CN100998908B - 基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪。其特征是：其核心控制部分为单片机，键盘和液晶显示器的数据线与单片机相连，两路低频调频信号放大和升压、隔离电路与单片机相连，输出电路的JT1和JT2为两路低频调频信号的输出端子接口；RP1和RP2是调解输出强度的控制部分。通过单片机程序控制和极为精简的硬件平台，产生与针灸临床常用针法相对应的、不同频率、不同相位、不同幅值的电脉冲信号，并附加一定变化范围的混沌信号，可以有效的达到目前人工针灸现有的水平，并能有效地解决人体适应性的问题。本发明采用双路电极对双侧耳穴进行交叉刺激，达到眼部与脑部疾病的保健和治疗作用。

Description

基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪
技术领域
本发明涉及一种可以进行现代物理治疗的电针治疗仪，特别涉及一种基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪。
背景技术
传统中医针灸理论认为，当人体患有疾病时，身体穴位和耳穴将会出现生物电变化的穴位点，这些穴位点是疾病最有效的治疗点。
耳穴疗法是通过对耳廓的有关部位进行刺激来治疗疾病的一种方法，是传统中医学的重要组成部分。目前，我国利用耳穴治疗的病症已达200多种以上，总有效率达90％左右。1987年公布的《耳穴标准化方案》记有近100个穴位，在临床上，依据经验经常在临床使用的还有近80个穴位。耳穴在治疗方法上有针刺、艾灸、放血、压丸、光针、电针等。
如果按电极的结构来划分耳穴治疗仪，电刺激耳穴治疗仪可划分为两种：以导电橡胶作为刺激电极的耳穴治疗仪和以金属电极作为刺激电极的耳穴治疗仪。以导电橡胶作为刺激电极的耳穴治疗仪是将导电橡胶做成耳模形状，将导电橡胶电极放在耳朵里，依据脏腑发生病变时对应的穴位点电阻降低的特点来“自动”选穴。而金属电极的治疗仪则采用夹子直接固定在一个穴位上(比如：神门穴)来对症治疗疾病。从耳穴电极结构角度看上述两种电极结构的缺点和不足是：由于耳穴上穴位很多，导电橡胶电极结构不能确定哪个穴位能够保证得到刺激，因而不能作为专病治疗仪使用；金属电极因为只有一个电极，虽然可以治疗专病(比如：失眠)，但很难发挥多个穴位治疗的协同作用。
目前国内外市场上的电针治疗仪，一般采用以下几种电刺激信号：①低频电脉冲型。其低频脉冲的发生是由简单的电子线路实现，它只能输出简单的、电气特性无较多变化的脉冲信号，这种信号很容易被人体适应。②低频调制型。主要是采用中频信号作为载波信号，将低频一定频段内的低频信号调制到中频信号之上，形成体表中频电刺激，体内低频电脉冲刺激。③信号声电信号型。它的信号产生是采用音乐芯片和接收广播音乐信号，驱动变压器得到输出信号，这种信号尽管在一定程度上解决了人体适应性的问题，但存在由于采用随机信号不能保证治疗的重复性和一种声电信号不能对所有疾病取得良好效果的缺点。④微处理器型。它采用定制的微处理器或单片机系统，产生较为复杂电气特性的输出信号，虽然在一定从程度上提高了自动化程度，但存在没有将被实践证明极为有效的、符合人体调整自然规律的针法集成进去。
从电刺激信号来看，目前耳穴治疗仪的输出信号大多是频率信号。存在的主要问题是：1、频率点和频率组合的选择是否合理，这决定着在电针刺激的条件下，人体是否会释放足够的化学物质；2、电刺激存在着人体刺激适应性。简单地说，电刺激一段时间后，人体产生了耐受性，要维持刺激必须加大刺激量。
发明内容
本发明的目的在于更好地解决常见的电针治疗仪存在的人体电针刺激适应性问题，并利用电针信号刺激耳穴来治疗脑疲劳、眼疲劳和近视、脑供血不足的新型治疗仪器，利用现代工程技术复现几千年来的传统中医针灸耳穴治病保健的技术。
本发明提供的基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪，主要是基于混沌信号发生技术和双路电极对双侧耳穴进行刺激，达到眼部和脑部疾病保健和治疗作用。它采用低电压供电方式，通过计算机程序控制和极为精简的硬件平台，产生与针灸临床常用针法相对应的、不同频率、不同相位、不同幅值的电脉冲信号。
附图说明
图1是基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪的原理框图；
图2是基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪的电路图；
图3是基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪的电脉冲混沌信号频率图；
图4是基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪的软件流程图。
具体实施方式
实施例
本发明是采用如下措施来实现其系统和功能的。其结构包含以单片低功耗微处理器为核心的信号产生部分，包含场效应管为驱动的功率放大部分，包含高频升压变压器的信号升压和隔离部分，以及键盘控制、强度调节和LCD显示部分，此外还应包括实现完整功能的微处理器软件程序部分。
新型智能单片低功耗微处理器产生一定范围内的混沌信号，通过与人体接触的耳迈式双电极结构输出，对耳穴产生一定剂量有规律的电脉冲刺激。
此治疗仪正是将传统中医针灸理论与工程技术结合，采用符合人体调整规律的电刺激方式达到辩证治病和保健的效果。选取的穴位为耳穴中的眼部和枕部，通过电极对这两个穴位的刺激，达到改善头部供血，放松眼部肌肉的目的。
该治疗仪的核心控制部分为低功耗微处理器、键盘、液晶显示器的数据线与低功耗微处理器相连，低功耗微处理器与两路低频调频信号放大电路相连，低频调频信号放大电路与升压、隔离电路相连，升压、隔离电路与强度控制部分、输出端子相连。三极管(Q3、Q4)用来驱动场效应管放大器IRF640(Q1、Q2)，场效应管放大器IRF640用来驱动升压变压器(T1、T2)，升压变压器与输出强度控制部分(RP1、RP2)相连，输出强度控制部分与输出端子(JT1、JT2)相连。
本发明利用MSP430F41X单片机作为核心控制器(见图2)，对该控制器加以3V的电压和32KHz的晶振，这些是微控制器正常工作所需的必要条件。S1～S4为控制程序运行和输出不同特性信号的键盘，可以设定为治疗的处方选择，时间选择、相差选择和启动功能，JTAG部分为PC机与单片低功耗微处理器之间下载程序和调试程序的接口部分，方便修改程序和升级用。LCD为治疗仪的显示部分，主要向使用者提供当前输出何种治疗方法和治疗时间、治疗信号的相差等等。由Q1、Q3、T1以及Q2、Q4、T2等器件组成的电路对两路信号进行放大和升压、隔离作用，这是为了使所产生的混沌电刺激信号能多对人体穴位有刺激作用，施加的剂量有使用者自行控制，原则上是能够忍受为止。其中，Q3、Q4用来驱动后一级电路，Q1和Q2为驱动能力较强的场效应管放大器IRF640，T1和T2为升压变压器，升压变压器的功率1W，升压比为1∶60，对信号起到放大和隔离作用。RP1和RP2为调解输出强度的控制部分，JT1和JT2为两路信号的输出端子接口，是与接触人体穴位(耳穴)电极的接口，两电极的电脉冲信号相互独立，并与信号产生部分通过变压器隔离。这样的两路浮地结构交叉接到耳穴，形成交叉作用的电流回路，有利于提高对头部、眼部、面部等部位的治疗效果。
所有信号的频率变化范围由三个中心频率和每种频率对应的范围确定(见图3)，其中第一频率的中心频率为2Hz，第二频率的中心频率为15Hz，第三频率的中心频率为100Hz，第一频率的变化范围为1～4Hz，第二频率的变化区间为7.5Hz～22.5Hz，第三频率的变化范围为80～120Hz，每个信号的频率变化多少是混沌的，既不是完全有规律性，也不是完全随机的。这样的信号是整体有规律的，可以进行重复性治疗，又是局部混沌的，患者对电刺激信号完全没有可预知性，极大地减少了人体耐受性的问题，有利于提高仪器的临床治疗效果。一组完整的信号是由三种频率的脉冲串组成的，每种脉冲串的时间相同，都为5秒钟，一次完整信号时间是15秒钟，脉冲形式为正负交替出现的锯齿波，第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号出现的顺序是可变的，可以按照第一、第二、第三的顺序出现，也可以按照第三、第二、第一的逆序出现，也可以按照第一、第二、第三、第二、第一的顺序出现，出现何种顺序由不同的治疗处方决定，另外两路信号的相差大小设定也会改变这三种频率出现的关系。这样组合信号的目的就是复现传统针灸中临床常见的不同针刺手法。
该治疗仪的操作运行方法包括以下步骤：
(1)开始，单片低功耗微处理器接通电源；
(2)进行系统初始化操作和对一些寄存器、I/O端口进行设置(见图4)；
(3)然后进入休眠状态；
(4)如果有按键按下，则触发单片低功耗微处理器进入工作状态工作，然后对所按下的按键进行识别处理；
(5)如果按下启动按键，则系统按预先设定的默认程序输出具有混沌特性的电脉冲信号；
(6)如果按下处方选择或者时间选择按键或者相差选择按键，则改变相应的功能，使得输出程序按照使用者定制的方式进行；
(7)然后再执行混沌信号输出程序，并时刻对所耗时间进行计算，当单次的治疗时间到达时，系统停止输出，给予一定的提示；
(8)然后等待一段时间，如果没有接到用户的响应，则系统进入休眠状态，以节约电能。

