元的第二输出端连接功率放大单元的控制输入端，中央控制单元的第三输出端连接阻抗匹配单元；所述的电源单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的电源输入端， DC/DC逆变单元的输出端连接功率放大单元的直流输入端，功率放大单元的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，功率放大单元的第二输出端连接中性板电极3，阻抗匹配单元的第一输出端连接电容模式治疗电极1，阻抗匹配单元的第二输出端连接电阻模式治疗电极2；功率放大单元将直流转换为交流后，设置两个高频变压器，做两级电压放大。

电流电压采集单元的第一输入端连接电容模式治疗电极1的输出端，采集电容模式治疗电极1输出的电压电流信号，电流电压采集单元的第二输入端连接电阻模式治疗电极2的输出端，采集电阻模式治疗电极2输出的电压电流信号；电流电压采集单元的输出端连接中央控制单元的反馈输入端，中央控制单元与操作显示单元相连接。

在本实施例中，所述的电源单元如图4所示，包括电源滤波器、多输出隔离变压器、第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，电源滤波器的输入端连接AC220V交流电路，电源滤波器的输出端连接多输出隔离变压器的输入端，多输出隔离变压器的第一输出端通过第一整流滤波电路且多输出隔离变压器的第二输出端通过第二整流滤波电路提供多个幅值不同的直流电压，为整个装置供电;多输出隔离变压器的第一输出端输出AC15V、第二输出端AC60V，AC15V经第一整流滤波电路整流后输出直流21V，并供给+5V,+15V,-15V电压。AC60V经第二整流滤波电路输出直流90V，并为DC/DC逆变单元供电。本实用新型的电源均采用统一的电源输入，再经电路转换为不同的幅值，为本实用新型的各个单元、模块供电，无需设置独立的电源，使得本实用新型的电源单元结构简单。

本实用新型的使用过程和原理如下：接通电源后，将电容模式治疗电极1和中性板电极3与使用者身体相接触，则电容模式治疗开启；将电阻模式治疗电极2和中性板电极3使用者身体相接触，则电阻模式治疗开启。

DC/DC逆变单元中的电源输入端连接电源单元的第二整流滤波电路的输出端，即DC/DC逆变单元的电源为幅值为90V的直流电。中央控制单元通过第一输出端控制DC/DC逆变单元对直流90V进行电压转换，转换后DC/DC逆变单元输出幅值为0V到90V连续可调直流电压，使用者根据自身的需求，通过操作显示单元，操作中央控制单元从而选择、改变直流电压的大小。

中央控制单元通过第二输出端控制功率放大单元，将功率放大单元的直流输入端输入的直流电转换为频率450KHz的交流信号。

如图2所示，电容模式治疗电极1为电容正极，中性板电极3是电容负极，位于电容模式治疗电极1和中性板电极3之间的人体组织，则被当做电容中一个部分。人体组织作为介质置于电容两个电极之间的电容场中，因为人体组织兼有电解质和导体的双重性，因此在高频电场的作用下，人体组织无极分子极化，有极分子取向。由于电容模式治疗电极1被施加频率450KHz的交流信号信号，故电容的电场是反复变化的，因此偶极子发生与高频电场频率相应的高速反复取向，而作反复的180°的转动，偶极子内置电荷位置移动产生位移电流，该电流的大小由电容电场两极之间的电压和人体组织的阻抗共同决定。而由本实用新型的原理可知，电容电场两极之间的电压，是由功率放大单元的输出的交流信号的幅值和阻抗匹配电路的阻抗决定的。因此，位移电流由人体组织的阻抗、交流信号的幅值和阻抗匹配电路的阻抗决定。

为了人体组织的健康和治疗的效果，该位移电流的大小通常为0mA-500mA。

偶极子高速旋转发生相互间摩擦以及与周围媒介之间的摩擦，以及克服电介质的阻力，引起的能量损耗转换为热能，即在人体内产生热能；人体内电解质离子也出现高速移动，产生传导电流和欧姆损耗使处于电场内组织升温。另外，高频电磁场对人体也会产生非热效应，非热效应指在使机体发生温度变化之前，体内已经发生离子移动、偶极子和胶体粒子转动、膜电位变化、膜通透性变化、细胞的蛋白成分造型改变等生物物理、生物化学、代谢的变化效应。电容治疗模式主要作用于人体软组织，如肌肉、血管、细胞外环境、细胞内环境、真皮组织，淋巴。

