CN113813508A - 一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪 - Google Patents

一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪。包括MCU控制器、升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，MCU控制器分别连接升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，脉冲输出控制电路通过电极片向人体负载输入安全范围内的电脉冲，生物电反馈电路通过人体电阻、电压、电流、频率中的一项或多项电参数来反馈给MCU控制器。本发明依靠向人体输入脉冲，依靠所反馈的阻值、电流、电压、频率等一项或多项电参数，从而判断人体的状况，从而来调整合适的温度，达到根据人体不同的生理状况，实现加热温度的智能化调节。

Description

一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪
技术领域
本发明涉及理疗设备技术领域，尤其是一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪。
背景技术
电脉冲理疗仪是将一定电压和频率的脉冲电信号，通过电极与人体相连，由于人体组织的很多组成部分都存在一定的电特性，所以当受到电刺激时，人体的肌肉、神经和体液、血液都会产生一定程度的理化反应。低频电疗和中频电疗是最常见的这类设备之一。在医院通过电疗来改善疼痛和调节神经功能具有一定的疗效。
但是，为了增强用户使用舒适度以及增强理疗效果，目前市面上带功能的理疗仪都会设置不同的加热强度调节，但基本都是通过用户自己调节加热档位，从而调控加热强度。这种调节方式很显然对于理疗技术要求很高，对于常规人群或者老年人来说存在使用上困难。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，包括MCU控制器、升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，所述MCU控制器分别连接升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，所述脉冲输出控制电路通过电极片向人体负载输入安全范围内的电脉冲，所述生物电反馈电路通过采集人体电阻、电压、电流、频率中的一项或多项电参数来反馈给MCU控制器，所述MCU控制器根据反馈的参数不同来通过加热控制电路控制加热片的加热时长，以便达到温度的高低控制。
优选地，所述升压控制电路包括电感、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极通过第一电阻与MCU控制器的PUMP端脚连接，所述电感一端接入电源、另一端与第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极连接有二极管并与二极管的正极连接，所述二极管负极与脉冲输出控制电路连接，所述二极管的负极通过充电电容接地并通过第三电阻与第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极通过第二电阻与MCU控制器的DIS_P端脚连接。
优选地，所述脉冲输出控制电路包括第四三极管、第五三极管、第六三极管和第七三极管，所述第四三极管、第五三极管、第六三极管和第七三极管的基极分别通过第六电阻、第五电阻、第八电阻和第七电阻与MCU控制器的M-2端脚、M-0端脚、M-3端脚和M-1端脚连接，所述第五三极管和第七三极管的发射极与升压控制电路的输出端连接，所述第五三极管的集电极与第四三极管的发射极连接并同时与电极片连接，所述第七三极管的集电极与第六三极管的发射极连接并同时与电极片的另一端连接，所述第四三极管和第六三极管的集电极同时与生物电反馈电路连接。
优选地，所述生物电反馈电路包括第十一电阻和第四电阻，所述第十一电阻一端接地、另一端同时与第四电阻和脉冲输出控制电路连接，所述第四电阻另一端通过第一电容接地并与MCU控制器的B-DET端脚连接。
优选地，所述加热控制电路包括第三三极管和第八三极管，所述第三三极管的基极通过第十电阻接地并通过第九电阻与MCU控制器的HEAT端脚连接，所述第三三极管的集电极与第八三极管的基极连接，所述第八三极管的发射极接入电源，所述第八三极管的集电极与加热片连接，所述加热片的另一端通过自恢复保险丝接地。
由于采用了上述方案，本发明依靠向人体输入脉冲，在进行脉冲理疗的同时，依靠所反馈的阻值、电流、电压、频率等一项或多项电参数，从而判断人体的状况，从而来调整合适的温度进行相关的热疗，达到根据人体不同的生理状况，实现自动调温的智能化治疗。
附图说明
图1是本发明实施例的结构原理示意图。
图2是本发明实施例的MCU控制器的结构示意图。
图3是本发明实施例的升压控制电路的结构示意图。
图4是本发明实施例的脉冲输出控制电路的结构示意图。
图5是本发明实施例的生物电反馈电路的结构示意图。
