CN105288845A

CN105288845A - 一种舒肌止痛贴治疗仪

Info

Publication number: CN105288845A
Application number: CN201510815349.5A
Authority: CN
Inventors: 万宏
Original assignee: SHAANXI BACHMEN HEALTH PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: SHAANXI BACHMEN HEALTH PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了一种舒肌止痛贴治疗仪，包括壳体、设置于壳体内的控制电路以及作为控制电路工作电源的电池；壳体的表面设置有用于与人体相接处的至少两片电极贴，电极贴能够将控制电路产生的脉冲信号作用于人体。本发明通过皮肤电极对肌肉和神经末梢进行刺激，可以有效锻炼肌肉，阻滞疼痛的传导。经皮神经电刺激(TENS)对酸痛的缓解效果非常明显。本发明外观轻巧、精致，在使用时，贴在人体上，电极贴和人体接触，如果电极贴和人体没有接触好，则控制电路向蜂鸣器电路发出指令，蜂鸣器会连续发出提示音，如果持续保持电极贴和人体接触不好的状态，则经过一段时间后，控制电路由正常的工作状态转入低功耗状态，从而降低功耗，增加有效使用时间。

Description

一种舒肌止痛贴治疗仪

【技术领域】

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种舒肌止痛贴治疗仪。

【背景技术】

外部损伤造成的疼痛和慢性疼痛都是人体发出的警告信号，长期的局部疼痛会形成复杂的局部疼痛综合征或中枢性疼痛，使普通的疼痛变得非常剧烈和难以治疗，导致机体各系统功能失调、免疫力降低而诱发各种并发症，甚至致残或危及病人的生命。长期疼痛不仅严重影响患者的躯体、心理和社交功能，而且还影响到其家庭乃至社会。治疗疼痛的方法有很多种，诸多物理治疗中，神经肌肉电刺激是可能会用到的一种，其主要指利用低频脉冲电流刺激神经或肌肉，引起肌肉收缩，提高肌肉功能，主要包括肌肉电刺激(ElectricalMuscularStimulation，EMS)及经皮神经电刺激(TranscutaneousElectricalNerveStimulation，TENS)。

【发明内容】

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，于提供一种舒肌止痛贴治疗仪，该治疗仪基于脉冲电刺激贴于病发部位，能够有效的缓解酸痛症状，而且无毒副作用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种舒肌止痛贴治疗仪，包括壳体、设置于壳体内的控制电路以及作为控制电路工作电源的电池；壳体的表面设置有用于与人体相接处的至少两片电极贴，电极贴能够将控制电路产生的脉冲信号作用于人体；控制电路上还连接有在电极贴与人体接触不良、治疗仪开启或关闭以及电池电量不足时发出提示音的蜂鸣器电路；控制电路通过按键电路实现工作状态的开启或关闭、工作模式的切换以及输出脉冲信号强度的调节。

本发明进一步的改进在于：

所述控制电路包括微控制器，以及均与微控制器相交互的脉冲信号生成电路、按键电路、电极贴状态监测电路以及蜂鸣器电路；微控制器能够采集电池电压，在电池电量不足时向蜂鸣器电路发出FMQ信号；微控制器的电源及电压采样端与电池相连，脉冲信号生成电路通过升压电路与电池相连，升压电路的控制端与微控制器的PWM信号输出端相连，脉冲信号生成电路的控制端与微控制器的左侧脉冲使能控制信号和右侧脉冲使能控制信号的输出端相连；按键电路的信号输出端与微控制器的信号输入端相连；电极贴状态监测电路连接到微控制器的测试信号输出端上。

所述升压电路包括电压输入端、PWM信号输入端、第一三极管、第二三极管、储能电感、充电电容以及电压输出端；电压输入端与电池相连，电压输入端通过储能电感与第一三极管的基极和第二三极管的集电极相连；第二三极管的基极通过阻尼电阻与PWM信号输入端相连，发射极接地；第一三极管的集电极与充电电容的正极相连，充电电容的负极接地，充电电容的正极为升压电路的电压输出端。

