CN110585594B - 经颅微电流治疗设备的电流输出控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及经颅微电流治疗设备领域，现有经颅微电流治疗设备出现异常或失效的时候输出电流会灼伤皮肤。本发明提供了经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，包括经颅微电流输出电路、电极片、开关电路、滤波延时电路参考电压电路和比较电路；经颅微电流输出电路输出正端和输出负端分别连一电极片；开关电路设置于经颅微电流输出电路的输出负端和电极片之间。滤波延时电路的输入端耦接于经颅微电流输出正端和电极片之间的连接点；比较电路的反相输入端耦接于滤波延时电路的输出端，其正相输入端藕接于参考电压电路的输出正端，其输出端耦接于开关电路的受控端；有效的避免灼伤皮肤的情况出现。
Description
技术领域
本发明涉及经颅微电流治疗设备领域，更具体地说是一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制方法和系统。
背景技术
经颅微电流治疗设备多是恒流输出型，实际使用过程中，由于受人体的头部移动、皮肤的干燥程度等影响，导致电极片与患者皮肤接触不良，进而导致人体负载阻抗变化引起两个电极片之间出现较高电压，以致出现灼伤皮肤的情况。
特别是在干电极片经颅微电流刺激治疗设备上，该类情况更加明显。虽然也有一部分应用通过软件控制的方式来解决该问题，但是当软件功能出现异常或失效的时候输出电流波形还是会不受控制。因此急需一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制系统和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供经颅微电流治疗设备的电流输出控制系统和方法。
为实现上述目的，本发明一方面通过以下技术方案得以实现：经颅微电流治疗设备的电流输出控制系统，包括经颅微电流输出电路和一对电极片，以及开关电路、滤波延时电路、参考电压电路和比较电路；所述经颅微电流输出电路的输出正端和输出负端分别连一电极片；所述开关电路为为带电平控制的模拟开关，其设置于经颅微电流输出电路的输出负端和电极片之间；开关电路包括两连接端和一受控端，其一连接端耦接于经颅微电流输出电路的输出负端，其另一连接端耦接于一电极片；所述滤波延时电路的输入端耦接于经颅微电流输出电路的输出正端和电极片之间的连接点；所述比较电路包括，一反相输入端、正相输入端和一输出端；比较电路的反相输入端耦接于滤波延时电路的输出端，其正相输入端藕接于参考电压电路，其输出端耦接于所述开关电路的受控端。
上述技术方案，经颅微电流输出电路输出的是恒流源，在其开启前，由于经颅微电流输出电路无输出，比较电路的输入正端大于输入负端，比较电路输出正电平并控制开关电路开启。在其开启后，该微电流经过两电极片，由于电极片与人体刚刚接触，接触不完全，电阻较大，因此两电极片之间产生较大的体表电压，该体表电压经滤波延时电路平滑滤波处理后，通过与比较电路上的参考电压进行比较，当体表电压值大于参考电压值时，比较电路控制开关电路断开，开关电路断开后，电极片之间的电压消失，即体表电压值变为零，小于参考电压值，使得比较电路又控制开端电路闭合，如此反复直至电极片与皮肤接触稳定，由于开关电路不断启闭过程中产生的不间断电流作用于体表极少时间，不会对人体产生刺激。
本发明进一步优选方案为：所述开关电路为NMOS管开关电路。
本发明进一步优选方案为：所述滤波延时电路为RC型滤波延时电路。
本发明进一步优选方案为：所述参考电压电路为电阻分压电路，包括两串联的电阻，一电阻耦接于工作电压，另一电阻接地，两电阻之间的连接点生成所述参考电压。
本发明进一步优选方案为：所述经颅微电流输出电路输出的电流波形为单向脉冲波，其频率在0.5hz至100hz，输出电流的峰值小于600uA，输出电压的峰值小于比较电路的最大信号输入阈值。
