CN110115804A - 高频正弦波电疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电疗技术领域，且公开了高频正弦波电疗系统，包括以下步骤，通过一个单一的专有一次性垫将两个高频电子波形(“馈入信号”)通过身体放置在与疼痛部位相对的皮肤(“对面垫”)上，馈入信号通过身体传递到治疗部位的第二个专用一次性垫(“疼痛部位垫”)，馈入信号以指数形式乘以体内的材料，产生低频分量，即拍频。该高频正弦波电疗系统，利用组合高频率电信号，可以轻松穿过皮肤表面，从而达到治疗根源处病痛，利用电流组合信号避免了不适感，从而减少患者抗拒，利用电信号刺激深层组织，加速血管流速，刺激神经纤维(C神经纤维)，收紧肌肉组织，从而达到疗程后的长期治疗效果。

Description

高频正弦波电疗系统

技术领域

本发明涉及电疗技术领域，具体为一种高频正弦波电疗系统。

背景技术

Rodler在1976年5月25日发布的第3958577号美国专利中公开了一种在人体的可选择点产生干扰和拍频电流的装置，特别是用于人体上的电疗法的装置，该装置包括至少两对适合应用于人体的电极，每对电极都与输出放大器相关联，后者为每对电极提供不间断的选择性脉冲和交流电，电压的振幅与流过病人的电流成比例，电压通过数学方法将每个单独的设定电压与一个共同的设定值联系起来，然后减去，差分电压分别为每个电路产生，并用于放大器相应的放大控制，电压的极化程度使患者电流增加，导致放大减小，联合电压增加，导致放大增大。

由于技术限制，目前市场上的中低频的经皮神经电刺激疗法(TENS)效果不理想，对皮肤刺激大，有刺痛感，有电解作用，会损害皮肤，对肌肉刺激大，有强烈肌肉抽搐感，受人体承受力影响，医患配合不协调，无论波形如何只在皮肤表面传导，无法达到较深的人体组织，对神经根的刺激不到位，治疗效果差，一旦结束治疗疼痛立刻还原，故而提出高频正弦波电疗系统来解决上述所提出的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高频正弦波电疗系统，具备利用组合高频率电信号，可以轻松穿过皮肤表面，从而达到治疗根源处病痛，利用电流组合信号避免了不适感，从而减少患者抗拒，利用电信号刺激深层组织，加速血管流速，刺激神经纤维(C神经纤维)，收紧肌肉组织，从而达到疗程后的长期治疗效果等优点，解决了目前市场上的中低频的经皮神经电刺激疗法(TENS)效果不理想，对皮肤刺激大，有刺痛感，有电解作用，会损害皮肤，对肌肉刺激大，有强烈肌肉抽搐感，受人体承受力影响，医患配合不协调，无论波形如何只在皮肤表面传导，无法达到较深的人体组织，对神经根的刺激不到位，治疗效果差，一旦结束治疗疼痛立刻还原的问题。

(二)技术方案

为实现上述用组合高频率电信号，可以轻松穿过皮肤表面，从而达到治疗根源处病痛，利用电流组合信号避免了不适感，从而减少患者抗拒，利用电信号刺激深层组织，加速血管流速，刺激神经纤维(C神经纤维)，收紧肌肉组织，从而达到疗程后的长期治疗效果等目的，本发明要解决的另一技术问题是提供高频正弦波电疗系统，包括以下步骤：

1)通过一个单一的专有一次性垫将两个高频电子波形(“馈入信号”)通过身体放置在与疼痛部位相对的皮肤(“对面垫”)上，馈入信号通过身体传递到治疗部位的第二个专用一次性垫(“疼痛部位垫”)，馈入信号以指数形式乘以体内的材料，产生低频分量，即拍频，其形式为在由电极间的身体几何结构定义的组织体积内的电场，受影响组织体积的大小可以改变，并且取决于电极的位置、几何结构和材料以及馈入信号的振幅；