所述脉冲信号生成电路包括电压输入端、左脉冲信号输出触点、右脉冲信号输出触点、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管以及第九三极管；第三三极管和第四三极管的基极分别与微控制器的控制信号输出端相连，发射极接地；第三三极管的集电极分别与第七三极管和第八三极管的基极相连，第四三极管的集电极分别与第六三极管和第九三极管的基极相连；第六三极管和第七三极管的发射极均与升压电路的电压输出端相连；第六三极管的集电极与第八三极管的发射极相连，且公共端为左脉冲信号输出触点；第七三极管的集电极和第九三极管的发射极相连，且公共端为右脉冲信号输出触点；左脉冲信号输出触点和右脉冲信号输出触点分别通过导线与电极贴相连；第八三极管的集电极和第九三极管的集电极相连。

所述第三三极管、第四三极管和第五三极管为NPN型三极管，第六三极管、第七三极管、第八三极管和第九三极管为PNP型三极管。

所述第八三极管和第九三极管的集电极还连接有起保护作用的钳位二极管；钳位二极管的阴极与第八三极管和第九三极管的集电极相连，阳极接地。

所述电极贴状态监测电路包括第五三极管，第五三极管的基极分别与第八三极管和第九三极管的集电极相连，第五三极管的集电极分别与上拉电阻以及微控制器的测试信号输出端相连，上拉电阻的另一端与电池相连。

所述按键电路包括并联的第一按键和第二按键，第一按键和第二按键分别串联第一电阻和第二电阻后与电池相连，第一按键和第二按键的另一端接地；第一按键和第一电阻的公共端为第一按键状态信号输出端，第二按键和第二电阻的公共端为第二按键状态信号输出端；第一按键状态信号输出端和第二按键状态信号输出端分别连接到微处理器的信号输入端上。

所述电极贴为通过丝网印刷在硅胶基材上的导电电路及电极，表面涂覆有导电凝胶；电极贴的形状为符合局部解剖特点的椭圆形、方形或半圆形。

所述电池采用纽扣锂电池，输出电压为+3V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种舒肌止痛贴治疗仪，通过皮肤电极对肌肉和神经末梢进行刺激，可以有效锻炼肌肉，阻滞疼痛的传导。经皮神经电刺激(TENS)对酸痛的缓解效果非常明显。本发明外观轻巧、精致，在使用时，贴在人体上，电极贴和人体接触，如果电极贴和人体没有接触好，则控制电路向蜂鸣器电路发出指令，蜂鸣器会连续发出提示音，如果持续保持电极贴和人体接触不好的状态，则经过一段时间后，控制电路由正常的工作状态转入低功耗状态，从而降低功耗，增加有效使用时间。

进一步的，本发明采用阻尼电阻，能够抑制高频毛刺噪声，提高电路的电磁兼容性能。

进一步的，本发明增加钳位二极管，用于对电压钳位，实现对整个电路的保护。

进一步的，本发明微控制器设置有电压采样电路，通过电池电压采样电路读取电池输出的电压值。当电池电量不足时，电池电压小于阀值，进而通过微控制器进行报警提示，提醒用户更换新电池，这样可以实现温控电路稳定可靠的工作，避免因电池电量不足，在操作过程中引起误动作。

进一步的，本发明外壳通过工程塑料ABS进行注塑加工而成，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，无味无臭，对人体无害符合卫生安全。壳体结构外形还符合人体工程学，用户在使用时能够比较舒适，同时还要能够保证足够的强度、绝缘度，以确保安全性。

【附图说明】

图1本发明的电路框图；

图2本发明的升压电路图；

图3本发明的脉冲信号生成电路图；

图4本发明的控制电路图；

图5本发明的蜂鸣器电路图；

图6本发明的按键电路图；

图7本发明实施例1的外壳结构示意图；

图8本发明实施例1的底座结构示意图；

图9本发明塑料内壳体的结构示意图；

图10本发明实施例2的外壳结构示意图；

图11本发明实施例3的外壳结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至图9，本发明由控制电路、电池、外壳1组成；控制电路是功能实现的核心单元。电池向控制电路供电。控制电路和电池装配在外壳1内部。当治疗仪上电工作时，控制电路输出脉冲信号。

