生物電治療儀的製作方法
2023-06-01 17:25:21 2
專利名稱：：生物電治療儀的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及醫療器械及美容
技術領域：
，尤其涉及一種生物電治療儀，即在生物電醫學和生物電中醫理論的基礎上，設計出的一種用於人體生物電康復的按摩設備，用於生物電異常性疾病，包括各種疼痛性疾病、關節炎、癱瘓、耳聾、失眠、美容、亞健康的按摩治療。
背景技術：
：醫療器械和美容器械市場上，多數電療儀和美容儀都是輸出脈衝電壓、電流，將電極直接放在患者身上進行治療，這些器材的理論基礎是局部剌激，臨床實驗證明瞬間的高壓脈衝會使患者有明顯地麻痛感覺，而能量卻難以深入病灶，很難沿機體經絡傳播，由於頻率大，無法讓機體的固有生物電康復。同時，一般的電療儀，治療輸出都未註明使用它時患者能承受的最大電流是多少，電流超過多少時，安全保護裝置開始動作(關閉輸出)，以保護患者的安全。有的電療儀是否有安全保護裝置都未說明。
實用新型內容本實用新型的目的是以生物電醫學的理論和完全刺激(非局部刺激)為基礎、以康復機體生物電為目標，提供一種生物電治療儀，由生物電治療儀的輸出和患者形成迴路進行治療，或按摩師的手部與患者共同形成迴路進行治療，同時，治療儀輸出正弦波，能量分布均勻，通過按摩技術將電流導入病灶深層，使患者感覺舒適，並且在治療儀中設有安全保護裝置。本實用新型生物電治療儀，運用生物電中醫學說的生物電經絡理論，將生物電的康復與傳統中醫按摩相結合，對生物電異常性疾病包括疼痛、癱瘓、失眠、老年性耳聾、亞健康等疾病產生了比現有任何醫療手段都達不到的治療效果。同時，本治療方法成本低、沒有任何副作用，由於個體的電阻大小差距很大，所以所需的輸出電壓有較大的調節範圍。為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是提供包括信號發生器l、信號頻率選擇器2、增益控制電路3、功率放大器4、電流取樣及全波整流濾波電路5和單片機控制電路7，所述信號發生器1、信號頻率選擇器2、增益控制電路3、功率放大器4和電流取樣及全波整流濾波電路5順序連接，且信號頻率選擇器2和增益控制電路3的控制端與單片機控制電路7連接；該生物電治療儀還包括一過流和開路保護電路6，用於實現該生物電治療儀在異常情況下的斷電保護，所述過流和開路保護電路6的輸入端連接於電流取樣及全波整流濾波電路5的輸出端，並通過電壓比較器與單片機控制電路7連接。所述過流和開路保護電路6包括過流保護電路和開路保護電路。所述過流保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，預先為數字電位器設定一個過流保護電壓，當電流取樣及全波整流濾波電路輸出的電壓大於所述過流保護電壓時，電壓比較器將向單片機控制電路輸出一個低電平作為中斷信號，使數字電位器輸出為零。所述開路保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，當整個電路處於開路狀態時，所述電壓比較器將發出中斷信號INT1給單片機控制電路7，單片機控制電路7將降低電流輸出強度，如果在一定時間內，電路恢復正常，則單片機控制電路7將電流輸出強度也調整為正常；否則，單片機控制電路7主通道將變為0模式，O輸出，INT1此時將關中斷。所述信號發生器l為正弦波信號發生器，包括3個正弦波發生器，分別產生150赫茲、IOO赫茲、50赫茲正弦波，經過各自的電位器調整為有效值等於3V的正弦波，然後送到信號頻率選擇器2的輸入端。所述50赫茲正弦波發生器還產生一個與正弦波同步的方波，輸出給信號頻率選擇器2。所述信號頻率選擇器2包括八選一MOS開關、計數器及單片機的Pl.O、Pl.l、P1.2、P1.3口，用於在單片機控制電路7的控制下對接收自信號發生器1的3種頻率的正弦波進行選擇和切換。