图6是本发明实施例的加热控制电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图6所示，本实施例提供的一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，包括MCU控制器1、升压控制电路2、脉冲输出控制电路3、生物电反馈电路4以及加热控制电路5，MCU控制器1分别连接升压控制电路2、脉冲输出控制电路3、生物电反馈电路4以及加热控制电路5，脉冲输出控制电路3通过电极片向人体负载输入安全范围内的电脉冲，生物电反馈电路4通过人体电阻、电压、电流、频率等一项或多项电参数来反馈给MCU控制器1，MCU控制器1根据反馈的阻值不同来通过加热控制电路5控制加热片的加热时长，以便达到温度的高低控制。
本实施例中，MCU控制器1可采用XWIC035型号，MCU控制器1的PUMP端脚输出PWM信号用于升压控制电路2，MCU控制器1的PUMP端脚DIS_P端脚为GPIO输出口，用于升压控制电路2放电控制，MCU控制器1的M0,M1,M2,M3端脚为GPIO输出，用于控制向人体输出的脉冲，MCU控制器1的HEAT端脚为GPIO口，用于对产品加热模块进行开关控制，MCU控制器1的B_DET端脚为AD检测口，用于采集工作时的人体反馈电流。MCU控制器1根据用户选择的治疗程序，控制升压和脉冲输出，同时通过AD口采集B_DET端脚上的人体身上反馈的电流，通过计算得出目标人体对应阻值，从而判断人体生理状况，把不同的状态的人分类，如：敏感型、普通型、迟钝型，然后根据不同的用户群体控制加热温度区间，参照对照表如下：
反馈阻值 对应人群 控制温度
500Ω以下 敏感型 36~38℃
500~10KΩ 普通型 38~40℃
10KΩ以上 迟钝型 40~42℃
根据此表格，MCU控制器1通过控制加热控制电路5的PWM占空比，从而实现自动温度调节。需说明的是：以上仅仅代表反馈阻值区间定义和控制温度选择之间的关系，仅用于示例，采集电参数类别差异以及相关值的改变依旧在本实施例的保护范围内。
进一步，本实施例的升压控制电路2可采用如图3所示的电路结构，即包括电感L1、第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1与MCU控制器1的PUMP端脚连接，电感L1一端接入电源、另一端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的集电极连接有二极管D1并与二极管D1的正极连接，二极管D1负极与脉冲输出控制电路4连接，二极管D1的负极通过充电电容E1接地并通过第三电阻R3与第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2的基极通过第二电阻R2与MCU控制器1的DIS_P端脚连接。本电路升压部分采用自举原理，当MCU控制器1的PUMP端脚输出高时，第一三极管Q1导通，电源VCC通过电感L1对地放电，其中二极管D1为防止电容E1端电压倒流，由于是直流电电感上的电流以一定的比例线性增加，随着电流增加，电感L1里面存储能量；当MCU控制器1的PUMP端脚输出低时，第一三极管Q1截止，由于电感L1的电流保持特性，流经电感L1的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感L1只能通过新电路放电，即电感L1开始给电容E1充电， 电容E1两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了，升压完毕。MCU控制器1的DIS_P端脚平时为低电平，第二三极管Q2截止，当不需要升压时或者需要降低升压电平时，MCU控制器1的DIS_P端脚输出高电平，第二三极管Q2导通，电容E1端电压通过第二三极管Q2进行放电。
进一步，本实施例的脉冲输出控制电路3可采用图4的电路结构，即包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6和第七三极管Q7，第四三极管Q4、第五三极管A5、第六三极管A6和第七三极管Q7的基极分别通过第六电阻R6、第五电阻R5、第八电阻R8和第七电阻R7与MCU控制器1的M-2端脚、M-0端脚、M-3端脚和M-1端脚连接，第五三极管Q5和第七三极管Q7的发射极与升压控制电路2的输出端连接，第五三极管Q5的集电极与第四三极管Q4的发射极连接并同时与电极片连接，第七三极管Q7的集电极与第六三极管Q6的发射极连接并同时与电极片的另一端连接，第四三极管Q4和第六三极管Q6的集电极同时与生物电反馈电路4连接。本电路的脉冲控制端为MCU控制器1的M-0,M-1,M-2,M-3端脚，平时全部输出高电平，所有三极管截止，当需要正向脉冲时，将M-0端脚，M-3端脚输出低，M-1端脚，M-2端脚输出高，第五三极管Q5，第六三极管Q6导通，第四三极管Q4，第七三极管Q7截止，升压后的电流通过第五三极管Q5输入给电极片，随后进入人体负载，故在人体身上产生正向脉冲，在从第六三极管Q6反馈回到生物电反馈电路；当需要反向脉冲时，将M-1端脚、M-2端脚输出低，M-0端脚、M-3端脚输出高，第四三极管Q4、第七三极管Q7三极管导通，第五三极管Q5、第六三极管Q6截止，电流通过第四三极管Q4输入给电极片，随后进入人体负载，第七三极管Q7将信号传递给生物电反馈电路，其在人体身上产生反向脉冲，而从实现脉冲的有效控制。