如图3所示，电阻治疗模式通过电阻模式治疗电极2和中性板电极3对人体组织施加一个频率为450Khz的正弦波连续电流，为了人体组织的健康和治疗的的效果，电流的大小为0mA-1000mA，人体组织两端的电压的大小为0V-100V。与电容治疗模式类似，正弦波连续电流由人体组织的阻抗、交流信号的幅值和阻抗匹配电路的阻抗决定。电阻治疗模式是利用人体的电阻特性，在人体建立了一条电流的通道，而且人体内部离子的移动会集中在正负电极之间-因此我们得以深入到人体深层，因此，这种模式主要作用于人体内电阻值较高的组织，骨骼、肌腱、韧带、软骨、显微组织，因此，电阻模式可作用于人体深部，同时热效应明显。

在电容治疗模式时，人体组织所构成的负载阻抗是一个动态阻抗，所以输出电路的阻抗也是一个动态阻抗。输出电压的实际值与理论计算值成一定的函数关系，如果某时刻不满足这种关系，说明输出电路阻抗与负载阻抗不匹配，这样会造成电路工作不稳定，甚至会损毁电路。电流电压采集单元的设置，用于采集电容模式治疗电极1和电阻模式治疗电极2输出端的电流，电流电压采集单元采集的电流经过处理后，反馈至中央控制单元，中央控制单元判断电路阻抗与负载阻抗是否匹配，并调整阻抗匹配电路的参数使输出电路阻抗与负载阻抗匹配，使电路工作在稳定的状态。

因此，必须通过中央处理器，合理的控制阻抗匹配电路的阻抗大小。当人体组织的阻抗发生改变时，调整阻抗匹配电路的阻抗大小与人体组织阻抗相匹配，保证人体组织内的正弦波连续电流和位移电流大小合理。

本实用新型通过DC/DC逆变单元和功率放大单元调制出高频（450KHz）、长波（600m）、等幅震荡的正弦波，450Khz特有的电磁频率，产生生物学效应和热效应，靶向地作用于相应机体组织，同时对环境无电磁辐射；设置电容治疗模式和电阻治疗模式两种治疗模式，适用于浅表及深层各部位皮肤、肌肉、骨骼、肌腱、韧带，能够促进血液循环，燃烧脂肪细胞，提高机体的能量代谢和免疫能力等损伤和疾病治疗与恢复；再配合阻抗匹配单元，本实用新型可根据使用者的身体状况和需求灵活调节电阻治疗模式和电容治疗模式的电压和电流，治疗疾病的同时，让患者达到最大的舒适度。

如图5所示，电源控制器采用UCC35702，第一PWM驱动器采用TC4426，第一场效应管采用IRFP9240，所述的DC/DC逆变单元包括电源控制器UCC35702、第一PWM驱动器TC4426、第一PWM驱动变压器、第一场效应管IRFP9240、第一LC滤波电路；所述的电源控制器UCC35702的输入端连接中央控制单元的第一输出端，电源控制器UCC35702的输出端连接第一PWM驱动器TC4426的输入端，第一PWM驱动器TC4426的输出端连接第一PWM驱动变压器的输入端，第一PWM驱动器TC4426输出占空比可调的PWM信号，第一PWM驱动变压器实现隔离、浮地、增强PWM信号的驱动能力。第一PWM驱动变压器的输出端连接第一场效应管IRFP9240的第一输入端，第一场效应管IRFP9240的电源输入端连接电源单元的第一输出端，第一场效应管IRFP9240的输出端连接第一LC滤波电路的输入端，第一LC滤波电路的输出端连接功率放大单元的直流输入端。在本实施例中，第一场效应管IRFP9240输出占空比可调，频率为80KHz的方波，经第一LC滤波电路处理后，输出幅值为0-90v之间的直流电压，为功率放大单元供电。

如图6所示，第二PWM驱动器采用TC4426，所述的功率放大单元包括第二PWM驱动器TC4426、第二PWM驱动变压器、直流/交流转换电路、第一高频变压器、第二高频变压器和第二LC滤波电路；本实施例中，直流/交流转换电路为由两个IRFP240 MOSFET组成的半桥电路。所述的第二PWM驱动器TC4426的输入端连接中央控制单元的第二输出端，第二PWM驱动器TC4426的输出端连接第二PWM驱动变压器的输入端，第二PWM驱动变压器的输出端连接直流/交流转换电路的第一输入端，直流/交流转换电路的直流输入端连接第一LC滤波电路的输出端，直流/交流转换电路的输出端连接第一高频变压器的输入端，本实施例中，直流/交流转换电路输出占空比为45%，频率为450KHz，幅值为0-90V的交流方波。第一高频变压器的输出端连接第二LC滤波电路的输入端，第二LC滤波电路的输出端连接第二高频变压器的输入端，第二LC滤波电路将交流方波转换为交流正弦波；第二高频变压器的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，第二高频变压器的第二输出端连接中性板电极3。

