CN110215603A

CN110215603A - 一种理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪

Info

Publication number: CN110215603A
Application number: CN201910604716.5A
Authority: CN
Inventors: 金娜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2019-09-10

Abstract

本发明公开了理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪，该产生方法包括：将处方数据解析为波形参数数据，将波形参数数据转换为波形发生数据，对各类波形发生数据均分别进行第一、第二调制，再进行波形叠加处理，利用各波形叠加处理结果分别生成数字电脉冲；将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲，对模拟电脉冲依次地进行功率放大、隔离变压处理后输出；该产生装置包括：处方解析模块、数据处理模块、波形发生模块、数模转换模块、功率放大模块、隔离变压模块及脉冲输出模块；该理疗仪包括产生装置。本发明能够根据用户的实际需求完成复杂的理疗任务，电脉冲的波形种类多，能够有效避免用户肌肉记忆，从而满足多种用户需求和理疗目的。

Description

一种理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪

技术领域

本发明涉及理疗仪技术领域，更为具体来说，本发明为一种理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪。

背景技术

目前，为了弥补人工推拿按摩存在的对经验要求高、可重复性较差等不足，电疗法得到了极大的推广和应用，这是因为电疗法可重复性较好且能够更加深入地对人体产生刺激、在很多情况下能够起到更显著的效果；因而市场上出现了大量的理疗仪，通过理疗仪产生用于刺激人体肌肉组织及神经的电脉冲，以达到按摩、康复甚至治疗等目的。

但是，市场上现有的理疗仪往往存在如下问题：(1)输出的电脉冲的波形单一，只能完成简单的任务，比如，一台理疗仪在同一时间只能产生一种波形的电脉冲；(2)现有的理疗仪易使人体产生适应性，后续的理疗效果将会事倍功半；(3)用户无法对已经出厂后的理疗仪按需求的变化而调整，如需实现其他功能，需要购买具有新功能的理疗仪，导致用户投入成本过高。

因此，如何使理疗仪完成更复杂的任务、保证持续稳定的理疗效果以及降低用户投入成本，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有的理疗仪存在的输出的电脉冲波形单一、容易使人体产生适应性及单台理疗仪的功能较少等问题，本发明创新地提供了一种理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪，本发明不仅能够同时产生不同种类的电脉冲，完成复杂的理疗任务，而且能够有效避免人体肌肉记忆，以保证持续稳定的治疗效果，操作者(用户或医生)能够根据实际需要调整波形发生策略，具有可操作性强等优点，彻底解决了现有技术存在的诸多问题。

为实现上述的技术目的，本发明提供了一种理疗仪电脉冲的产生方法，所述产生方法包括如下步骤；

步骤1，获取处方数据，然后将该处方数据解析为波形参数数据；

步骤2，将所述波形参数数据转换为波形发生数据，以待产生的脉冲种类数量为依据对所述波形发生数据进行分类，从而使波形发生数据类别数量与待产生的脉冲种类数量相同；

步骤3，对各类波形发生数据均分别进行第一调制和第二调制，然后对各类波形发生数据的第一调制结果和第二调制结果进行波形叠加处理，利用各个波形叠加处理结果分别对应生成数字电脉冲；

步骤4，将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲；

步骤5，对所有模拟电脉冲分别依次地进行功率放大处理和隔离变压处理，然后通过各个输出端口分别输出经过上述处理后的模拟电脉冲。

基于上述的技术方案，本发明能够同时产生多种不同波形，实现复杂处方的理疗任务，而且二次调制过程使产生的电脉冲发生变化，从而有效避免了人体对理疗仪的适应性，进而较好地解决了现有技术存在的问题。

进一步地，在步骤5中，还包括实时选择输出端口的步骤，从而令各模拟电脉冲通过选择的输出端口进行输出；其中，一路模拟电脉冲对应多个待选择的输出端口。

基于上述改进的技术方案，本发明能够根据需求选择不同的端口输出电脉冲，采用多种处方策略对用户身体的不同或相同部位进行刺激，从而能够完成极其复杂的理疗任务。

进一步地，步骤1中，通过选择预存处方数据的方式获取处方数据，或获取实时输入的处方数据。

基于上述改进的技术方案，本发明能够灵活地输入或者选择中频波形参数，便于更加细致的对理疗处方进行调整，符合因人而异、对症下药的原则。

为实现上述技术目的，本发明还提供了一种理疗仪电脉冲的产生装置，所述产生装置包括处方解析模块、数据处理模块、波形发生模块、数模转换模块、功率放大模块、隔离变压模块及脉冲输出模块；