2)两个电极垫相对放置在患者身体上，疼痛部位位于电极垫之间的线向量上，先前的电疗技术应用需要将电极垫(通常是两个或两个以上)放置在与疼痛部位相邻的同一平面上，而不是相反的位置，在形成电场梯度和确定通过目标体积的电流密度时，相互配合使用的焊盘尺寸面积比非常重要，相对垫面积与疼痛部位垫面积之比必须至少为2:1，衬垫尺寸比取决于垫片在身上的应用和位置；

3)通过空间相对电极引入的生理高频馈入信号(1kHz-100kHz)的应用，由于极化结构(例如神经膜)执行的非线性操作，沿着电极之间的路径，在治疗部位周围和下方的组织体积内产生了频率谱，这种非线性操作从两个原始馈入信号中产生和频和差频，产生的频率之一，即输入信号之间的差异，被称为拍频，并且在范围(1Hz-500Hz)内，该范围已确定对疼痛抑制、疼痛管理和运动范围具有治疗效果；

4)该电疗装置允许患者调节和控制输入信号的振幅，以便为每个患者定制治疗水平和舒适度，还具有可选的自动模式设置，该设置可在整个治疗过程中记忆馈送信号的振幅设置，该设备将该信息存储在给定治疗位置的内存中，并为患者创建自动馈送信号配置文件，在未来的治疗中，患者可以选择在自动模式下运行电治疗设备，这样他们就不必手动增加馈送信号的振幅，自动配置文件将使用手动生成的每一组新数据点进行更新；

5)电治疗仪可用于任何需要交流磁场(在生理活动频率范围内)的情况(起搏器、部分疼痛控制、局部愈合、骨生长和软骨再生)，或信息传输(即感觉假肢)有用的情况(视觉、声音和触觉)，高集成微控制器12监控设备的整个操作，微控制器12负责解释操作员命令并在LCD显示面板14上显示系统状态，此外，处理器控制信号源的频率及其电平，并补偿系统负载的任何变化，这最后一个功能很重要，因为患者电负荷的变化会影响信号水平和设备效果的感知，微控制器12使用反馈来控制信号水平，通过比较即时的电力负荷和以前为特定患者“学习”的特征规则，微控制器12接收来自时钟发生器16的时钟信号，此外，微控制器12从操作员键盘18接收操作员指令；

6)最终应用于患者的信号合成的参考频率来自微控制器时钟16，该时钟源是一个晶体振荡器，误差为50ppm，具有慢老化特性，一个典型的时钟频率是6兆赫，在双信号系统中(这些方法很容易扩展到多个信号)，一个频率固定在系统时钟16的分频链20的输出端，时钟16连接到分隔链20的输入端，导出的频率可以设置在仪器示例操作频率范围1赫兹到150千赫的任何地方，分频器20的输出与精密限制器24耦合，以产生有限值的方波，精密限制器24的输出被指定为信号144，并与下面图5中所述的输出电路耦合；

7)时钟16和微控制器12的输出也耦合到电路元件，该电路元件可产生2赫兹至200千赫42之间的任何频率，时钟信号耦合到“除以npll参考”块22，该块22耦合第一个输入A“锁相环块”26，锁相环26由两个回路控制，第一环路包括耦合到开关电容器5阶直流校正低通滤波器28的输出，其输出耦合到锁相环路26，第二个环路包括锁相环路26的振荡器输出，该振荡器输出依次耦合到前置分频器34、可编程除频器2到65535分频器32和后置分频器30的组合，每个分频器30都耦合到微处理器12的输出，后分频器32的输出与锁相环的反馈输入耦合，子系统42以1赫兹的分辨率产生2赫兹到200千赫之间的任何频率，锁相环26的振荡器输出耦合到被两个块36除，提供滤波器时钟和被100个块38除和精度限制器40的组合，精密限制器40提供与信号144类似的有限信号输出46，在信号2不需要可变范围的情况下，可以用信号1所述的分频系统代替PLL网络，此选项需要为主时钟使用非标准自定义晶体，以便保持适当的频率分离。