如图1所示，控制电路由升压电路、脉冲信号生成电路、电极贴状态监测电路、控制电路、电池电压采样电路、蜂鸣器电路和按键电路组成。

电路模块间的协同工作过程为：电池向控制电路供电，当开关键按下后，进入工作状态。升压电路通过逆变的方式在微控制器的控制下将电池电压升为一个更高的直流电压。该高直流电压为脉冲信号生成电路供电。脉冲信号生成电路在微控制器的控制下输出脉冲信号。蜂鸣器电路用于报警提示(例如按键音提示、电池电量不足提示、开关机提示、电极贴与人体接触不良提示)，电池电压采样电路用于对电池电压进行测试。电极贴状态监测电路监测电极贴与人体是否良好接触。

本发明采用一颗纽扣锂电池供电，电池输出电压为+3V，电池直接向微控制器供电，同时电池还直接向升压电路和电极贴状态监测电路供电。

升压电路将电池电压转换为电压更高的直流电压VDD。升压电路由PWM波形输出、三极管、储能电感、整流二极管、充电电容等部分组成。升压电路在微控制器的控制下完成升压功能。微控制器输出占空比变化的PWM信号，PWM信号的占空比小，则VDD值较低；PWM信号的占空比大，则VDD值较高。如图2所示，当微控制器发出的PWM信号为高电平时，第二三极管T2导通，电池、储能电感L1和第二三极管T2形成电流通路，该过程对储能电感L1储能。当PWM信号为低电平时，第二三极管T2截止，储能电感L1通过第一三极管T1对充电电容C1充电。此时将第一三极管T1当二极管用，利用二极管的单向导电性，充电电容C1不会反相对电池充电，或者对地放电。阻尼电阻R1对PWM信号起阻尼作用，抑制高频毛刺噪声，提高电路电磁兼容性能。

脉冲信号生成电路以PNP三极管和NPN三极管为核心，在微控制器的控制下，输出特定频率、幅度的脉冲信号。脉冲信号生成电路通过升压电路产生的电压供电，在左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2之间输出脉冲信号。左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2通过电极贴5与人体接触。如图3所示，当LEFT为高电平，且RIGHT为低电平时，第三三极管T3导通，第四三极管T4截止。第三三极管T3导通后，第七三极管Q2导通，随后，第八三极管Q3导通，最后第五三极管T5导通。VDD在第七三极管Q2、右脉冲信号输出触点J2、左脉冲信号输出触点J1、第八三极管Q3、电阻R3以及第五三极管T5上形成电流回路。因此在左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2上输出电压信号。同理当LEFT为低电平，且RIGHT为高电平时，第三三极管T3截止，第四三极管T4导通。第四三极管T4导通后，第六三极管三极管Q1导通，随后，第九三极管Q4导通，最后第五三极管T5导通。VDD在第六三极管Q1、左脉冲信号输出触点J1、右脉冲信号输出触点J2、第九三极管Q4、电阻R3以及第五三极管T5上形成电流回路。因此在左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2上输出电压信号。另外当LEFT、RIGHT均为低电平时，脉冲生成电路内所有三极管均截止，因此在左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2上无信号输出。钳位二极管D1用于对电压钳位，对整个电路起保护作用。

本发明外观轻巧，精致，在使用时，贴在人体上，电极贴和人体接触，如果电极贴和人体没有接触好，则本发明会连续发出提示音，如果持续保持电极贴和人体接触不好的状态，则经过一段时间后，本发明则由正常的工作状态转入低功耗状态，从而降低本发明功耗，增加本发明的有效使用时间。如图3所示，通过电极贴状态监测电路读取脉冲形成电路的工作状态，确认电极贴和人体是否良好接触。电极贴状态监测电路以第五三极管T5为核心构成。如果电极贴和人体没有接触好，左脉冲信号输出触点J1和右脉冲信号输出触点J2之间阻抗无穷大，第五三极管T5截止，在上拉电阻R8的作用下，TEST信号为高电平；如果电极贴和人体良好接触，脉冲形成电路正常工作时，第五三极管T5导通，TEST信号为低电平；因此，通过监测TEST信号的电平即可识别脉冲形成电路的工作状态(电极贴和人体是否良好接触)。