所述八選一MOS開關為一CD4051晶片，其輸出信號經過隔離放大器後輸出給增益控制電路3;所述計數器為一74HC161晶片，為十六進位可預置同步計數器；所述單片機控制電路7為單片機AT89S51晶片。所述增益控制電路3為X9313W晶片，用於調整輸出電壓的幅度，將接收自信號頻率選擇器2的信號進行調整後輸出給功率放大器4。所述功率放大器4為TDA2030晶片，工作電壓為+16V，組成互補對稱OCL功放直接推動輸出變壓器。該生物電治療儀進一步包括電源8、LED數字顯示電路9、鍵盤10和腳踏板開關11;所述LED數字顯示電路9連接於單片機控制電路7的顯示板接口P4，所述鍵盤10連接於單片機控制電路7的按鍵板接口P6，所述腳踏板開關11連接於單片機控制電路7的腳踏板開關接口P5。所述電源包括變壓器、整流橋、濾波電容和7812、7912、7805晶片，用於提供-土16V非穩壓電源，供功率放大器使用；土12V穩壓電源供運算放大器、電壓比較器使用；+5V穩壓電源，供單片機和數字電路使用。所述的生物電治療儀，在使用時，患者和生物電治療儀接成串連迴路，生物電治療儀的一電極接觸患者兩腳部湧泉穴，另一電極接觸病患的相關穴位；或接觸按摩師手部，按摩師以手部接觸患者身體，通過按摩進行治療。所述的生物電治療儀，其所述過流保護電路，在頭部按摩時，其電流為2mA，在身體其他部位按摩時，其電流為90mA。本實用新型生物電治療儀與其它治療儀相比較，其優點在於-1、本儀器輸出的電壓電流波形為交流正弦波而不是一般儀器輸出的方波脈衝；2、本儀器有可靠的安全保護電路，當輸出電流大於設定值時可在瞬間關閉。3、生物電治療儀可輸出適當的仿生電流用於康復治療。它可以方便的對輸出電流的頻率、強度和治療時間等進行程序化控制，並設計了有效的過流安全保護電路和開路保護電路圖1是本實用新型生物電治療儀電路結構方框圖；圖2是本實用新型生物電治療儀LED數字顯示電路、腳踏板開關和鍵盤的電路圖3是本實用新型生物電治療儀操作面板的示意圖4是本實用新型生物電治療儀外觀的示意圖。具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。如圖1所示，圖1是本實用新型生物電治療儀電路結構方框圖，該生物電治療儀包括信號發生器l、信號頻率選擇器2、增益控制電路3、功率放大器4、電流取樣及全波整流濾波電路5、過流和開路保護電路6、單片機控制電路7、電源8、LED數字顯示電路9、鍵盤10和腳踏板開關11。其中，LED數字顯示電路9、鍵盤10和腳踏板開關11的電路圖如圖2所示，圖2是本實用新型生物電治療儀LED數字顯示電路、腳踏板開關和鍵盤的電路圖。以下分別對上述組成生物電治療儀的各組成單元進行詳細說明。1、信號發生器信號發生器l，是一正弦波信號發生器，包括3個正弦波發生器，分別產生150赫茲、100赫茲、50赫茲正弦波，其經過各自的電位器調整為有效值等於3V的正弦波，然後送到信號頻率選擇器2的輸入端，即輸出到"八選一MOS開關"的輸入端。其中，50赫茲正弦波發生器還產生一個與正弦波同步的方波，輸出給信號頻率選擇器2，經過信號頻率選擇器2中的第一電壓比較器及輸出電阻進行電平匹配後，作為計數脈衝送到計數器。2、信號頻率選擇器信號頻率選擇器2，包括八選一MOS開關、計數器及單片機的Pl.O、Pl.l、P1.2、P1.3口，用於在單片機控制電路7的控制下對接收自信號發生器1的3種頻率的正弦波進行選擇和切換。所述八選一MOS開關為一CD4051晶片，其輸出信號經過隔離放大器後輸出給增益控制電路3;所述計數器為一74HC161晶片，為十六進位可預置同步計數器；所述單片機控制電路7為單片機AT89S51晶片。正弦波信號經過頻率選擇開關的選擇後被送到第一放大器，然後又送到模擬開關的Y4輸入端。