优选的，包括第一电极电路、第二电极电路和发电机，第一电极电路和第二电极电路发出信号并产生治疗信号，第一电极包含附连至该患者的电极，且该第二电极包含附连至该患者之电极，第一电极垫之面积与第二电极垫之面积之比系1:1。

优选的，所述第一电极垫的面积与所述第二电极垫的面积之比至少为2:1。

优选的，所述第一电极包括多个电极连接在一起并连接到患者的电极垫。

优选的，所述第二电极包括多个电连接在一起并连接到患者的电极垫。

优选的，所述第一和第二信号是频率差在1Hz和500Hz之间的正弦交流电，并且每个信号的频率至少为1kHz。

优选的，所述第一和第二信号分别放大，然后在所述第一电极处进行求和以形成所述治疗信号。

优选的，所述治疗信号是第一和第二信号的线性组合。

优选的，所述治疗信号是所述第一和第二信号的总和。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了高频正弦波电疗系统，具备以下有益效果：

该高频正弦波电疗系统，通过更高的精度和控制来模拟多电极(两个或两个以上)装置，而且更重要的是，可以中断疼痛信号的传输，或者更一般地说，只使用一个供料电极和一个供料电极在体内放置交流信号，简单地说，电疗系统要么关闭靠近治疗部位的特定疼痛纤维，要么通过刺激抑制神经元来抑制疼痛信号的传递，抑制神经元控制疼痛传递到脊椎和大脑的背角，本发明公开的电疗设备是一种“即时系统”，因为所需频率的正弦波信号在功率放大器级以电子方式求和，如果需要，可以单独放大信号，并通过负载调平电阻器将产生的高电平信号在衬垫上求和，“即时系统”设计以下优点，不管要求和的信号数量是多少，只需要一个进料电极，如果假设给定目标区域的相对振幅和信号包络形态已知，则可以更精确地控制返回电极处的最终场，这是因为沿着这条路径的组织的路径长度和插入的电特性与馈送信号几乎相同，在通过多个馈送电极馈送信号的系统中，路径会发生很大的变化，从而改变合成信号的保真度和生物电特性，由于电疗仪产生一组任意频率的正弦波或正弦波的混合物，其概念可扩展为产生任意强度和谐波含量的任意波形，任意波形生成(另见直接数字合成的讨论)是傅立叶级数的一个结果，其中一组基正弦波的子集可以代数求和以生成任何波形，这项技术可以用来定制一个脉冲，在心脏起搏器或心血管应用中是有用的，利用组合高频率电信号，可以轻松穿过皮肤表面，从而达到治疗根源处病痛，利用电流组合信号避免了不适感，从而减少患者抗拒，利用电信号刺激深层组织，加速血管流速，刺激神经纤维(C神经纤维)，收紧肌肉组织，从而达到疗程后的长期治疗效果。