控制电路的核心部分为微控制器，微控制器采用MSP430G2352IPW14，是一款超低功耗产品，在待机状态下其消耗电流为0.8uA，正常工作时其工作电流为225uA，在待机模式下转换到正常工作模式所需时间小于6us，其指令模式为16为RISC，指令周期为125ns，工作电压1.8V～3.6V，片内资源丰富，内置8k字节Flash程序存储器，擦写次数10万次以上，片内集成256字节的SRAM，内置AD转换器，定时器，可以在系统可编程。因此，本发明微控制器低功耗、高速的精简指令系统、宽工作电压、片内资源丰富的特点，使微控制器能够很好的满足本发明的功能要求。

如图4所示，微控制器主要用于控制升压电路、脉冲信号生成电路工作，同时微控制器还提供蜂鸣器输入信号，判断按键是否按下，并根据按键信息在工作模式和低功耗模式之间切换。

针对微控制器的说明如下：

1)电源管脚处放置两个陶瓷电容进行滤波，提高电路的电磁兼容性能；

2)微控制器其它I/O管脚的连接功能如表1所示。

表1微控制器I/O功能管脚功能分配

序号	微控制器管脚	电路网络号	作用
				1	13	left	左侧脉冲使能控制信号(输出至脉冲信号生成电路)
2	12	right	右侧脉冲使能控制信号(输出至脉冲信号生成电路)
				3	4	PWM	升压电路输入的控制信号(输出至升压电路)
4	5	FMQ	蜂鸣器输入信号(输出至蜂鸣器)
				5	6	KEY1	按键2信号(输入至微控制器，用于工作状态切换、档位设置)
6	8	KEY2	按键1信号(输入至微控制器，用于工作状态切换、档位设置)
				7	2	TEST	电极贴和人体接触状态监测信号

通过电池电压采样电路读取电池输出的电压值。当电池电量不足时，电池电压小于阀值，进而通过微控制器进行报警提示，提醒用户更换新电池，这样可以实现温控电路稳定可靠的工作，避免因电池电量不足，在操作过程中引起误动作。如图4所示，电池电压直接引入微控制器U1的1脚，进行电压采样(同时电池通过该管脚向微控制器U1供电)。微控制器U1根据电压采样值的大小判定电池电量是否充足。若电量不足，则通过蜂鸣器电路进行报警提示。

如图5所示，微控制器通过FMQ信号控制蜂鸣器发出声音。通过蜂鸣器电路电路完成提示引导、报错警告(如与人体接触不良)功能。

本发明通过电池供电，降低本发明的功耗，可以有效增加使用时间。通过按键电路来实现低功耗性能，另外还可以通过按键电路来设置输出脉冲信号的强度。本发明没有工作时，处于超低功耗状态，当按下第一按键S1并保持大于3秒，再松开后，本发明从超低功耗状态转入正常工作模式；当本发明处于工作状态时，按下第二按键S2并保持大于3秒，再松开后，则本发明从正常工作模式转入超低功耗模式。当本发明进入正常工作模式后，按下第一按键S1后，可以增加输出脉冲信号的强度，按下第二按键S2后，可以降低输出脉冲信号的强度。如图6所示，本发明包含两组按键电路，第一电阻R10串联第一按键S1组成第一组按键电路。第一电阻R10和第一按键S1的公共端输出第一按键状态信号KEY1，第一电阻R10的另一端接电源VCC(电池电压)，第一按键S1的另一端接地，当第一按键S1按下时，第一按键状态信号KEY1为低电平，当第一按键S1未按下时，第一按键状态信号KEY1为高电平，通过微处理器读取第一按键状态信号KEY1为高电平还是低电平，即可识别第一按键S1是否按下。同理，第二电阻R11串联第二按键S2组成第二组按键电路。第二电阻R11和第二按键S2的公共端输出第二按键状态信号KEY2，第二电阻R11的另一端接电源VCC(电池电压)，第二按键S2的另一端接地，当第二按键S2按下时，第二按键状态信号KEY2为低电平，当第二按键S2未按下时，第二按键状态信号KEY2为高电平，通过微处理器读取第二按键状态信号KEY2为高电平还是低电平，即可识别第二按键S2是否按下。