所述处方解析模块，用于获取处方数据以及用于将该处方数据解析为波形参数数据；

所述数据处理模块，用于将波形参数数据转换为波形发生数据，以及用于以待产生的脉冲种类数量为依据对所述波形发生数据进行分类，从而使波形发生数据类别数量与待产生的脉冲种类数量相同；

所述波形发生模块，用于对各类波形发生数据均分别进行第一调制和第二调制，以及用于对各类波形发生数据的第一调制结果和第二调制结果进行波形叠加处理，且用于利用各个波形叠加处理结果分别对应生成数字电脉冲；

所述数模转换模块，用于将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲；

所述功率放大模块，用于对所有模拟电脉冲进行功率放大处理；

所述隔离变压模块，用于对经功率放大处理后的模拟电脉冲进行隔离变压处理；

所述脉冲输出模块，用于通过各个输出端口分别输出经隔离变压处理后的模拟电脉冲。

进一步地，该产生装置还包括选通控制模块；

所述选通控制模块，用于实时选择输出端口以及令各模拟电脉冲通过选择的输出端口进行输出；其中，一路模拟电脉冲对应多个待选择的输出端口。

进一步地，所述数模转换模块包括依次连接的数模转换芯片、频率抑制电路及信号保持电路，所述数模转换芯片用于将数字电脉冲转换为模拟电脉冲，所述频率抑制电路用于去除模拟电脉冲中的高频尖峰电脉冲，所述信号保持电路用于使模拟电脉冲持续稳定。

进一步地，所述数据处理模块包括型号为MC9S12XS128MAA的单片机，所述波形发生模块包括型号为EP4CE6的现场可编程门阵列；单片机的PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7管脚按照前后顺序分别与现场可编程门阵列的IO_G2、IO_G1、IO_J1、IO_J2、IO_K1、IO_K2、IO_L1、IO_L2管脚对应连接，单片机的PS3/TXD1、PS2/RXD1管脚通过电平转换器与现场可编程门阵列的IO_F1、IO_F2管脚连接。

进一步地，数模转换芯片的型号为DAC121S101CIMK，数模转换芯片的DIN、SCLK、管脚均用于与现场可编程门阵列连接，所述功率放大模块包括型号为TPA3128D2DAPR的功率放大器，信号保持电路的输出端与放大器的LINP管脚或RINP管脚连接。

进一步地，所述处方解析模块包括上位机，单片机的PS1/TXD0、PS0/RXD0管脚与上位机的数据输出端口连接。

为实现上述得技术目的，本发明还提供了一种理疗仪，该理疗仪包括上述所有的理疗仪电脉冲的产生装置。

本发明的有益效果为：本发明能够使理疗仪根据用户的实际需求完成复杂的理疗任务，电脉冲的波形种类多且调制策略较佳，能够有效地避免用户肌肉记忆、避免身体产生适应性，从而满足多种用户需求和理疗目的。

附图说明

图1为理疗仪电脉冲的产生方法的流程示意图。

图2为理疗仪电脉冲的产生装置的工作原理示意图。

图3为利用单片机搭建的数据处理模块的结构示意图。

图4为利用现场可编程门阵列搭建的波形发生模块的结构示意图。

图5为利用数模转换芯片搭建的数模转换模块的结构示意图。

图6为利用功率放大器搭建的功率放大模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明提供的一种理疗仪电脉冲的产生方法及装置、理疗仪进行详细的解释和说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种理疗仪电脉冲的产生方法，该产生方法包括如下步骤；另外，本实施例的电脉冲可理解为用于作用于人体的电刺激信号。

步骤1，获取处方数据，然后将该处方数据解析为波形参数数据；本实施例中，通过选择预存处方数据的方式获取处方数据或获取实时输入的处方数据，并能够对选择的处方和波形参数数据进行显示，以供查看或者核对，不同处方对应不同波形发生策略(即波形参数)，本发明能够根据不同的理疗目的对处方进行选择、修改或输入，实现用户(操作人员)能够对相关参数进行修改或录入，所以本发明能够使理疗仪具有多种多样的新功能。

步骤2，将波形参数数据转换为波形发生数据，以待产生的脉冲种类数量(本实施例的电脉冲种类数量为4)为依据对波形发生数据进行分类，从而使波形发生数据类别数量与待产生的脉冲种类数量相同，而且两者均为4。为实现更加优异的理疗效果，优选地，本实施例中的波形参数数据为中频参数。