附图说明

图1为本发明提出的高频正弦波电疗系统疼痛减轻的生物机制示意图；

图2为本发明提出的高频正弦波电疗系统疼痛减轻的闸门控制机制示意图；

图3为本发明提出的高频正弦波电疗系统电疗装置的频率产生部分示意图；

图4为本发明提出的高频正弦波电疗系统电治疗装置的输出部分示意图；

图5为本发明提出的高频正弦波电疗系统电治疗装置的滤波器输出部分示意图；

图6为本发明提出的高频正弦波电疗系统电疗仪的输出与一个或多个电极的耦合示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明可以计算机实现的过程和实施这些过程的装置的形式体现，本发明还可以计算机程序代码的形式体现，该计算机程序代码包含有形介质(如闪存盘，硬盘驱动器或任何其他计算机可读存储介质)中的指令，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机成为用于P的设备，本发明还可以计算机程序代码的形式体现，例如无论是存储在存储介质中、装入计算机和/或由计算机执行，还是通过某些传输介质(例如通过电线或电缆、通过光纤或通过电磁辐射)传输，其中，当计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行时，计算机就成为实施发明的装置，当在通用微处理器上实现时，计算机程序代码段配置微处理器以创建特定的逻辑电路，许多电疗的应用需要便携性，治疗更有效地由可穿戴设备进行，最好是手持或连接到腰带或身体上的其他位置，该装置的设计使得该装置的一个实施例易于包装在患者可穿戴/便携方式使用的装置中，这种可移动设备的应用包括行走、工作、坐在桌子上、在家中使用、看电视、坐在车上或以医生规定的方式使用，编程能力允许公司或医生对便携式仪器进行编程，以满足患者的需要，这可能包括仪器内的经过计时器，以限制患者的使用(如果从医学角度看是可取的)，除了疼痛缓解外，深部组织中产生低频电场的其他显著影响还包括增加存在电场的组织体积中的血流，以及增加阿片类类似物，如内啡肽、血清素和恩卡普林，临床试验的经验结果表明，无论是神经细胞的超极化还是门控，都可能是在装置开启和电场存在时缓解疼痛的作用机制，运动范围的增加被认为是关节或疼痛源血流增加的结果，疼痛缓解和运动范围增加的残余效应可能是由于上述阿片类药物浓度增加所致，此外，在高于4赫兹(正弦)的激励频率下，肌肉张力保持在固定水平，这种张力的作用是保持肌肉的伸展，从而可能调节肌肉，这种效果类似于等长运动，在这种运动中，固定的负荷作用于固定的肌肉群，这种效果也有助于解释为什么本发明的实施例使用经皮神经电刺激疗法装置时很少或没有引起不舒服的肌肉抽搐很可能这三种机制的某些组合都会产生临床研究中获得的有效结果。

本发明的有益效果是：该系统有许多疼痛应用，包括但不限于急性和创伤性疼痛、慢性和关节炎疼痛、手术疼痛、术后疼痛和癌症疼痛，身体上可以治疗的特定部位，包括面部、下巴、颈部、背部、肩部、臀部、手臂、肘部、手腕、手、手指、腿、膝盖、脚踝、脚和脚趾，对于分娩，电子硬膜外系统除了具有疼痛控制装置的优点外，还具有降低胎儿和母亲的风险，该系统可用于皮肤手术、去除疣、电解、剃须和纹身等皮肤科手术的局部麻醉，加速骨骼生长该系统可用于非侵入性加速骨整合，即减少骨生长所需的时间，并与包括牙科植入物、膝盖和髋部在内的假体设备结合，同时减少术后疼痛。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.高频正弦波电疗系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过一个单一的专有一次性垫将两个高频电子波形(“馈入信号”)通过身体放置在与疼痛部位相对的皮肤(“对面垫”)上，馈入信号通过身体传递到治疗部位的第二个专用一次性垫(“疼痛部位垫”)，馈入信号以指数形式乘以体内的材料，产生低频分量，即拍频，其形式为在由电极间的身体几何结构定义的组织体积内的电场，受影响组织体积的大小可以改变，并且取决于电极的位置、几何结构和材料以及馈入信号的振幅；

2)两个电极垫相对放置在患者身体上，疼痛部位位于电极垫之间的线向量上，先前的电疗技术应用需要将电极垫(通常是两个或两个以上)放置在与疼痛部位相邻的同一平面上，而不是相反的位置，在形成电场梯度和确定通过目标体积的电流密度时，相互配合使用的焊盘尺寸面积比非常重要，相对垫面积与疼痛部位垫面积之比必须至少为2:1，衬垫尺寸比取决于垫片在身上的应用和位置；

3)通过空间相对电极引入的生理高频馈入信号(1kHz-100kHz)的应用，由于极化结构(例如神经膜)执行的非线性操作，沿着电极之间的路径，在治疗部位周围和下方的组织体积内产生了频率谱，这种非线性操作从两个原始馈入信号中产生和频和差频，产生的频率之一，即输入信号之间的差异，被称为拍频，并且在范围(1Hz-500Hz)内，该范围已确定对疼痛抑制、疼痛管理和运动范围具有治疗效果；