电极贴是连接人体和控制电路的桥梁，控制电路输出的脉冲信号通过电极贴作用于人体。电极贴和人体直接接触，并把电脉冲信号所产生的电刺激能量在电极贴覆盖的皮肤范围内均匀的通过皮肤，进入人体，电极贴通过丝网印刷的方法在硅胶基材上印制导电电路及电极，再涂覆导电凝胶而成。电极贴具有符合局部解剖特点的形状(椭圆形、方形、半圆形)。

实施例1

如图7所示，本发明的外壳为Y形外壳，由底座1、上盖2和电池仓盖3组成，上盖2和电池仓盖3位于Y形外壳的中部；如图8所示，底座1由塑料内壳体4和设置于Y形外壳两侧末端的椭圆形电极贴5组成；如图9所示，塑料内壳体4能够扣合在上盖2上，且表面设置有用于按压第一按键S1和第二按键S2的凸起。控制电路集成控制电路板，安装于上盖2内，电池安装在电池仓盖3中；电极贴5通过导线与控制电路板相连。当本发明上电工作时，控制电路输出脉冲信号，并通过电极贴将脉冲信号作用于人体。

实施例2

如图10所示，本发明的外壳为类似于葫芦形状的外壳，由底座1、塑料内壳体4和电池仓盖构成，塑料内壳体4位于中部，底座1包括两部分结构相同的片状结构，且对称布置，两片半圆形的电极贴分别设置于两侧底座的表面。控制电路集成控制电路板，安装于塑料内壳体4内，电池安装在电池仓盖中；电极贴5通过导线与控制电路板相连。当本发明上电工作时，控制电路输出脉冲信号，并通过电极贴将脉冲信号作用于人体。

实施例3

如图11所示，本发明的外壳为方形外壳，包括底座1和设置于底座1中部的塑料内壳体4，四片方形的电极贴5均匀分布在塑料内壳体4的周围。控制电路集成控制电路板，安装于塑料内壳体4内，电池安装在电池仓盖中；电极贴5通过导线与控制电路板相连。当本发明上电工作时，控制电路输出脉冲信号，并通过电极贴将脉冲信号作用于人体。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，包括壳体(1)、设置于壳体(1)内的控制电路以及作为控制电路工作电源的电池；壳体(1)的表面设置有用于与人体相接处的至少两片电极贴(5)，电极贴(5)能够将控制电路产生的脉冲信号作用于人体；控制电路上还连接有在电极贴(5)与人体接触不良、治疗仪开启或关闭以及电池电量不足时发出提示音的蜂鸣器电路；控制电路通过按键电路实现工作状态的开启或关闭、工作模式的切换以及输出脉冲信号强度的调节。

2.根据权利要求1所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述控制电路包括微控制器(U1)，以及均与微控制器(U1)相交互的脉冲信号生成电路、按键电路、电极贴状态监测电路以及蜂鸣器电路；微控制器(U1)能够采集电池电压，在电池电量不足时向蜂鸣器电路发出FMQ信号；微控制器(U1)的电源及电压采样端与电池相连，脉冲信号生成电路通过升压电路与电池相连，升压电路的控制端与微控制器(U1)的PWM信号输出端相连，脉冲信号生成电路的控制端与微控制器(U1)的左侧脉冲使能控制信号和右侧脉冲使能控制信号的输出端相连；按键电路的信号输出端与微控制器(U1)的信号输入端相连；电极贴状态监测电路连接到微控制器(U1)的测试信号输出端上。

