CN109771818A - 一种神经肌肉刺激器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种神经肌肉刺激器，包括电源开关、PCB板安装室、对齐标志线、橡胶表皮、刺激电极、药物导入凹槽、软粘胶层、充电接口、第一开关控制电路、第一电压放大电路、第一恒流电路、刺激电流输出电路、第二开关控制电路、第二电压放大电路、第二恒流电路，本发明是一个准确地控制刺激电流的神经肌肉电刺激器，采用单片机上URAT串口与蓝牙模块相连接，蓝牙模块与手机相连接，通过手机输入波形、频率、脉宽、间隙时间、最大刺激电流参数，单片机控制D/A芯片输出波形，经过开关控制电路加入恒流电路产生恒定的电流对目标组织进行刺激，电路加入采样电阻R11，通过流入电阻R11的电阻反馈得到流过人组织的电流强度，使使用过程更加安全。

Description

一种神经肌肉刺激器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种神经肌肉刺激器。

背景技术

神经肌肉电刺激是在人体皮肤表面放置电极并施加特定的电流，以电流脉冲代替大脑发出的神经信号，刺激肌肉产生收缩的一种活动，电刺激通常使用频率低于1kHz的低频脉冲电流，低频脉冲电流最重要的特征是能够刺激人体的感觉和运动神经，引起神经的兴奋反应而不会损伤神经，电刺激仪器是通过电流作用于目标组织，使目标组织产生相应的功能变化，刺激方式、刺激电流、波形等均会影响治疗效果，目前，市面上现有的神经肌肉电刺激仪一般只有单一的治疗模式，局限性很大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种神经肌肉刺激器，实现输入波形、频率、脉宽、间隙时间、最大刺激电流的参数可调，针对不同部位采用相适应的电流强度，达到最佳治疗效果。

根据发明实施例的一种神经肌肉刺激器，包括电源开关、PCB板安装室、对齐标志线、橡胶表皮、刺激电极、药物导入凹槽、软粘胶层，其中，所述电源开关下侧设置所述PCB板安装室，所述PCB安装室与所述电源开关电信号连接，所述PCB安装室上侧设置所述橡胶表皮，所述PCB安装室下侧设置所述刺激电极，所述刺激电极中部设置所述药物导入凹槽，所述刺激电极下侧设置所述软粘胶层。

在本发明的一些实施例中，所述PCB安装室安装有PCB板，所述PCB板上设置有蓝牙模块、单片机、DA转化模块、电压放大模块、恒流电路模块、电源模块、开关控制模块、刺激电流输出模块，其中所述蓝牙模块与所述单片机UART端口电信号连接，所述单片机信号输出端与所述开关控制模块信号输入端电信号连接，所述所述开关控制模块信号输入端与所述电源模块信号输出端电信号连接，所述开关控制模块信号输出端与所述刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，所述单片机信号输出端与所述DA转换模块信号输入端电信号连接，所述DA转换模块信号输出端与所述电压放大模块信号输入端电信号连接，所述电压放大模块信号输出端与所述恒流电路模块信号输入端电信号连接，所述恒流电路模块信号输出端与所述刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，所述刺激电流输出模块输出端与所述刺激电极电信号连接。

在本发明的另一些实施例中，所述单片机信号输出端与所述开关控制模块信号输入端之间设置有用于实现控制电路与开关电路电隔离的光频隔离器。

在本发明的另一些实施例中，所述开关控制电路包括光频隔离器OC、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电阻R3，三极管Q2，其中，所述光频隔离器OC信号输出端通过所述电阻R1与所述三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1的发射集接地，所述三级管Q1的集电极通过所述电阻R2与所述三极管Q2基极相连接，所述三极管Q2发射集通过所述电阻R3与所述三极管Q2基极直接相连接，所述三极管Q2集电极为输出端口。

在本发明的另一些实施例中，所述PCB板上包括有第一开关控制电路、第一电压放大电路、第一恒流电路、刺激电流输出电路、第二开关控制电路、第二电压放大电路、第二恒流电路、单片机、用于将电流由直流转化为交流的D/A芯片，所述单片机分三路信号输出，所述单片机输出接口1与所述第一开关控制电路con1接口电信号连接，所述第一开关控制电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述单片机输出接口2与所述第二开关控制电路con2接口电信号连接，所述第二开关控制电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述单片机输出接口3与所述D/A芯片信号输入端电信号连接，所述D/A芯片分两路输出，所述D/A芯片第一输出端与所述第一电压放大电路V1接口相连接,所述第一电压放大电路信号输出端与所述第一恒流电路信号输入端电信号连接，所述第一恒流电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述D/A芯片第二输出端与所述第二电压放大电路V2端口电信号相连接，所述第二电压放大电路信号输出端与所述第二恒流电路信号输入端电信号相连接，所述第二恒流电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接。