步骤3，对上述的各类波形发生数据均分别进行第一调制(一次调制)和第二调制(二次调制)，然后再对各类波形发生数据的第一调制结果和第二调制结果进行波形叠加处理，利用各个波形叠加处理结果分别对应地生成数字电脉冲，具体实施时，数字电脉冲可由第一调制结果、第二调制结果与中频基波叠加而成。

较佳地，本实施例产生的电脉冲为中频电脉冲，中频所处的范围为1KHz～100KHz。

步骤4，数模转换步骤，即将数字信号转换为模拟信号，本实施例可将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲。

步骤5，对所有模拟电脉冲分别依次地进行功率放大处理和隔离变压处理，然后通过各个输出端口分别输出经过上述功率放大处理和隔离变压处理后的模拟电脉冲，以能够产生需要且可被人体接受的中频电治疗波。作为优选的技术方案，在步骤5中还包括实时选择输出端口的步骤，从而令各模拟电脉冲通过选择的输出端口进行输出；其中，每一路模拟电脉冲对应多个待选择的输出端口，可以通过模拟开关实现端口选择功能、实现一种波形的电脉冲通过不同的端口输出，本实施例中，一种波形的电脉冲可通过四个不同端口输出。

实施例二：

与实施例一基于相同的发明构思，如图2所示，本实施例具体提供了一种实现实施例一中的理疗仪电脉冲的产生方法的理疗仪电脉冲的产生装置。上述产生装置包括处方解析模块、数据处理模块、波形发生模块、数模转换模块、功率放大模块、隔离变压模块及脉冲输出模块，本实施例中，数模转换模块为四个，可同时处理四种波形的信号(电脉冲)，结合

实施例一，本实施例能够通过16个不同端口输出电脉冲。

处方解析模块，用于获取处方数据以及用于将该处方数据解析为波形参数数据，以及用于将波形参数数据发送至数据处理模块。处方解析模块包括上位机，通过上位机实现对波形参数和处方的显示、以及与数据处理模块的数据通讯，具体地，上位机可包括数据显示模块，通讯模块及处方设置模块，处方设置模块用于完成用户通过选择预存处方数据的方式获取处方数据或获取实时输入的处方数据，还可用于显示各个波形通道状态。具体实施时，上位机可使用PC、手机或平板电脑等智能终端。

本实施例中，数据处理模块、波形发生模块及数模转换模块共同装配在一块波形发生控制板上。

数据处理模块，用于将波形参数数据转换为波形发生数据(即将MCU控制器接收的信息转换为FPGA计算器可识别的中频参数)，以及用于以待产生的脉冲种类数量为依据对波形发生数据进行分类，从而使波形发生数据类别数量与待产生的脉冲种类数量相同。本实施例通过MCU控制器实现，在具体实施时，数据处理模块包括数据填充模块，数据缓存模块及数据传输模块，数据填充模块用于按照上述分类方式将波形发生数据填充至四个不同的数据缓存模块中，数据传输模块用于将各数据缓存模块中的数据发送至FPGA计算器。其中，波形参数数据用于描述波形，波形参数数据可以包括一次调制波形、一次调制波频率、幅值、调幅度、二次调制波形、一次调制波频率及中频频率。

波形发生模块，用于对各类波形发生数据均分别进行第一调制和第二调制，以及用于对各类波形发生数据的第一调制结果和第二调制结果进行波形叠加处理，用于利用各个波形叠加处理结果分别对应生成数字电脉冲(即产生了对应的中频数字信号)；波形发生模块还能用于产生控制模拟开关工作的控制命令，从而使模拟开关按照设定规则进行通断。波形发生模块通过FPGA计算器实现，FPGA计算器包括数据接收模块，数据存储模块、一次波形发生模块、二次波形发生模块、波形叠加计算器以及中频信号发生器，数据接收模块用于接收上述数据传输模块发送过来的数据，四个数据存储模块用于分别对应地存储原处于数据缓存模块中不同数据，一次波形发生模块用于完成各数据第一调制过程，二次波形发生模块用于完成各数据的第二调制过程，波形叠加计算器用于完成两次波形调制过程结果的波形叠加过程及将叠加处理结果对应发送至四个中频信号发生器，四个中频信号发生器用于分别产生具有四种不同波形的数字电脉冲，上述的波形发生数据能够被FPGA计算器直接识别。