Claims (3)

1.一种基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪，包括低压电源、键盘、液晶显示器和PC机与单片低功耗微处理器之间下载程序和调试程序的接口，其特征是：其核心控制部分为低功耗微处理器MSP430F41X，键盘(S1～S4)、液晶显示器(LCD)的数据线与低功耗微处理器MSP430F41X相连，低功耗微处理器MSP430F41X与两路低频调频信号放大电路(Q3、Q4、Q1、Q2)相连，低频调频信号放大电路(Q3、Q4、Q1、Q2)与升压、隔离电路相连，升压、隔离电路与强度控制部分(RP1、RP2)、输出端子(JT1、JT2)相连；其中低频调频信号的频率变化范围由三个中心频率和每种频率对应的混沌范围确定，其中第一频率的中心频率为2Hz，第二频率的中心频率为15Hz，第三频率的中心频率为100Hz；第一频率信号的混沌变化范围为1～4Hz，第二频率信号的混沌变化范围为7.5Hz～22.5Hz，第三频率信号的混沌变化范围为80～120Hz。
2.根据权利要求1所述的基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪，其特征是：三极管(Q3、Q4)用来驱动场效应管放大器IRF640(Q1、Q2)，场效应管放大器IRF640用来驱动升压变压器(T1、T2)，升压变压器与输出强度控制部分(RP1、RP2)相连，输出强度控制部分与输出端子(JT1、JT2)相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于混沌信号发生技术的双路耳穴眼脑立清治疗仪，其特征是：信号放大和升压、隔离电路是由三极管连接场效应功率管和升压变压器组成的，升压变压器的功率1W，升压比为1∶60。
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