CN110152189B - 能逐渐增加刺激强度的电疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种能逐渐增加刺激强度的电疗装置，其内设有一电压调整电路，该电压调整电路能分别与一直流电源单元、一控制单元及一脉冲输出电路相电气连接，且能根据该控制单元传来的一第一控制信号，调整其输出至该脉冲输出电路的电压，令该脉冲输出电路所输出的电流脉冲信号的脉冲波形，能呈幅度变化，使得该脉冲输出电路输出到至少一电极片上的输出电流，能由小逐渐增大至一预定值，如此，该电疗装置对人体穴道的刺激强度亦能逐渐由弱至强，以模拟出人手按压穴道的力道及触压感。

Description

能逐渐增加刺激强度的电疗装置

技术领域

本发明关于电疗装置，尤指一种能够输出各种电流脉冲信号的脉冲波形，但均为逐渐增加刺激强度的电疗装置。

背景技术

物理治疗(Physiotherapy或Physical Therapy)是现代与传统医学中非常重要的一份子，主要是利用光、电、水、冷、热、力等物理因子和运动治疗，来评估并治疗病患的问题，其中，由于「电疗」具有减少疼痛、增强肌力、推迟或避免肌肉萎缩、减轻肌肉痉挛及增进皮肤血液循环等特性，故有愈来愈多人接受「电疗」作为治疗手段。

现今「电疗」的方法众多，例如，低频电刺激(或称经皮神经电刺激)、中频干扰波等，其中，低频电刺激是使用频率在1,000Hz以下的低频波(普遍为0～100Hz)，在实际使用上，电疗装置所产生的电疗脉冲信号(electrical nerve stimulation pulses)会通过黏在人体皮肤上的电极片，以刺激神经，进而达到止痛的效果；中频干扰波则是使用频率在1,000～1,000,000Hz间的中频波，但是，由于电波超过10,000Hz后会产生热，因此，临床上使用的中频波频率，均处于1,000Hz至10,000Hz之间，在实际使用上，中频干扰波一般是采用两组电极片，其频率相差为0～100Hz之间，如2,100Hz及2,000Hz，通电后两组电极片会以中频波穿透皮肤，而在深部组织发生电流干扰，产生一个0～100Hz的低频波，如此，通过前述方式，利用适当的电流刺激肌肉，即能有效达到治疗目的。

由于「电疗」对于减轻疼痛(如：下背痛、退化性关节炎、类风湿性关节炎、韧带扭伤、肌腱炎、肌肉及肌膜疼痛症候群…等)，具有显著成效，因此，许多病人的疗程中，还会搭配「电疗」，以能减少药物(如：止痛药)的使用。除此之外，「电疗」所具有的电刺激，也可让肌肉收缩，维持肌肉及关节活动的能力，因此，相关人员会利用电极片传导出适当波型、振幅与频率的电波，以刺激患者的需治疗部位，使得「电疗」能被应用至疗酸痛及复健病症上。

然而，申请人长年服务于本发明的技术领域，且在长期关注相关技术的发展下，发现现有「电疗」所使用的现有的电疗装置大多会面临两个问题，即疼痛刺激的感受造成使用者的不适感及恐惧(即，舒适性问题)，以及神经适应(即，感觉(神经元)系统对固定刺激的反应性，经过一段时间后的改变(降低))或用户的运动神经系统适应麻痹(即，适应麻痹问题)，使得电疗刺激对于减轻疼痛及促进增强肌肉表现无效，现就各该问题说明如下：

(1)「舒适性(Comfort level)」问题：请参阅图1所示，现有电疗装置通常会根据一组预定波形组，输出对应的电疗脉冲波形S1～S3，其中，每一个电疗脉冲波形S1～S3是由多个脉冲电流所形成，由于每一个脉冲波形S1～S3在一开始输出时，便是位于固定的高电平(如方波形式)，即，使用者会在突然间，感受到较强的刺激力道，造成使用者的不适感及疼痛感。这可解释为何有部分使用者因害怕疼痛而抗拒「电疗」。