在本发明的另一些实施例中，所述第一放大电压电路内部设置有第一放大器U1，所述第一恒流电路内部设置有三极管Q3，所述第一放大器U1正相输入端端口V1与所述D/A芯片第一输出端相连接，所述第一放大器U1反相输入端与三级管Q2发射集相连接，所述第一放大器U1输出端与三极管Q3基极相连接，所述三极管Q3集电极与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述第二电压放大电路内部设置有第二放大器U2，所述第二恒流电路内部设置有三极管Q4，所述第二放大器U2正相输入端与所述D/A芯片第二输出端相连接，所述第二放大器U2反相输入端与所述三极管Q4发射集相连接，所述第二放大器U2输出端与所述三极管Q4基极相连接，所述三级管Q4集电极与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接。

在本发明的另一些实施例中，所述PCB板安装室后侧设置有所述用于人贴合肌肉时对齐标志线，所述PCB板安装室右部设置有所述充电接口。

在本发明的另一些实施例中，所述第一放大器U1反相输入端、所述三极管Q3发射集公共连接处与所述第二放大器U2反相输入端、所述三极管Q4发射集Q4发射集公共连接处共同接入点a,点a处设置有采样电阻R11。

本发明中的有益效果是：采用单片机上URAT串口与蓝牙模块相连接，蓝牙模块与手机相连接，通过手机输入波形、频率、脉宽、间隙时间、最大刺激电流参数，单片机控制D/A芯片输出波形，经过开关控制电路加入恒流电路产生恒定的电流对目标组织进行刺激，电路加入采样电阻R11，通过流入电阻R11的电阻反馈得到流过人组织的电流强度，使使用过程更加安全,通过电刺激，促进细胞兴奋，有效防止血栓，在药物导入凹槽内设置附着有药物的棉絮，促进病患组织对药物的吸收。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的右视图；

图2为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的结构示意图；

图3为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的仰视图；

图4为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的原理图；

图5为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的开关控制电路原理图；

图6为本发明提出的一种神经肌肉刺激器的电路结构示意图。

图中：1-电源开关、2-PCB板安装室、3-对齐标志线、4-橡胶表皮、5-刺激电极、6-药物导入凹槽、7-软粘胶层、8-充电接口、9-第一开关控制电路、10-第一电压放大电路、11-第一恒流电路、12-刺激电流输出电路、13-第二开关控制电路、14-第二电压放大电路、15-第二恒流电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-3，一种神经肌肉刺激器，包括电源开关1、PCB板安装室2、橡胶表皮4、刺激电极5、药物导入凹槽6、软粘胶层7，其中，电源开关1下侧设置PCB板安装室2，PCB安装室2与电源开关1电信号连接，PCB安装室2上侧设置橡胶表皮4，PCB安装室2下侧设置刺激电极5，刺激电极5中部设置药物导入室凹槽6，刺激电极5下侧设置软粘胶层7；PCB板安装室2后侧设置有用于人贴合肌肉时对齐标志线3，PCB板安装室2右部设置有充电接口8。

参照图4，PCB安装室安装有PCB板，PCB板上设置有蓝牙模块、单片机、DA转化模块、电压放大模块、恒流电路模块、电源模块、开关控制模块、刺激电流输出模块，其中蓝牙模块与单片机UART端口电信号连接，单片机信号输出端与开关控制模块信号输入端电信号连接，开关控制模块信号输入端与电源模块信号输出端电信号连接，开关控制模块信号输出端与刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，单片机信号输出端与DA转换模块信号输入端电信号连接，DA转换模块信号输出端与电压放大模块信号输入端电信号连接，电压放大模块信号输出端与恒流电路模块信号输入端电信号连接，恒流电路模块信号输出端与刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，刺激电流输出模块输出端与刺激电极电信号连接；单片机信号输出端与开关控制模块信号输入端之间设置有用于实现控制电路与开关电路电隔离的光频隔离器。

参照图5，开关控制电路包括光频隔离器OC、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电阻R3，三极管Q2，其中，光频隔离器OC信号输出端通过电阻R1与三极管Q1的基极相连接，三极管Q1的发射集接地，三级管Q1的集电极通过电阻R2与三极管Q2基极相连接，三极管Q2发射集通过电阻R3与三极管Q2基极直接相连接，三极管Q2集电极为输出端口。