进一步，本实施例的生物电反馈电路4可采用图5所示的电路结构，包括第十一电阻R11和第四电阻R4，第十一电阻R11一端接地、另一端同时与第四电阻R4和脉冲输出控制电路3连接，第四电阻R4另一端通过第一电容C1接地并与MCU控制器1的B-DET端脚连接。本电路主要用于对人体反馈的生物电进行整体反馈回MCU控制器1，其具体工作时，即将脉冲输出控制电路3输入的信号，经第十一电阻R11后产生电压差，然后经第四电阻R4，第一电容C1进行RC滤波后，形成有效稳定电压，提供给到MCU控制器1做AD检测。
进一步，本实施例加热控制电路5可采用如图6所示的电路结构，即包括第三三极管Q3和第八三极管Q8，第三三极管Q3的基极通过第十电阻R10接地并通过第九电阻R9与MCU控制器1的HEAT端脚连接，第三三极管Q3的集电极与第八三极管Q8的基极连接，第八三极管Q8的发射极接入电源，第八三极管Q8的集电极与加热片连接，加热片的另一端通过自恢复保险丝F1接地。本电路中的温度控制端口B3,B4接加热片，平时MCU控制器1的HEAT端脚为低电平，第三三极管Q3截止，第十电阻R10的作用是，为防止MCU控制器1上电时IO口电位不稳定，进而为确保第三三极管Q3截止。其第三三极管Q3截止后因第八三极管Q8处的基极为高，因此第八三极管Q8同样截止，VCC电源被断开，加热片无法工作，当需要加热时，当MCU控制器1的HEAT端脚输出高电平，第三三极管Q3导通，带动第八三极管Q8导通，VCC电压经第八三极管Q8加载在加热片两端，加热片正常工作。通过MCU控制器1控制HEAT端脚的高低电平时间，便可以有效控制加热片的工作时间，从而控制加热温度。同时为了防止加热片短路导致大电流，特增加自恢复保险丝F1，平时自恢复保险丝F1为低阻，当工作电流太大时，F1变成阻值急剧增加，限制工作电流，而从达到保护作用。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，其特征在于：包括MCU控制器、升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，所述MCU控制器分别连接升压控制电路、脉冲输出控制电路、生物电反馈电路以及加热控制电路，所述脉冲输出控制电路通过电极片向人体负载输入安全范围内的电脉冲，所述生物电反馈电路通过采集人体电阻、电压、电流、频率中的一项或多项电参数来反馈给MCU控制器，所述MCU控制器根据反馈的参数不同来通过加热控制电路控制加热片的加热时长，以便达到温度的高低控制。
2.如权利要求1所述的一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，其特征在于：所述升压控制电路包括电感、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极通过第一电阻与MCU控制器的PUMP端脚连接，所述电感一端接入电源、另一端与第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极连接有二极管并与二极管的正极连接，所述二极管负极与脉冲输出控制电路连接，所述二极管的负极通过充电电容接地并通过第三电阻与第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极通过第二电阻与MCU控制器的DIS_P端脚连接。
3.如权利要求1所述的一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，其特征在于：所述脉冲输出控制电路包括第四三极管、第五三极管、第六三极管和第七三极管，所述第四三极管、第五三极管、第六三极管和第七三极管的基极分别通过第六电阻、第五电阻、第八电阻和第七电阻与MCU控制器的M-2端脚、M-0端脚、M-3端脚和M-1端脚连接，所述第五三极管和第七三极管的发射极与升压控制电路的输出端连接，所述第五三极管的集电极与第四三极管的发射极连接并同时与电极片连接，所述第七三极管的集电极与第六三极管的发射极连接并同时与电极片的另一端连接，所述第四三极管和第六三极管的集电极同时与生物电反馈电路连接。
4.如权利要求1所述的一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，其特征在于：所述生物电反馈电路包括第十一电阻和第四电阻，所述第十一电阻一端接地、另一端同时与第四电阻和脉冲输出控制电路连接，所述第四电阻另一端通过第一电容接地并与MCU控制器的B-DET端脚连接。
5.如权利要求1所述的一种基于生物电反馈的智能加热调节的理疗仪，其特征在于：所述加热控制电路包括第三三极管和第八三极管，所述第三三极管的基极通过第十电阻接地并通过第九电阻与MCU控制器的HEAT端脚连接，所述第三三极管的集电极与第八三极管的基极连接，所述第八三极管的发射极接入电源，所述第八三极管的集电极与加热片连接，所述加热片的另一端通过自恢复保险丝接地。
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