當頻率選擇開關位於第2檔或第3檔時，正弦波信號在模擬開關中不作任何處理被直接送到com端然後輸出到第2放大器，此時信號頻率為50Hz或100Hz。當頻率開關位於第l檔時，計數器的復位信號被解除，並開始用50Hz方波作為計數脈衝開始計數。計數器的二進位輸出信號用來控制模擬開關的輸入端Y4,Y5，Y6,Y7之間的依次轉換，每4個時鐘轉換一遍。其中只有Y4端是正弦波信號，而其餘3個輸入端均為0V。這樣在com端會得到12.5Hz的間歇正弦波信號。信號頻率選擇器2的作用是在單片機的控制下對各種頻率的正弦波進行選擇和切換。它由八選一MOS開關(CD4051)和計數器及單片機的Pl.O、PU、P1.2、P1.3口組成。計數器為74HC161晶片，它是十六進位可預置同步計數器。它們與單片機配合起來，按規定的模式對50Hz、100Hz、150Hz交流信號和0V進行轉換，共有7種模式。其中4種簡單模式如下表模89S51-P脈衝計數器輸出MOS開關輸出波形式1.3/1.2/1.1/1.0QdQcQbQa輸入端61010/1110Y2150Hz連續正弦波51011/1111Y3100Hz連續正弦波41111/1111Y750Hz連續正弦波01000/1100Y0OV無輸出注P1.3口經過一個或非門後送到計數器的裝入端。當P1.3=l時，計數器的輸出端等於輸入端，即計數器的輸出狀態並未因為時鐘的到來而發生變化(固定輸出)。上述4個模式均屬這種情況。以下3種模式均為P1.3=0，計時器進入計數狀態。模式3:complextableseeoriginaldocumentpage11從上表看到第3個脈衝時，計時器又返回到初始狀態，2個節拍循環一次。它的輸出是以50赫茲正弦波為基波的間斷波形，我們稱它為25赫茲間斷正弦波。模式2:compelxtableseeoriginaldocuemntpage11模式2為3個節拍循環一次，我們稱它為17赫茲間斷正弦波。模式l:complextableseeoriginaldocumentpage12模式1為4個節拍循環一次，我們稱它為12.5赫茲間斷正弦波。下表綜合了上述7個模式complextableseeoriginaldocumentpage12"八選一MOS開關"輸出的信號經過隔離放大器(第一放大器)後，送到增益控制部分。3、增益控制電路增益控制電路3為X9313W晶片，用於調整輸出電壓的幅度，將接收自信號頻率選擇器2的信號進行調整後輸出給功率放大器4。增益控制部分即第一數字電位器，它的作用是調整輸出電壓幅度。數字電位器的作用與傳統電位器完全一樣，我們採用X9313W晶片，內部32個抽頭，IOK歐姆。Vh端接受來自第一放大器的信號，VL接地，Vw端輸出經過調整幅度的信號。開機上電後，Vw=0V。在單片機的控制下，當U/D=l時，每個INC脈衝將使Vw的輸出電壓上升一檔，31檔到達最大值。當U/D-0時，每個INC脈衝將使Vw的輸出電壓下降一檔，最多31檔到達最小值。經過增益調控的信號被送到第二放大器。4、功率放大器功率放大器4為TDA2030晶片，工作電壓為+16V，組成互補對稱(OCL)功放直接推動輸出變壓器。5、電流取樣及全波整流濾波電路在輸出變壓器的輸出迴路中串聯一個電流取樣電阻，該信號經整流後輸出一個正比於輸出電流值的支流電壓信號。輸出變壓器的輸出電流最大為30毫安。一個51歐姆電阻將電流信號轉換為電壓信號並送到全波整流濾波電路，它輸出一個模擬電流的直流電壓信號，O.lV-lmA。然後這個信號被送到第二電壓比較器和第三電壓比較器。6、過流和開路保護電路過流和開路保護電路6用於實現該生物電治療儀在異常情況下的斷電保護，所述過流和開路保護電路6的輸入端連接於電流取樣及全波整流濾波電路5的輸出端，電壓比較器輸出端與單片機控制電路7連接。