参照图6，所述PCB板上包括有第一开关控制电路9、第一电压放大电路10、第一恒流电路11、刺激电流输出电路12、第二开关控制电路13、第二电压放大电路14、第二恒流电路15、单片机、用于将电流由直流转化为交流的D/A芯片，单片机分三路信号输出，单片机输出接口1与第一开关控制电路9con1接口电信号连接，第一开关控制电路9信号输出端与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接，单片机输出接口2与第二开关控制电路13con2接口电信号连接，第二开关控制电路13信号输出端与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接，单片机输出接口3与D/A芯片信号输入端电信号连接，D/A芯片分两路输出，D/A芯片第一输出端与第一电压放大电路10V1接口相连接,第一电压放大电路10信号输出端与第一恒流电路11信号输入端电信号连接，第一恒流电路11信号输出端与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接，D/A芯片第二输出端与第二电压放大电路14V2端口电信号相连接，第二电压放大电路14信号输出端与第二恒流电路15信号输入端电信号相连接，第二恒流电路15信号输出端与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接；第一放大电压电路10内部设置有第一放大器U1，第一恒流电路11内部设置有三极管Q3，第一放大器U1正相输入端端口V1与D/A芯片第一输出端相连接，第一放大器U1反相输入端与三级管Q2发射集相连接，第一放大器U1输出端与三极管Q3基极相连接，三极管Q3集电极与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接，第二电压放大电路14内部设置有第二放大器U2，第二恒流电路15内部设置有三极管Q4，第二放大器U2正相输入端与D/A芯片第二输出端相连接，第二放大器U2反相输入端与三极管Q4发射集相连接，第二放大器U2输出端与三极管Q4基极相连接，三级管Q4集电极与刺激电流输出电路12信号输入端电信号连接；第一放大器U1反相输入端、三极管Q3发射集公共连接处与第二放大器U2反相输入端、三极管Q4发射集Q4发射集公共连接处共同接入点a,点a处设置有采样电阻R11。

工作原理：

本发明中，单片机型号为STC12C5410AD，D/A芯片型号为DAC8532，蓝牙模块型号采用HC-06，STC12C5410AD单片机使用UART串行口与HC-06蓝牙模块连接，手机APP通过HC-06蓝牙模块向STC12C5410AD单片机输入波形、频率、脉宽、间隙时间、最大刺激电流参数，STC12C5410AD单片机传送参数数据并接收，通过DAC8532D/A芯片输出刺激波形，DAC8532是16位双通道串行控制数模转换芯片，最大数据输入时钟频率可达30MHz，建立时间为10μS，单片机通过使用三个I/O口控制芯片的SCLK、DIN和SYNC三个引脚来实现D/A转换的功能，DAC8532的输入移位寄存器是由8个控制位(DB16-DB23)和16个数据位(DB0-DB15)组成的24位寄存器，在满足其写入时序的条件下，通过对8个控制位和16个数据位分别写入不同的数据即可完成DAC8532选择不同的端口(V1或V2)输出不同的电压值,DAC8532两个电压输出端分别接入同相放大电路。

开关控制电路与STC12C5410AD单片机之间使用光频隔离器OC实现控制电路与开关电路电隔离，图6中两边电路完全对称，图5为图6中开关控制电路结构示意图，当STC12C5410AD单片机接口2输出低电平时，STC12C5410AD单片机接口1输出高电平，NPN三极管Q5导通，进而使PNP三极管Q7导通，三极管Q6与三极管Q8截止，因此第一开关控制电路9输出，第二开关控制电路13截止，当STC12C5410AD单片机接口2输出高电平时，STC12C5410AD单片机接口1输出低电平，NPN三极管Q6导通，进而使PNP三极管Q8导通，三极管Q5与三极管Q7截止，因此第一开关控制电路9截止，第二开关控制电路13输出。

人体不同部位皮肤组织的电阻是不同的，同一部位皮肤组织的电阻大小也会由于刺激电极之间的距离不同而不同，为保证在刺激部位的电阻发生变化时刺激电流保持在一个稳定的水平，引入恒流电路，如图6所示，图中用R4代替人体目标组织电阻，来自DAC8532D/A芯片双通道输出端V1与V2、第一放大电压电路10、第二电压放大电路14、NPN三极管Q3与三极管Q4构成对称的第一恒流电路11与第二恒流电路15，通过采样电阻R11上的电阻进行负反馈调节，DAC8532D/A芯片V1端输出电压信号，V2端无电压输出，此时三极管Q3导通，三极管Q4截止，图6所示电路的第一恒流电路11导通，对应STC12C5410AD单片机接口2输出高电平，接口1输出低电平，第二开关控制电路13输出，第一开关控制电路9截止，流过采样电阻R11上为