(2)「适应麻痹(Accommodation)」问题：一般来说，若电疗期间给使用者的刺激具有固定强度、波长、频率及波间休止期，则使用者的刺激力道强度感知程度，以及实际对该固定刺激力道的神经与肌肉反应，将随时间而降低，即使刺激力道的强度实际上并未改变。为了对感受及运动神经反应逐渐衰退有所回应，使用者或实施电疗的物理治疗师在疗程期间通常将增加强度、或手动改变脉冲电流的频率、或手动改变脉冲电流的波形，以避免神经适应，但对使用者及物理治疗师而言，要以适合使用者的适当方式，额外地手动操作电疗装置，将非常困难且不便。但若未进行、或未适当地进行手动改变强度、频率、波形及休止期，则可能导致不愉快且无效的治疗经验。

因此，本发明所提出的议题克服现有技术的前述缺失，及提供使用者无痛且舒适的TENS及EMS刺激，并提供用户程序化调变的TENS及EMS刺激，以避免神经适应，而以电疗更有效的减轻疼痛及增强肌肉表现。

发明内容

有鉴于现有的电疗产品于使用上仍存有缺失，不仅无法模拟出人手按摩的由轻至重的力道，且单一无变化的刺激强度亦会造成使用者产生「适应麻痹(Accommodation)」问题，因此，发明人凭借着多年来的研发经验，经过多次的研究、测试及改良后，终于成功设计出一种能够输出超过100种感受独特的可变刺激组合，此独特装置具有本身逐渐增加强度以及提供调变波形、调变频率及调变波间休止期的能力，如以下所述，以通过在整个疗程期间防止适应麻痹或运动神经适应，而提供无痛、舒适且如同舒缓按摩的感受给使用者，同时大幅提高该装置减轻疼痛及增强肌肉表现的效果。并且使用者或物理治疗师无需在治疗期间手动改变强度、波形、频率或休止期。本发明的电疗装置能提供较现有技术中作用类似产品更佳的使用者经验、更佳的疼痛减轻及肌肉表现增强。

本发明的一目的提供一种能逐渐增加刺激强度的电疗装置，以及提供调变波形、频率及刺激波间休止期，进而防止适应麻痹及用户运动神经系统适应。该电疗装置至少包括一直流电源单元、一控制单元、一脉冲输出电路及至少一对电极片，其中，该直流电源单元能提供该电疗装置运作时所需的电力，该控制单元能传送多个控制信号至该脉冲输出电路，使得该脉冲输出电路于接收该直流电源单元的电力后，能形成预定波形的电流脉冲信号，并将该电流脉冲信号传输至各该电极片。该电疗装置还包括一电压调整电路，该电压调整电路分别与该直流电源单元、该控制单元及该脉冲输出电路相电气连接，且能根据该控制单元传来的一第一控制信号，调整其输出至该脉冲输出电路的电压，令该脉冲输出电路所输出的电流脉冲信号的脉冲波形，能呈幅度变化，令输出电流由小逐渐增大至一预定值，使得各该电极片对人体穴道的刺激强度能逐渐由弱至强，以模拟出人手按压穴道的力道及触压感。

为便于进一步认识与了解本发明目的、技术特征及其功效，现举实施例配合附图，详细说明如下：

附图说明

图1为现有电疗装置所输出的电疗脉冲波形示意图；

图2为本发明的电疗装置的硬件方块图；

图3为本发明的电疗装置所输出的电疗脉冲波形示意图；

图4为本发明的电疗装置的电路图；

图5为本发明的电压调整电路的电路图；

图6为本发明的控制单元所输出的控制信号示意图；

图7A为现有电疗产品的脉冲波形示意图；

图7B为本发明的电疗装置的脉冲波形示意图；

图8为本发明的电疗装置的另一脉冲波形示意图；

图9为本发明的输出控制电路的电路图；

图10为本发明的控制单元所输出的控制信号示意图；

图11A为本发明所能输出使用的脉冲波形的一形式；

图11B为本发明所能输出使用的脉冲波形的另一形式；

图11C为本发明所能输出使用的脉冲波形的再一形式。

【附图中本公开实施例主要组件符号说明】

[现有]

脉冲波形 …… S1～S3

[本发明]