如图3、4所示，本实施例的数据处理模块包括型号为MC9S12XS128MAA的单片机，波形发生模块包括型号为EP4CE6的现场可编程门阵列；单片机的PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7管脚按照前后顺序分别与现场可编程门阵列的IO_G2、IO_G1、IO_J1、IO_J2、IO_K1、IO_K2、IO_L1、IO_L2管脚一一对应地连接，实现通过并行总线完成数据交互，保证了大数据量的带宽需求，保证数据通讯速度；单片机的PS3/TXD1、PS2/RXD1管脚通过电平转换器与现场可编程门阵列的IO_F1、IO_F2管脚连接，用于完成控制指令、反馈指令等信息传输；本实施例中，单片机的PS1/TXD0、PS0/RXD0管脚与上位机的数据输出端口连接。

数模转换模块，用于将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲。更具体来说，数模转换模块包括依次连接的数模转换芯片(即DAC信号发生器)、频率抑制电路及信号保持电路，其中，数模转换芯片用于将数字电脉冲转换为模拟电脉冲，频率抑制电路用于去除模拟电脉冲中的高频尖峰电脉冲(高频尖峰电压对治疗没有效果，会引起不适感)，信号保持电路用于使模拟电脉冲持续稳定，比如，可保证在信号汇聚点(多路信号并联，1路分4路的点)不会因为某模块的损坏或电流倒灌导致的信号不稳定。如图5所示，数模转换芯片的型号为DAC121S101CIMK，数模转换芯片的DIN、SCLK、管脚均用于与现场可编程门阵列连接。

具体地，DA0_SYNC为同步信号、DA0_SCLK为时钟信号、DA0_DATA数据信号，三者共同作为FPGA与DAC的通讯引脚，DAC共有4路，分别对应DA0_SYNC～DA3_SYNC，DA0_SCLK～DA3_SCLK，DA0_DATA～DA3_DATA。更为具体地，DAC芯片的DIN、SCLK与SYNC分别与FPGA的DA0_SYNC，DA0_SCLK，DA0_DATA引脚连接，用于接收数据，VA与电源连接，GND与电源地连接，VOUT端与电阻R6连接，R6的另一端与电容C18和放大器U6A的3管脚连接，电容C18的另一端与电源地连接，放大器U6A的4管脚与电源连接，1管脚与2管脚、R7连接，11管脚与电源地连接，C17的另一端与电源地连接，R7的另一端通过通讯底板与波形通道板的模拟开关连接

本实施例中，理疗仪电脉冲产生装置包括四块波形通道板，每块波形通道板均具有一个模拟开关、二或四个功率放大器及四个隔离变压器；且波形发生控制板与各波形通道板之间通过通讯底板进行通讯，具体的连接关系如图2所示。

功率放大模块，用于对所有模拟电脉冲进行功率放大处理，如图6中所示，功率放大模块包括型号为TPA3128D2DAPR的功率放大器，且信号保持电路的输出端与放大器的LINP管脚或RINP管脚连接，具体来说，功率放大模块可具体包括放大增益调整电路、功率放大器、波形保持电路及电压保护电路组成，放大增益调整电路用于调整功率放大器的放大倍数，从而适用于不同批次及不同治疗用途的需要，功率放大器用于将模拟波形信号放大为能用于治疗的中频波，波形保持电路和电压保护电路共同作用与功率放大器，用于确保输出电压不会高于人体接受范围，并且其波形与原模拟波形信号一致。本实施例通过一块双通道放大芯片完成两个通道的信号放大目的，此时一块波形通道板只需要使用两块双通道放大芯片即可，功率放大芯片的4个PVCC引脚分别连接两路电源，确保电源的稳定供电，LINP、LINN分别连接输入的差分并行信号，SYNC引脚与R128连接，R128与C128连接，C128与电源地连接，用于同步信号；BSPL与C124连接，C124与OUTPL、C127连接，C127与R127连接，R127与与电源地连接；BSNL与C125连接，C125与OUTNL、C126连接，C126与R126连接，R126与电源地连接；OUTP_CH0、OUTN_CH0最终形成差分放大信号输出。

隔离变压模块，用于对经功率放大处理后的模拟电脉冲进行隔离变压处理，可采用常规的隔离变压器进行实现，本实施例不再赘述。

脉冲输出模块，用于通过各个输出端口分别输出经隔离变压处理后的模拟电脉冲，具体实施时，脉冲输出模块可以包括输出部分的电路结构及输出端。作为改进的技术方案，该产生装置还包括选通控制模块；本实施例可通过模拟开关实现，选通控制模块，用于实时选择输出端口以及令各模拟电脉冲通过选择的输出端口进行输出；其中一路模拟电脉冲对应多个待选择的输出端口。