如图7所示，所述的阻抗匹配单元包括继电器驱动电路、由电容和继电器组成的电容阵列电路、电容模式输出电路、电阻模式输出电路；所述的继电器驱动电路的控制输入端连接中央控制单元的第三输出端，继电器驱动电路的输出端连接电容阵列电路的输入端，电容阵列电路的第一输出端通过电容模式输出电路连接电容模式治疗电极1，电容阵列电路的第二输出端通过电阻模式输出电路连接电阻模式治疗电极2。

所述的基于高频热透技术的深层理疗康复设备的电流电压采集单元包括用于采集电容模式治疗电极1和电阻模式治疗电极2电流的电流互感器、整流电路、低通滤波电路和A/D转换模块；所述的电流互感器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接中央控制单元的反馈输入端，将电容模式治疗电极1或电阻模式治疗电极2的输出电流反馈至中央控制单元，中央控制单元判断电路阻抗与负载阻抗是否匹配。本实施例中，A/D转换模块采用AD转换器ADS8344。

Claims (6)

1.一种基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：包括电源单元、DC/DC逆变单元、功率放大单元、阻抗匹配单元、中央控制单元、操作显示单元、电流电压采集单元、电容模式治疗电极、电阻模式治疗电极、中性板电极；

所述的中央控制单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的控制输入端，中央控制单元的第二输出端连接功率放大单元的控制输入端，中央控制单元的第三输出端连接阻抗匹配单元；所述的电源单元的第一输出端连接DC/DC逆变单元的电源输入端， DC/DC逆变单元的输出端连接功率放大单元的直流输入端，功率放大单元的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，功率放大单元的第二输出端连接中性板电极，阻抗匹配单元的第一输出端连接电容模式治疗电极，阻抗匹配单元的第二输出端连接电阻模式治疗电极；

电流电压采集单元的第一输入端连接电容模式治疗电极的输出端，电流电压采集单元的第二输入端连接电阻模式治疗电极的输出端；电流电压采集单元的输出端连接中央控制单元的反馈输入端，中央控制单元与操作显示单元相连接。

2.根据权利要求1所述的基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：所述的DC/DC逆变单元包括电源控制器、第一PWM驱动器、第一PWM驱动变压器、第一场效应管、第一LC滤波电路；所述的电源控制器的输入端连接中央控制单元的第一输出端，电源控制器的输出端连接第一PWM驱动器的输入端，第一PWM驱动器的输出端连接第一PWM驱动变压器的输入端，第一PWM驱动变压器的输出端连接第一场效应管的第一输入端，第一场效应管的电源输入端连接电源单元的第一输出端，第一场效应管的输出端连接第一LC滤波电路的输入端，第一LC滤波电路的输出端连接功率放大单元的直流输入端。

3.根据权利要求2所述的基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：所述的功率放大单元包括第二PWM驱动器、第二PWM驱动变压器、直流/交流转换电路、第一高频变压器、第二高频变压器和第二LC滤波电路；所述的第二PWM驱动器的输入端连接中央控制单元的第二输出端，第二PWM驱动器的输出端连接第二PWM驱动变压器的输入端，第二PWM驱动变压器的输出端连接直流/交流转换电路的第一输入端，直流/交流转换电路的直流输入端连接第一LC滤波电路的输出端，直流/交流转换电路的输出端连接第一高频变压器的输入端，第一高频变压器的输出端连接第二LC滤波电路的输入端，第二LC滤波电路的输出端连接第二高频变压器的输入端，第二高频变压器的第一输出端连接阻抗匹配单元的第一输入端，第二高频变压器的第二输出端连接中性板电极。

4.根据权利要求3所述的基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：所述的阻抗匹配单元包括继电器驱动电路、由电容和继电器组成的电容阵列电路、电容模式输出电路、电阻模式输出电路；所述的继电器驱动电路的控制输入端连接中央控制单元的第三输出端，继电器驱动电路的输出端连接电容阵列电路的输入端，电容阵列电路的第一输出端通过电容模式输出电路连接电容模式治疗电极，电容阵列电路的第二输出端通过电阻模式输出电路连接电阻模式治疗电极。

5.根据权利要求4所述的基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：所述的电流电压采集单元包括用于采集电容模式治疗电极和电阻模式治疗电极电流的电流互感器、整流电路、低通滤波电路和A/D转换模块；所述的电流互感器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接中央控制单元的反馈输入端。

6.根据权利要求5所述的基于高频热透技术的理疗康复设备，其特征在于：所述的电源单元包括电源滤波器、多输出隔离变压器、第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，电源滤波器的输入端连接交流回路，电源滤波器的输出端连接多输出隔离变压器的输入端，多输出隔离变压器的第一输出端通过第一整流滤波电路且多输出隔离变压器的第二输出端通过第二整流滤波电路提供多个幅值不同的直流电压，为整个装置供电。