电疗装置 …… 1

直流电源单元 …… 11

电压调整电路 …… 12

控制单元 …… 13

输出控制电路 …… 14

脉冲输出电路 …… 15

升压稳压电路 …… 16

电极片 …… 17

脉冲波形 …… P1、N1、N2、Q

第一晶体管 …… Q1

第二晶体管 …… Q2

第三晶体管 …… Q3

第四晶体管 …… Q4

第一电阻 …… R1

第二电阻 …… R2

第三电阻 …… R3

第四电阻 …… R4

第五电阻 …… R5

第六电阻 …… R6

第一电容 …… C1

控制信号(波形) …… A1～A4、B1～B4

波形形式 …… J1～J3

具体实施方式

申请人发现，人们在进行按摩穴道时，其每一下的按压力道，通常会由轻逐渐加重，此举，不仅能够降低疼痛感，且能令人逐渐适应力道，而享受按摩穴道的舒适感，因此，申请人就前述特性，设计出本发明提供的一种逐渐增加刺激强度的电疗装置，请参阅图2所示，在一实施例中，该电疗装置1至少包括一直流电源单元11(如：干电池)、一控制单元13、一脉冲输出电路15及至少一电极片17，其中，该直流电源单元11(如：电池)能提供该电疗装置1运作时所需的电力，该控制单元13能传送多个控制信号至该脉冲输出电路15，使得该脉冲输出电路15于接收该直流电源单元11的电力后，能形成预定波形的电流脉冲信号，并将该电流脉冲信号传输至各该电极片17，令各该电极片17能输出对应的电流脉冲信号，形成对应的按摩手法，其中，所谓「按摩手法」乃是指改变相邻电流脉冲信号的间隔、改变电流脉冲信号的强弱…等，模拟出人手按摩的方式。

此处需要特别指出的是，前述电源单元11、控制单元13、脉冲输出电路15与电极片17等连接关系，大多为现有电疗装置的硬件架构，本发明则是另行增加后续技术特征，还请参阅图2，在该实施例中，该电疗装置1还包括一电压调整电路12，其中，该电压调整电路12分别与该直流电源单元11、该控制单元13及该脉冲输出电路15相电气连接，其中，该控制单元13能产生一第一控制信号，并传送至该电压调整电路12，该电压调整电路12能根据该第一控制信号，调整其输出至该脉冲输出电路15的电压，令该脉冲输出电路15所输出的电流脉冲信号的脉冲波形P1、P2能呈幅度变化(如图3的虚圈所示，由低电平逐渐增加至预定的高电平)，令输出电流由小逐渐增大至一预定值，此时，各该电极片17对人体(如：穴道)的刺激强度即会逐渐由弱至强，以模拟出人手按压穴道的力道及触压感。

为详细揭露出前述的技术特征，请参阅图4及图5所示，其中，图4包含了图2的硬件架构的电路图，图5则为电压调整电路12的电路图，在该实施例中，该电压调整电路12包括一第一电阻R1、一第一晶体管Q1、一第二晶体管Q2、一第三电阻R3与一第一电容C1，其中，该第一电阻R1的一端能接收该控制单元13传来的该第一控制信号，其另一端则连接至该第一晶体管Q1的基极(B，base)，其中，该第一晶体管Q1的射极(E，emitter)接地，该第一晶体管Q1的集极(C，collector)则会连接至一第二电阻R2的一端，该第二电阻R2的另一端会连接至该第二晶体管Q2的基极(B)，该第二晶体管Q2的射极(E)会连接至该脉冲输出电路15，该第二晶体管Q2的集极(C)则能接收该直流电源单元11传来的电力，此外，该第三电阻R3的一端能连接至该第二晶体管Q2的集极(C)，该第三电阻R3的另一端则能连接至该第二晶体管Q2的基极(B)与该第一电容C1的一端，该第一电容C1的另一端则接地。