本发明够产生多种中频波形，以完成更加复杂的理疗任务，在治疗时需要对多个部位产生不同的中频治疗波，本发明具有的通道数为16通道，并且可以同时产生4种不同的波形，因此，用户或医生可以根据需要自行设置处方、生成各种不同的中频波形组合，为更加复杂的处方提供了设备基础，用于复杂病情(比如脊柱损伤导致的多部位麻木)的理疗。

而且，通过FPGA计算器能够引入二次调制，可产生更加复杂的波形形式，避免了使用者的肌肉记忆；现有设备只有一次调制，本发明在一次调制的基础上增加二次调制，所谓调试就是波的叠加，二次调试的频率远低于一次调制频率，在0.2～2Hz，相对于一次调制波叠加后所产生的中频治疗波，本发明的治疗波在治疗时间内可认为是无规律的，因此，本发明能够有效避免肌肉记忆。通过上位机能够灵活的输入中频波形参数，便于更加细致的对治疗处方进行调整，符合因人而异、对症下药的治疗原则。

实施例三：

本实施例具体提供了一种理疗仪，该理疗仪包括实施例二中所有结构形式的理疗仪电脉冲的产生装置，电脉冲的产生装置结构可详见实施例二，本实施例不再赘述。

用户(操作者)在使用本实施例的理疗仪时，可根据需要选择或设置产生的中频参数，然后通过上位机将其传递给波形发生控制板，之后波形发生控制板根据协议将参数解析并产生对于的中频信号，并将控制命令下发给波形通道板，波形通道板接收到命令后，在将中频信号通过模拟开关传递给对应通道的功率放大器，经过放大的中频信号再通过隔离变压器在对应的理疗通道上输出人体能够接受的中频波形。

本实施例提供的理疗仪为中频理疗仪，具有不易引起神经肌肉的兴奋、刺激不明显、不会发生电解作用及作用位置较深等突出优点。

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，除非另有明确的限定。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。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种理疗仪电脉冲的产生方法，其特征在于：所述产生方法包括如下步骤；

步骤4，将生成的所有数字电脉冲转换为模拟电脉冲；

2.根据权利要求1所述的理疗仪电脉冲的产生方法，其特征在于：

在步骤5中，还包括实时选择输出端口的步骤，从而令各模拟电脉冲通过选择的输出端口进行输出；其中，一路模拟电脉冲对应多个待选择的输出端口。

3.根据权利要求1所述的理疗仪电脉冲的产生方法，其特征在于：

步骤1中，通过选择预存处方数据的方式获取处方数据，或获取实时输入的处方数据。

4.一种理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：所述产生装置包括处方解析模块、数据处理模块、波形发生模块、数模转换模块、功率放大模块、隔离变压模块及脉冲输出模块；

5.根据权利要求4所述的理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：该产生装置还包括选通控制模块；

6.根据权利要求5所述的理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：所述数模转换模块包括依次连接的数模转换芯片、频率抑制电路及信号保持电路，所述数模转换芯片用于将数字电脉冲转换为模拟电脉冲，所述频率抑制电路用于去除模拟电脉冲中的高频尖峰电脉冲，所述信号保持电路用于使模拟电脉冲持续稳定。

7.根据权利要求6所述的理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：所述数据处理模块包括型号为MC9S12XS128MAA的单片机，所述波形发生模块包括型号为EP4CE6的现场可编程门阵列；单片机的PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7管脚按照前后顺序分别与现场可编程门阵列的IO_G2、IO_G1、IO_J1、IO_J2、IO_K1、IO_K2、IO_L1、IO_L2管脚对应连接，单片机的PS3/TXD1、PS2/RXD1管脚通过电平转换器与现场可编程门阵列的IO_F1、IO_F2管脚连接。

8.根据权利要求7所述的理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：数模转换芯片的型号为DAC121S101CIMK，数模转换芯片的DIN、SCLK、管脚均用于与现场可编程门阵列连接，所述功率放大模块包括型号为TPA3128D2DAPR的功率放大器，信号保持电路的输出端与放大器的LINP管脚或RINP管脚连接。

9.根据权利要求7所述的理疗仪电脉冲的产生装置，其特征在于：所述处方解析模块包括上位机，单片机的PS1/TXD0、PS0/RXD0管脚与上位机的数据输出端口连接。

10.一种理疗仪，其特征在于：该理疗仪包括权利要求4至9中任一权利要求所述的理疗仪电脉冲的产生装置。