3.根据权利要求2所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述升压电路包括电压输入端、PWM信号输入端、第一三极管(T1)、第二三极管(T2)、储能电感(L1)、充电电容(C1)以及电压输出端；电压输入端与电池相连，电压输入端通过储能电感(L1)与第一三极管(T1)的基极和第二三极管(T2)的集电极相连；第二三极管(T2)的基极通过阻尼电阻(R1)与PWM信号输入端相连，发射极接地；第一三极管(T1)的集电极与充电电容(C1)的正极相连，充电电容(C1)的负极接地，充电电容(C1)的正极为升压电路的电压输出端。

4.根据权利要求2所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述脉冲信号生成电路包括电压输入端、左脉冲信号输出触点(J1)、右脉冲信号输出触点(J2)、第三三极管(T3)、第四三极管(T4)、第五三极管(T5)、第六三极管(Q1)、第七三极管(Q2)、第八三极管(Q3)以及第九三极管(Q4)；第三三极管(T3)和第四三极管(T4)的基极分别与微控制器(U1)的控制信号输出端相连，发射极接地；第三三极管(T3)的集电极分别与第七三极管(Q2)和第八三极管(Q3)的基极相连，第四三极管(T4)的集电极分别与第六三极管(Q1)和第九三极管(Q4)的基极相连；第六三极管(Q1)和第七三极管(Q2)的发射极均与升压电路的电压输出端相连；第六三极管(Q1)的集电极与第八三极管(Q3)的发射极相连，且公共端为左脉冲信号输出触点(J1)；第七三极管(Q2)的集电极和第九三极管(Q4)的发射极相连，且公共端为右脉冲信号输出触点(J2)；左脉冲信号输出触点(J1)和右脉冲信号输出触点(J2)分别通过导线与电极贴()相连；第八三极管(Q3)的集电极和第九三极管(Q4)的集电极相连。

5.根据权利要求4所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述第三三极管(T3)、第四三极管(T4)和第五三极管(T5)为NPN型三极管，第六三极管(Q1)、第七三极管(Q2)、第八三极管(Q3)和第九三极管(Q4)为PNP型三极管。

6.根据权利要求4或5所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述第八三极管(Q3)和第九三极管(Q4)的集电极还连接有起保护作用的钳位二极管(D1)；钳位二极管(D1)的阴极与第八三极管(Q3)和第九三极管(Q4)的集电极相连，阳极接地。

7.根据权利要求4或5所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述电极贴状态监测电路包括第五三极管(T5)，第五三极管(T5)的基极分别与第八三极管(Q3)和第九三极管(Q4)的集电极相连，第五三极管(T5)的集电极分别与上拉电阻(R8)以及微控制器(U1)的测试信号输出端相连，上拉电阻(R8)的另一端与电池相连。

8.根据权利要求2所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述按键电路包括并联的第一按键(S1)和第二按键(S2)，第一按键(S1)和第二按键(S2)分别串联第一电阻(R10)和第二电阻(R11)后与电池相连，第一按键(S1)和第二按键(S2)的另一端接地；第一按键(S1)和第一电阻(R10)的公共端为第一按键状态信号输出端(KEY1)，第二按键(S2)和第二电阻(R11)的公共端为第二按键状态信号输出端(KEY2)；第一按键状态信号输出端(KEY1)和第二按键状态信号输出端(KEY2)分别连接到微处理器的信号输入端上。

9.根据权利要求1或2所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述电极贴(5)为通过丝网印刷在硅胶基材上的导电电路及电极，表面涂覆有导电凝胶；电极贴(5)的形状为符合局部解剖特点的椭圆形、方形或半圆形。

10.根据权利要求1-5或8任意一项所述的舒肌止痛贴治疗仪，其特征在于，所述电池采用纽扣锂电池，输出电压为+3V。