本发明另一方面提供了经颅微电流治疗设备的电流输出控制方法，应用上述的电流输出控制系统上，包括，
S1：将电极片贴敷于体表后，开启经颅微电流输出电路；
S2：通过滤波延时电路获取两电极片之间产生的体表电压；
S3：将体表电压值与参考电压值进行比较，若体表电压值大于参考电压值时，比较电路控制开关电路断开，直至体表电压值小于或等于参考电压值。
本发明进一步优选方案为：所述参考电压电路的参考电压值的大小反映了经颅微电流对人体的刺激程度。
本发明进一步优选方案为：在开启经颅微电流输出电路的瞬间，获得两电极片之间的最大体表电压；当两电极片之间的体表电压趋于稳定且不变时，获得两电极片之间的最小体表电压；所述参考电压在最大体表电压和最小体表电压之间。
综上所述，本发明具有以下有益效果：在电极片与人体不完全接触时，通过开关电路的开启/关断，实现对恒流输出电刺激波形的输出保护控制，从而解决实际使用过程中因人体的头部移动、皮肤的干燥程度等影响导致电极片与患者皮肤接触不良而带来人体负载阻抗变化引起两个电极片之间出现较高电压变化产生灼伤感问题。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
如图1所示，本发明一方面提供了经颅微电流治疗设备的电流输出控制系统，包括经颅微电流输出电路、一对电极片、开关电路、滤波延时电路、参考电压电路和比较电路。
经颅微电流输出电路的输出正端连一电极片，输出负端（接地保护）经开关电路后连接另一电极片。在使用时电极片被贴敷于体表（额头部）。经颅微电流输出电路输出的电流波形为单向脉冲波，其频率在0.5hz至100hz，输出电流的峰值小于600uA，输出电压的峰值小于比较电路的最大信号输入阈值。
开关电路为为带电平控制的模拟开关，本实施例中开关电路采用NMOS管开关电路，其设置于经颅微电流输出电路的输出负端和电极片之间。开关电路包括两连接端和一受控端，其一连接端耦接于经颅微电流输出电路的输出负端，其另一连接端耦接于一电极片。
滤波延时电路的输入端耦接于经颅微电流输出正端和电极片之间的连接点。本实施例中，滤波延时电路为RC型滤波延时电路，主要是滤除采集电压值中的尖峰脉冲，同时提供一定的RC延时时间。根据RC充电公式：
Vt = Vu * [1 – exp( -t/RC)] （充电公式）
其中，Vu为电容充满电后的电压值，即经颅微电路刺激输出的脉冲电压值大小；
Vt为任意时刻t时电容上的电压值。
可知，RC延时时间t = RC*Ln[Vu/(Vu-Vt)]。
具体RC大小选择根据所选择的电刺激波形频率fc进行综合考虑，优选根据RC低通截止频率fz=1/2*Π*RC>fc，得到R*C<1/2*Π*fc，本发明实施例对此均不加以限制。
参考电压电路为电阻分压电路，包括两串联的电阻，一电阻耦接于工作电压，另一电阻接地，两电阻之间的连接点生成所述参考电压。
比较电路包括，一反相输入端、正相输入端和一输出端，其反相输入端耦接于滤波延时电路的输出端，其正相输入端藕接于参考电压电路，其输出端耦接于开关电路的受控端。
本实施例中具体工作原理如下：开启前，由于经颅微电流输出电路无输出，比较电路的输入正端大于输入负端，比较电路输出正电平打开开关电路，当用户刚佩戴上电极片并开启时，由于皮肤表面纹路或干燥程度的影响，需要经过一段时间才能完全接触，这个时候皮肤接触阻抗相对会比较大，根据欧姆定律：V=I*R，此时电极片两端输出体表电压较大，经滤波延时电路后输出值Vs会远大于参考电压值Vset，根据比较器（比较电路）工作原理，当Vs>Vset时，运放比较单元自动关断开电路。此时，由于电刺激输出关断，根据欧姆定律：V=I*R，电极片两端输出体表电压经滤波延电路后输出值Vs≈0，根据比较器工作原理，当Vs<Vset时，运放比较单元自动开启开关电路。此时，由于输出开启，电极片两端输出电压经滤波延电路后输出值Vs电压逐渐升高，根据比较器工作原理，当Vs>Vset时，运放比较器单元自动关断开关电路。重复上述循环，直至电极片与皮肤接触稳定。