进一步地，请参阅图4～图6所示，图6为控制单元13所输出的控制信号，其中，A1的控制信号(波形)是输出至该电压调整电路12，A2～A4的控制信号(波形)则是初始按摩手法波形，输出至其它电路(如：脉冲输出电路15)，以通过这些初始按摩手法波形能够组合出用户所需的各种最终按摩手法波形。现说明该电压调整电路12的运作原理，首先，在该第一电阻R1接收到该第一控制信号之前，该第一电阻R1处于低电平的状态，且该第一晶体管Q1呈截止状态，该第一电容C1则呈饱和状态，之后，在A2～A4输出初始按摩手法波形之前，A1会先输出一个脉冲(即，第一控制信号)至第一电阻R1，此时，该第一晶体管Q1会呈导通状态，且第一电容C1会开始放电，在该脉冲结束之前，该第一电容C1会放完电，而令该第一电阻R1恢复成低电平的状态，且令该第一电容C1开始充电，在前述过程中，该第二晶体管Q2先由截止状态变更为导通状态，再由导通状态变更为放大状态，直到饱和状态为止，当该第一电容C1开始充电时，A2～A4即会开始输出对应的初始按摩手法波形，如此，即能令流经该第二晶体管Q2的电流能逐渐增加，进而使得该脉冲输出电路15所输出的脉冲波形(即，最终按摩手法波形)，能呈幅度变化(如图3所示)。

还请参阅图4及图5所示，除了前述功效之外，本发明的电压调整电路12另有其它功效，即是该电压调整电路12能够克服电疗装置1在开始输出的瞬间，升压电路对输出的脉冲波形所造成的干扰，为详细表现出前述本发明的电疗装置1与现有电疗产品间的差异，请参阅图7A～图7B所示，此处需要特别指出的是，图7A～图7B是直接抓取现有电疗产品与电疗装置1的波形输出画面，因此，其上会有相关测试数据与文字，但后续说明主要针对脉冲波形N1、N2进行分析，故不特别解释这些测试数据与文字，其也不会影响到本案的整体技术特征。一般而言，现有电疗产品中通常会设有升压电路，图7A为奥姆龙(OMRON)公司所推出的HV-F128的现有电疗产品测试结果，其中，当使用者调高该现有电疗产品上的文件位按钮，使得电压升高时(如升高至92伏特)，由图7A的虚框处能清楚发现，每一个脉冲波形N1皆会受到干扰，且是先高后平稳，此一现象，会让人体产生极度的不适应，因此，现有电疗产品每输出一个脉冲波形N1，对于人体而言，都会产生极大的冲击感，尤其是，年纪大的老人家在使用现有电疗产品时，更是容易因此而受到伤害。然而，还请参阅图7B所示，当使用者调高本发明的电疗装置1上的文件位按钮(图中未示)，使得电压升高时(如升高至84伏特)，由图7B的虚框处能清楚发现，本发明的电疗装置1所输出的脉冲波形N2保持着原来缓慢上升的特性，因此，本发明的电压调整电路12确实能够克服升压电路对输出的脉冲波形N2所造成的干扰。

此处需要特别指出的是，现有电疗产品中通常仅会设有近似于脉冲输出电路15的电路结构，主要在于，现有电疗产品的「按摩手法」十分简单与单一，因此不需要输出复杂多变的脉冲波形。但是，本发明欲达成的功效及目的，则是为了能够输出一系列复杂多变的波形Q，以能模拟出100多种「按摩手法」，进而能够适当地改变使用者所感受的刺激强度，以降低发生「适应麻痹(Accommodation)」问题，因此，申请人特别在该电疗装置1中，增设了输出控制电路14，以通过该输出控制电路14与其后级的脉冲输出电路15的配合，而能输出复杂多变的脉冲波形Q(如图8所示)。请参阅图4及图9所示，在该实施例中，该输出控制电路14分别与该电压调整电路12、该控制单元13及该脉冲输出电路15相电气连接，且能接收该控制单元13传来的一第二控制信号，及接收该电压调整电路12传来的电力。