所述過流和開路保護電路6包括過流保護電路和開路保護電路。所述過流保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，預先為數字電位器設定一個過流保護電壓，當電流取樣及全波整流濾波電路輸出的電壓大於所述過流保護電壓時，電壓比較器將向單片機控制電路輸出一個低電平作為中斷信號，使數字電位器輸出為零。所述過流保護電路的作用是由單片機給第二數字電位器預定一個過流保護值(電壓值)，當全波整流濾波電路輸出的電壓大於第二數字電位器的預定值時，第二電壓比較器將發出一個低電平作為中斷信號INTO給單片機，單片機再發出"O模式"指令給頻率選擇器，使主通道信號為OV，從而使輸出為零，最終保護了患者的安全。此時儀器將發出報警聲，以警告患者和按摩師。第二數字電位器也採用X9313W晶片，它的Vh端接+3.2V電壓，每個INC脈衝將使Vw端送往第二電壓比較器的電壓變化O.IV。假設我們預定過流保護值為20毫安，單片機將Vw設為2.0V。治療儀開始輸出工作，當輸出電流超過20毫安時，模擬輸出電流的直流電壓信號將大於2.0V，這時第二電壓比較器將輸出低電平作為INTO送到單片機，並最終將輸出電壓置為OV。所述開路保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，當整個電路處於開路狀態時，所述電壓比較器將發出中斷信號INT1給單片機控制電路7，單片機控制電路7將降低電流輸出強度，如果在一定時間內，電路恢復正常，則單片機控制電路7將電流輸出強度也調整為正常；否則，單片機控制電路7主通道將變為0模式，O輸出，INT1此時將關中斷。所述開路保護電路的作用是在治療過程中如果治療電極從患者身上意外脫落，儀器將使輸出電壓降到一個很小值，以防止發生意外。我們將電位器RT5調到O.IV，.治療儀開始輸出工作後，而且輸出強度達到一定值(假設為第一數字電位器位置大於5)以後，將允許INT1中斷。在治療過程中，當輸出電流小於l毫安時，我們即認為它已開路。此時第三電壓比較器將發出INT1中斷信號給單片機，單片機將調整第一數字電位器(假設為6)，使輸出強度降到一個較小值；在10秒鐘內，如果電極又接好，則第一數字電位器又逐步恢復到原定值，繼續治療；如果10秒鐘後電極還未接好，則主通道將變為O模式，O輸出，INT1此時將關中斷。7、單片機控制電路單片機控制電路7採用單片機AT89S51晶片，是整個生物電治療儀的控制部分，其輸入端分別與信號頻率選擇器2、增益控制電路3和過流和開路保護電路6的輸出端連接，接收信號頻率選擇器2、增益控制電路3和過流和開路保護電路6輸入的信號。另外，單片機控制電路7還包括顯示板接口P4、腳踏板開關接口P5和按鍵板接口P6，LED數字顯示電路通過顯示板接口P4與單片機控制電路7連接，腳踏板開關通過腳踏板開關接口P5與單片機控制電路7連接，鍵盤通過按鍵板接口P6與單片機控制電路7連接。8、電源電源8由變壓器、整流橋、濾波電容和7812、7912、7805等晶片組成。輸入電壓為220V，輸出如下土16V非穩壓電源，供功率放大器使用；士12V穩壓電源，供運算放大器、電壓比較器使用；+5￥穩壓電源，供單片機和數字電路使用。9、LED數字顯示電路LED數字顯示電路9連接於單片機控制電路7的顯示板接口P4，共6位數字顯示器，單片機為串行輸出，串並轉換晶片為74HC595。串行數據為經過BCD解碼的七段顯示符。LED為共陰極，綠色，靜態顯示，數據=1時點亮。P0.0:串行數據，每串6X8-48位；P0.1:串行移位時鐘，每位串行數據發出l個脈衝；P0.2:並行輸出時鐘，每串數據(48位)輸出l個脈衝。1#顯示器顯示模式，共6種模式，0、1、2、3、4、5、6。2#顯示器顯示過流保護值，分為6檔，每檔等於5毫安。