4)该电疗装置允许患者调节和控制输入信号的振幅，以便为每个患者定制治疗水平和舒适度，还具有可选的自动模式设置，该设置可在整个治疗过程中记忆馈送信号的振幅设置，该设备将该信息存储在给定治疗位置的内存中，并为患者创建自动馈送信号配置文件，在未来的治疗中，患者可以选择在自动模式下运行电治疗设备，这样他们就不必手动增加馈送信号的振幅，自动配置文件将使用手动生成的每一组新数据点进行更新；

5)电治疗仪可用于任何需要交流磁场(在生理活动频率范围内)的情况(起搏器、部分疼痛控制、局部愈合、骨生长和软骨再生)，或信息传输(即感觉假肢)有用的情况(视觉、声音和触觉)，高集成微控制器12监控设备的整个操作，微控制器12负责解释操作员命令并在LCD显示面板14上显示系统状态，此外，处理器控制信号源的频率及其电平，并补偿系统负载的任何变化，这最后一个功能很重要，因为患者电负荷的变化会影响信号水平和设备效果的感知，微控制器12使用反馈来控制信号水平，通过比较即时的电力负荷和以前为特定患者“学习”的特征规则，微控制器12接收来自时钟发生器16的时钟信号，此外，微控制器12从操作员键盘18接收操作员指令；

6)最终应用于患者的信号合成的参考频率来自微控制器时钟16，该时钟源是一个晶体振荡器，误差为50ppm，具有慢老化特性，一个典型的时钟频率是6兆赫，在双信号系统中(这些方法很容易扩展到多个信号)，一个频率固定在系统时钟16的分频链20的输出端，时钟16连接到分隔链20的输入端，导出的频率可以设置在仪器示例操作频率范围1赫兹到150千赫的任何地方，分频器20的输出与精密限制器24耦合，以产生有限值的方波，精密限制器24的输出被指定为信号144，并与下面图5中所述的输出电路耦合；

7)时钟16和微控制器12的输出也耦合到电路元件，该电路元件可产生2赫兹至200千赫42之间的任何频率，时钟信号耦合到“除以npl l参考”块22，该块22耦合第一个输入A“锁相环块”26，锁相环26由两个回路控制，第一环路包括耦合到开关电容器5阶直流校正低通滤波器28的输出，其输出耦合到锁相环路26，第二个环路包括锁相环路26的振荡器输出，该振荡器输出依次耦合到前置分频器34、可编程除频器2到65535分频器32和后置分频器30的组合，每个分频器30都耦合到微处理器12的输出，后分频器32的输出与锁相环的反馈输入耦合，子系统42以1赫兹的分辨率产生2赫兹到200千赫之间的任何频率，锁相环26的振荡器输出耦合到被两个块36除，提供滤波器时钟和被100个块38除和精度限制器40的组合，精密限制器40提供与信号144类似的有限信号输出46，在信号2不需要可变范围的情况下，可以用信号1所述的分频系统代替PLL网络，此选项需要为主时钟使用非标准自定义晶体，以便保持适当的频率分离。

2.根据权利要求1所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：包括第一电极电路、第二电极电路和发电机，第一电极电路和第二电极电路发出信号并产生治疗信号，第一电极包含附连至该患者的电极，且该第二电极包含附连至该患者之电极，第一电极垫之面积与第二电极垫之面积之比系1:1。

3.根据权利要求2所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述第一电极垫的面积与所述第二电极垫的面积之比至少为2:1。

4.根据权利要求1所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述第一电极包括多个电极连接在一起并连接到患者的电极垫。

5.根据权利要求1所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述第二电极包括多个电连接在一起并连接到患者的电极垫。

6.根据权利要求1所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述第一和第二信号是频率差在1Hz和500Hz之间的正弦交流电，并且每个信号的频率至少为1kHz。

7.根据权利要求6所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述第一和第二信号分别放大，然后在所述第一电极处进行求和以形成所述治疗信号。

8.根据权利要求7所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述治疗信号是第一和第二信号的线性组合。

9.根据权利要求8所述的高频正弦波电疗系统，其特征在于：所述治疗信号是所述第一和第二信号的总和。