还请参阅图4及图9所示，在该实施例中，该输出控制电路14包括一第四电阻R4、一第三晶体管Q3、一第四晶体管Q4及一第六电阻R6，其中，该第四电阻R4的一端能接收该控制单元传来的一第二控制信号，其另一端则能连接至该第三晶体管Q3的基极(B)，该第三晶体管Q3的射极(E)接地，该第三晶体管Q3的集极(C)则连接至一第五电阻R5的一端，并且，该第四晶体管Q4的基极(B)会连接至该第五电阻R5的另一端，该第四晶体管Q4的集极(C)则会连接至该脉冲输出电路15，该第四晶体管Q4的射极(E)连接至该第二晶体管Q2的射极(E)，该第六电阻R6的一端能连接至该第四晶体管Q4的基极(B)，其另一端则连接至该第四晶体管Q4的射极(E)。

现就该输出控制电路14的工作原理，进行说明，请参阅图4及图9～图10所示，其中，B1的控制信号(波形)是输出至该电压调整电路12，B2的控制信号(波形)则是初始按摩手法波形，且输出至该输出控制电路14，B3～B4的控制信号(波形)为其它的初始按摩手法波形，且输出至其它电路(如：脉冲输出电路15)，以通过这些初始按摩手法波形，使得该脉冲输出电路15能输出如同图8的脉冲波形(即，最终按摩手法波形)。另，在该第四电阻R4接收到该第二控制信号(即，B2输出的波形)后，当该第二控制信号为高电平时，会使该第三晶体管Q3与第四晶体管Q4依序导通，当该第二控制信号为低电平时，则会使该第三晶体管Q3与第四晶体管Q4呈截止状态，以调整该输出控制电路(14)传输至该脉冲输出电路(15)的电力(即，波形形式)，进而调整该脉冲输出电路(15)所输出的脉冲波形，如此，通过该输出控制电路14与脉冲输出电路15的结合，便能够有效地模拟出捏、搓、捶等各种按摩手法，及由轻至重的力道，令使用者感觉到仿似真人按摩的感受，同时，为能模拟各种按摩手法，本发明的电疗装置势必需调整脉冲电流的刺激强度、频率或波形，以能输出对应的脉冲波形，例如图11A～图11C所示，其中，图11A中，波形形式为J1，其频率为46Hz，且J1的波形持续时间为5.4秒，并持续循环；图11B中，波形形式为J2，其频率为30Hz，且J2的波形持续时间为6.5秒，并持续循环；图11C中，波形形式为J3，其频率为15Hz，且J3的波形持续时间为6.5秒，并持续循环；如此，使用者便不会仅感受到相同的刺激强度，以降低使用者产生「适应麻痹(Accommodation)」问题，且物理治疗师也不需手动地时时调整脉冲强度，仍可令使用者感受到电疗所带来的减轻疼痛及增强肌肉表现等功效。此处需要补充说明的是，图11A～图11C中仅为呈现不同的脉冲波形，但是，J1～J3的波形仍具有前述实施例中，输出电流由小逐渐增大的特征。

此外，为使电疗装置1在电池处于低f电量时，能保持正常运作，因此，本发明还会在该电疗装置1中增设一升压稳压电路16，请参阅图2及图4所示，该升压稳压电路16设在该直流电源单元11及该控制单元13之间，其能接收该直流电源单元11传来的直流电，且能以一第一电压(如：3伏特)输出直流电至该控制单元13，在该直流电源单元11传来的直流电电压低于一门限值的状态下，该升压稳压电路16会对该直流电进行升压处理，以能持续以该第一电压输出直流电至该控制单元13。此处需要特补充说明的是，图4中为另行绘制该升压稳压电路16的电路图，其中，「Batt_3V」处为直流电源单元11(如：电池)，「Vcc_3V」处则连接至控制单元13，以避免线路过于复杂。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，然而，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，本领域技术人员，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不脱离本发明的保护范畴。

Claims (3)

1.一种能逐渐增加刺激强度的电疗装置，其特征在于，至少包括：

一直流电源单元，其能提供该电疗装置运作时所需的电力；

一脉冲输出电路，其于接收该直流电源单元的电力后，能形成并传输预定波形的电流脉冲信号；

一控制单元，其能在一第一时间段产生与传输至少一第一控制信号，并在一第二时间段产生与传输至少一第二控制信号，且该第二时间段的开始时间会等于或晚于该第一时间段的结束时间，其中，该第一控制信号用以调整脉冲强度而非调整脉冲波形、频率与脉冲持续时间来改变电流脉冲信号，该第二控制信号用以调整脉冲波形、频率与脉冲持续时间而非调整脉冲强度来改变电流脉冲信号；