3#4#顯示器顯示工作時間，單位分鐘。5#6#顯示器顯示設置輸出強度，共32檔。1#至5#顯示器無小數點顯示，#6顯示器的小數點作為輸出狀態顯示來使用。10、鍵盤鍵盤10連接於單片機控制電路7的按鍵板接口P6，按鍵板接口P6直接接到單片機I/0口上，共6個，查詢工作方式。要求用軟體延時50ms來消除抖動。按鍵定義如下1#鍵一模式選擇鍵預選模式。2#鍵一保護值設定鍵預定保護值。3#鍵一時間設置鍵預置治療時間。4#鍵一強度加鍵增加輸出強度。5#鍵一強度減鍵減小輸出強度。6#鍵一啟動/停止鍵按下一次，儀器開始輸出；再按一次，儀器停止輸出。1#鍵、2#鍵、3#鍵在儀器開始輸出工作前起作用，開始輸出工作後不起作用。4#、5#、6#鍵在任何時候都起作用。腳踏開關的作用等同於4#和5#鍵。11、腳踏板開關腳踏板開關11連接於單片機控制電路7的腳踏板開關接口P5。以上各部件連接後組成本實用新型生物電治療儀電路，置於生物電治療儀的外殼中。見圖3是本實用新型生物電治療儀操作面板的示意圖，以及圖4是本實用新型生物電治療儀外觀的示意圖。本實用新型的使用方法如下-1、打開儀器箱蓋，將兩個電極線插入相應的插座上。在兩個黑色電極板上各放一塊噴過水的脫脂棉，並將其固定在患者腳底"湧泉穴"處；在紅色電極板上也放上噴過水的脫脂棉並置於按摩師手部。2、打開電源開關。3、根據患者症狀需要，通過"頻率選擇開關"選定工作頻率。4、根據患者患病部位情況，通過"保護值設定"旋鈕選定過流保護值。過流保護值最大為30mA。5、根據患者患病部位情況，通過"強度控制"旋鈕預調輸出電壓強度。毫安表顯示按摩時的實際電流值。6、如果按摩師或患者皮膚過於乾燥，可預先在按摩師手上噴水溼潤後再開始按摩操作。按摩電流的大小取決於a輸出電壓的高低；b患者和按摩師與電極板接觸面積的大小和力度；c按摩師與患者皮膚接觸面積的大小和按壓力度。大範圍的電流調整應使用"強度控制"旋鈕完成。7、對頭部等敏感部位的按摩電流不易太大，一般不要超過5mA。這時為保險起見，可將保護值就設定在5mA。當按摩電流大於5mA時，保護電路會立即關閉輸出，同時紅色報警指示燈會亮，提示儀器處於保護狀態。這時按摩師應立即與患者脫離接觸，並將電源關閉。如需繼續按摩，打開電源開關後即可繼續按摩。同樣的道理，對其他部位按摩時，可根據實際需要設定安全保護值。以上所述的具體實施例，對實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。權利要求1、一種生物電治療儀，包括信號發生器(1)、信號頻率選擇器(2)、增益控制電路(3)、功率放大器(4)、電流取樣及全波整流濾波電路(5)和單片機控制電路(7)，所述信號發生器(1)、信號頻率選擇器(2)、增益控制電路(3)、功率放大器(4)和電流取樣及全波整流濾波電路(5)順序連接，且信號頻率選擇器(2)和增益控制電路(3)的控制端與單片機控制電路(7)連接；其特徵在於，該生物電治療儀還包括一過流和開路保護電路(6)，用於實現該生物電治療儀在異常情況下的斷電保護，所述過流和開路保護電路(6)的輸入端連接於電流取樣及全波整流濾波電路(5)的輸出端，並通過電壓比較器與單片機控制電路(7)的輸入端連接。2、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述過流和開路保護電路(6)包括過流保護電路和開路保護電路；所述過流保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，預先為數字電位器設定一個過流保護電壓，當電流取樣及全波整流濾波電路輸出的電壓大於所述過流保護電壓時，電壓比較器將向單片機控制電路輸出一個低電平作為中斷信號，使數字電位器輸出為零；所述開路保護電路包括一電壓比較器和一數字電位器，當整個電路處於開路狀態時，所述電壓比較器將發出中斷信號INT1給單片機控制電路(7)，單片機控制電路(7)將降低電流輸出強度，如果在一定時間內，電路恢復正常，則單片機控制電路(7)將電流輸出強度也調整為正常；否則，單片機控制電路(7)主通道將變為O模式，0輸出，INT1此時將關中斷。