当用户佩戴上电极片与皮肤接触稳定时，接触阻抗相对于空载或刚佩戴时会明显变小并逐步稳定，根据欧姆定律：V=I*R，此时电极片两端体表电压经滤波延时电路后输出值Vs = I*Rmin<Vset,运放比较单元保持开关处于闭合状态，直至用户关闭经颅微电流刺激输出。
本发明另一方面还提供了经颅微电流治疗设备的电流输出控制方法，应用在上述的电流输出控制系统上。该方法包括，
S1：将电极片贴敷于体表后，开启经颅微电流输出电路；
S2：通过滤波延时电路获取两电极片之间产生的体表电压；
S3：将体表电压值与参考电压值进行比较，若体表电压值大于参考电压值时，比较电路控制开关电路断开，直至体表电压值小于或等于参考电压值。
此处的参考电压电路的参考电压值的大小反映了经颅微电流对人体的刺激程度。在开启经颅微电流输出电路的瞬间，获得两电极片之间的最大体表电压；当两电极片之间的体表电压趋于稳定且不变时，获得两电极片之间的最小体表电压。参考电压在最大体表电压和最小体表电压之间，一般在使用者试戴时根据每人的可接受刺激程度而定。
Claims (5)
1.一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，包括经颅微电流输出电路和一对电极片，其特征在于，还包括开关电路、滤波延时电路、参考电压电路和比较电路；
所述经颅微电流输出电路的输出正端和输出负端分别连一电极片；
所述开关电路为带电平控制的模拟开关，其设置于经颅微电流输出电路的输出负端和一电极片之间；开关电路包括两连接端和一受控端，其一连接端耦接于经颅微电流输出电路的输出负端，其另一连接端耦接于另一电极片；
所述滤波延时电路的输入端耦接于经颅微电流输出电路的输出正端和一电极片之间的连接点；
所述比较电路包括一反相输入端、正相输入端和一输出端；比较电路的反相输入端耦接于滤波延时电路的输出端，其正相输入端耦接于参考电压电路，其输出端耦接于所述开关电路的受控端；
所述电极片在使用时被贴敷在皮肤表面，所述参考电压电路的参考电压值的大小反映了经颅微电流对人体的刺激程度；根据所述比较电路的输出端，判断所述电极片与皮肤表面接触是否良好；
开启经颅微电流输出电路，通过滤波延时电路获取两电极片之间产生的体表电压，将体表电压值与参考电压值进行比较，若体表电压值大于参考电压值时，比较电路控制开关电路断开，直至体表电压值小于或等于参考电压值；
比较电路又控制开关电路闭合，如此反复直至电极片与皮肤接触稳定；
在开启经颅微电流输出电路的瞬间，获得两电极片之间的最大体表电压，当两电极片之间的体表电压趋于稳定且不变时，获得两电极片之间的最小体表电压，所述参考电压在最大体表电压和最小体表电压之间调节设定。
2.根据权利要求1所述的一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，其特征在于：所述开关电路为NMOS管开关电路。
3.根据权利要求1所述的一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，其特征在于：所述滤波延时电路为RC型滤波延时电路。
4.根据权利要求1所述的一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，其特征在于：所述参考电压电路为电阻分压电路。
5.根据权利要求1所述的一种经颅微电流治疗设备的电流输出控制电路，其特征在于：所述经颅微电流输出电路输出的电流波形为单向脉冲波，其频率在0.5hz至100hz之间，输出电流的峰值小于600uA，输出电压的峰值小于比较电路的最大信号输入阈值。
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