一电压调整电路，分别与该直流电源单元、该控制单元及该脉冲输出电路相电气连接，且其能根据该控制单元传来的该第一控制信号，调整其输出至该脉冲输出电路的电压，以改变该脉冲输出电路所输出的电流脉冲信号的脉冲强度，令输出电流由小逐渐增大至一预定值，其中，该电压调整电路包括：

一第一电阻，其一端能接收该控制单元传来的该第一控制信号，在该第一电阻接收到该第一控制信号之前，该第一电阻处于低电平的状态；

一第一晶体管，其基极连接至该第一电阻的另一端，其射极接地，且其在透过该第一电阻接收该第一控制信号之前呈截止状态，以及其在该第一电阻接收到该第一控制信号后会呈导通状态；

一第二电阻，其一端能连接至该第一晶体管的集极；

一第三电阻，其一端能接收该直流电源单元传来的电力，其另一端能连接至该第二电阻的另一端；

一第一电容，其一端连接至该第二电阻的另一端，其另一端则接地，该第一电容会在该第一晶体管处于截止状态时呈饱和状态，且在该第一晶体管呈导通状态时开始放电，该第一电容能于该第一时间段内持续放电，且在该第一时间段结束之前完全放完电并停止放电，其在完全放完电后，开始由该直流电源单元透过该第三电阻所输出的电力进行充电，以在该第二时间段内持续充电；及

一第二晶体管，其基极连接至该第二电阻的另一端、该第一电容的一端与该第三电阻的一端，其射极连接至该脉冲输出电路，其集极能连接至该第三电阻的一端与接收该直流电源单元传来的电力，其中，在该第二时间段中，该第二晶体管先由截止状态变更为导通状态，再由导通状态变更为放大状态，直到饱合状态为止，以透过该第二晶体管的状态变化，令流经该第二晶体管的电流能逐渐增加，进而使得该脉冲输出电路所输出的脉冲波形，能由低电平逐渐增加至预定的高电平；

一输出控制电路，其与该控制单元相电气连接，其能接收来自该控制单元传来的该第二控制信号，并根据该第二控制信号调整脉冲波形、调整频率与调整脉冲持续时间；及

至少一电极片，其能电气连接至该脉冲输出电路，以接收对应的各该电流脉冲信号，并对人体穴道的刺激强度能逐渐由弱至强，以模拟出人手按压穴道的力道及触压感。

2.如权利要求1所述的电疗装置，该输出控制电路分别与该电压调整电路及该脉冲输出电路相电气连接，且能接收该电压调整电路传来的电力，该输出控制电路包括：

一第四电阻，其一端能接收该控制单元传来的该第二控制信号；

一第三晶体管，其基极连接至该第四电阻的另一端，其射极接地，其集极则连接至一第五电阻的一端；

一第四晶体管，其基极连接至该第五电阻的另一端，其集极连接至该脉冲输出电路，其射极则连接至该第二晶体管的射极；及

一第六电阻，其一端连接至该第四晶体管的基极，其另一端则连接至该第四晶体管的射极；

在该第四电阻接收到该第二控制信号后，该第二控制信号为高电平时，会使该第三晶体管与第四晶体管依序导通，该第二控制信号为低电平时，则会使该第三晶体管与第四晶体管呈截止状态，以调整该输出控制电路传输至该脉冲输出电路的电力，进而调整该脉冲输出电路所输出的脉冲波形。

3.如权利要求2所述的电疗装置，还包括一升压稳压电路，该升压稳压电路设在该直流电源单元及该控制单元之间，其能接收该直流电源单元传来的直流电，且能以一第一电压输出直流电至该控制单元，在该直流电源单元传来的直流电电压低于一门限值的状态下，该升压稳压电路会对该直流电进行升压处理，以能持续以该第一电压输出直流电至该控制单元。

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