I₁₁＝V1/R11；

由于三极管Q3的β值较大，其集电极电流近似等于发射极电流，施加到人体组织的电流强度与电阻R11上流过的电流强度近似相同，即

I₄＝I₁₁＝V1/R11；

DAC8532D/A芯片V2端输出电压信号，V1端无电压输出，此时三极管Q4导通，三极管Q3截止，图6所示电路的第二恒流电路15导通，对应STC12C5410AD单片机接口1输出高电平，接口2输出低电平，第一开关控制电路9输出，第二开关控制电路13截止，与上述过程流经人体的电流方向相反。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种神经肌肉刺激器，其特征在于：包括电源开关、PCB板安装室、橡胶表皮、刺激电极、药物导入凹槽、软粘胶层，其中，所述电源开关下侧设置所述PCB板安装室，所述PCB安装室与所述电源开关电信号连接，所述PCB安装室上侧设置所述橡胶表皮，所述PCB安装室下侧设置所述刺激电极，所述刺激电极中部设置所述药物导入凹槽，所述刺激电极下侧设置所述软粘胶层。

2.根据权利要求1所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述PCB安装室安装有PCB板，所述PCB板上设置有蓝牙模块、单片机、DA转化模块、电压放大模块、恒流电路模块、电源模块、开关控制模块、刺激电流输出模块，其中所述蓝牙模块与所述单片机UART端口电信号连接，所述单片机信号输出端与所述开关控制模块信号输入端电信号连接，所述所述开关控制模块信号输入端与所述电源模块信号输出端电信号连接，所述开关控制模块信号输出端与所述刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，所述单片机信号输出端与所述DA转换模块信号输入端电信号连接，所述DA转换模块信号输出端与所述电压放大模块信号输入端电信号连接，所述电压放大模块信号输出端与所述恒流电路模块信号输入端电信号连接，所述恒流电路模块信号输出端与所述刺激电流输出模块信号输入端电信号连接，所述刺激电流输出模块输出端与所述刺激电极电信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述单片机信号输出端与所述开关控制模块信号输入端之间设置有用于实现开关控制模与开关电路电隔离的光频隔离器。

4.根据权利要求3所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述开关控制电路包括光频隔离器OC、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电阻R3，三极管Q2，其中，所述光频隔离器OC信号输出端通过所述电阻R1与所述三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1的发射集接地，所述三级管Q1的集电极通过所述电阻R2与所述三极管Q2基极相连接，所述三极管Q2发射集通过所述电阻R3与所述三极管Q2基极直接相连接，所述三极管Q2集电极为输出端口。

5.根据权利要求2所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述PCB板上包括有第一开关控制电路、第一电压放大电路、第一恒流电路、刺激电流输出电路、第二开关控制电路、第二电压放大电路、第二恒流电路、单片机、用于将电流由直流转化为交流的D/A芯片，所述单片机分三路信号输出，所述单片机输出接口1与所述第一开关控制电路con1接口电信号连接，所述第一开关控制电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述单片机输出接口2与所述第二开关控制电路con2接口电信号连接，所述第二开关控制电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述单片机输出接口3与所述D/A芯片信号输入端电信号连接，所述D/A芯片分两路输出，所述D/A芯片第一输出端与所述第一电压放大电路V1接口相连接,所述第一电压放大电路信号输出端与所述第一恒流电路信号输入端电信号连接，所述第一恒流电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述D/A芯片第二输出端与所述第二电压放大电路V2端口电信号相连接，所述第二电压放大电路信号输出端与所述第二恒流电路信号输入端电信号相连接，所述第二恒流电路信号输出端与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接。

6.根据权利要求5所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述第一放大电压电路内部设置有第一放大器U1，所述第一恒流电路内部设置有三极管Q3，所述第一放大器U1正相输入端端口V1与所述D/A芯片第一输出端相连接，所述第一放大器U1反相输入端与三级管Q2发射集相连接，所述第一放大器U1输出端与三极管Q3基极相连接，所述三极管Q3集电极与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接，所述第二电压放大电路内部设置有第二放大器U2，所述第二恒流电路内部设置有三极管Q4，所述第二放大器U2正相输入端与所述D/A芯片第二输出端相连接，所述第二放大器U2反相输入端与所述三极管Q4发射集相连接，所述第二放大器U2输出端与所述三极管Q4基极相连接，所述三级管Q4集电极与所述刺激电流输出电路信号输入端电信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述PCB板安装室后侧设置有所述用于人贴合肌肉时对齐标志线，所述PCB板安装室右部设置有所述充电接口。

8.根据权利要求6所述的一种神经肌肉刺激器，其特征在于：所述第一放大器U1反相输入端、所述三极管Q3发射集公共连接处与所述第二放大器U2反相输入端、所述三极管Q4发射集Q4发射集公共连接处共同接入点a，点a处设置有采样电阻R11。