3、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述信號發生器(1)為正弦波信號發生器，包括3個正弦波發生器，分別產生150赫茲、100赫茲、50赫茲正弦波，經過各自的電位器調整為有效值等於3V的正弦波，然後送到信號頻率選擇器(2)的輸入端。4、根據權利要求3所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述50赫茲正弦波發生器還產生一個與正弦波同步的方波，輸出給信號頻率選擇器(2)。5、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述信號頻率選擇器(2)包括八選一MOS開關、計數器及單片機的Pl.O、Pl.l、P1.2、P1.3口，用於在單片機控制電路(7)的控制下對接收自信號發生器(1)的3種頻率的正弦波進行選擇和切換。6、根據權利要求5所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述八選一MOS開關為一CD4051晶片，其輸出信號經過隔離放大器後輸出給增益控制電路(3);所述計數器為一74HC161晶片，為十六進位可預置同步計數器；所述單片機控制電路(7)為單片機AT89S51晶片。7、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述增益控制電路(3)為X9313W晶片，用於調整輸出電壓的幅度，將接收自信號頻率選擇器(2)的信號進行調整後輸出給功率放大器(4)。8、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述功率放大器(4)為TDA2030晶片，工作電壓為+16V，組成互補對稱OCL功放直接推動輸出變壓器。9、根據權利要求1所述的生物電治療儀，其特徵在於，該生物電治療儀進一步包括電源(8)、LED數字顯示電路(9)、鍵盤(10)和腳踏板開關(11);所述LED數字顯示電路(9)連接於單片機控制電路(7)的顯示板接口P4，所述鍵盤(10)連接於單片機控制電路(7)的按鍵板接口P6，所述腳踏板開關(11)連接於單片機控制電路(7)的腳踏板開關接口P5。10、根據權利要求9所述的生物電治療儀，其特徵在於，所述電源包括變壓器、整流橋、濾波電容和7812、7912、7805晶片，用於提供士16V非穩壓電源，供功率放大器使用；土12V穩壓電源供運算放大器、電壓比較器使用；十5V穩壓電源，供單片機和數字電路使用。專利摘要本實用新型公開了一種生物電治療儀，涉及醫療器械及美容
技術領域：
，包括信號發生器、信號頻率選擇器、增益控制電路、功率放大器、電流取樣及全波整流濾波電路和單片機控制電路，所述信號發生器、信號頻率選擇器、增益控制電路、功率放大器和電流取樣及全波整流濾波電路順序連接，且信號頻率選擇器和增益控制電路的控制端與單片機控制電路相連；該生物電治療儀還包括一過流和開路保護電路，用於實現該生物電治療儀在異常情況下的斷電保護，過流和開路保護電路的輸入端連接於電流取樣及全波整流濾波電路的輸出端，並通過電壓比較器與單片機控制電路的輸入端連接。本實用新型輸出為正弦波，能量分布均勻，深入病灶能力強，安全可靠。文檔編號A61N1/36GK201073508SQ20062013899公開日2008年6月18日申請日期2006年9月27日優先權日2006年9月27日發明者王玉玲,然田申請人:王玉玲