CN113877062A - 基于中医腧穴按摩理论的ems电刺激面膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，包括面膜；所述面膜由肌肉痉挛检测层和面部热敷加热层内、外叠置构成；肌肉痉挛检测层，用于对面部穴位按摩；肌肉痉挛检测层上设置有阵列电极，阵列电极由多个电极按照面部穴位布置；面部热敷加热层，用于加热面膜，以实现对面部的热敷；面膜上设置有基于单片机的控制单元，控制单元包括肌电信号测量单元、电极刺激单元、热敷单元和通信单元；肌电信号测量单元，用于采集面部肌电信号并发送给单片机；电极刺激单元，用于接收单片机指令，控制阵列电极中的一个或多个电极对面部穴位进行电刺激。本发明全性高、舒适性好、结构可靠、功能性强。
Description
技术领域
本发明涉及面部保健按摩装置，尤其是涉及一种基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜。
背景技术
目前，市售的面部保健按摩有气压眼部按摩仪、机械眼部按摩仪、EMS+热敷按摩仪等。气压眼部按摩仪是在其内部内置气泵，通过充气、放气实现挤压从而完成眼部按摩；由于功能简单成本低，为目前市场上主流的眼部按摩实现方式，但是其按摩只能起到少许的按摩效果，对于面部其他穴位难以精准按摩且噪音大。机械眼部按摩仪是利用马达的旋转来对眼周对应穴位做按摩，理论上讲比气压眼部按摩仪精准，但是这种机械按摩穴位造成机体的笨重且制造成本高昂，控制不好还会产生危险，同样存在噪音大的问题。EMS+热敷按摩仪（EMS，英文全称Electric Muscle Stimulation，肌肉神经电刺激），往往需要笨重的外壳以及繁杂的结构，而且每个人脸上的穴位都会有差异，无法满足脸部个性化的需求，且无法实现人机交互特点。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，实现安全性高、舒适性好、结构可靠、功能性强。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，包括面膜；所述面膜由肌肉痉挛检测层和面部热敷加热层内、外叠置构成；
所述肌肉痉挛检测层，用于对面部穴位按摩；肌肉痉挛检测层上设置有阵列电极，所述阵列电极由多个电极按照面部穴位布置；
所述面部热敷加热层，用于加热面膜，以实现对面部的热敷；
面膜上设置有基于单片机的控制单元，所述控制单元包括肌电信号测量单元、电极刺激单元、热敷单元和通信单元；
所述肌电信号测量单元，用于采集面部肌电信号并发送给单片机，以供所述单片机判断面部是否发生痉挛；
电极刺激单元，用于接收单片机指令，控制阵列电极中的一个或多个电极对面部穴位进行电刺激；
所述通信单元，用于实现单片机与上位机的交互通信。
进一步地，所述阵列电极由十六个电极组成的4×4阵列电极，十六个所述电极分为八个电极对，每个所述电极对分别对应面部的太阳穴、阳白穴、攒竹穴、鱼腰穴、球后穴、承泣穴、睛明穴、四白穴布置在所述肌肉痉挛检测层上。
进一步地，所述肌肉痉挛检测层包括至少两个肌电信号测量电极片，至少两个所述肌电信号测量电极片分别布置在对称于面部纵向中线两侧的所述肌肉痉挛检测层上；肌电信号测量电极片的采样信号输出端经A/D转换模块与所述单片机数字信号输入端连接。
进一步地，所述电极刺激单元包括恒流源模块、阵列电极控制模块和所述阵列电极；
所述恒流源模块，用于接收单片机的反馈控制信号，通过所述阵列电极控制模块来控制阵列电极输出的脉冲刺激电流值，并通过采样电阻将所述脉冲刺激电流值输出给单片机；单片机将输入的所述脉冲刺激电流值与给定值进行比较，计算二者误差并通过PID算法，实时调整恒流源模块向阵列电极输出的脉冲刺激电流值；
阵列电极控制模块，用于控制阵列电极中每个所述电极对的导通和极性。
进一步地，所述面部热敷加热层采用LED灯发射的660nm红色可见光波进行面膜的加热，以实现热敷功能。
本发明优点体现在以下方面：
1、通过面部阵列的 EMS 电极片，可根据视觉识别后得到的穴位数据去指导使用者，从而精确地进行穴位刺激。
2、通过光耦合双向可控硅与电源隔离，实现人体电刺激操作时的电气安全隔离，并通过过流保护电路、脉宽限制电路和脉宽检错电路，结合底层硬件保护和上层脉宽检错电路的双重安全保护，进一步提高了刺激器的安全系数。
3、通过肌电测量电极片采集肌电信号，并进行A/D转换输送给单片机进行检测，当检测到使用者面部出现即将痉挛的肌电信号时，即可紧急停止电刺激。
4、采用LED灯发射的660nm红色可见光波进行面膜的加热，以实现热敷功能，将热敷与电刺激结合，加快血液循环，提升了治疗效果。
5、通过蓝牙通讯模块和基于 Android 系统的人机交互界面即小程序，实现了刺激脉冲幅值、频率、脉宽和时间可以自由调节。
附图说明
图1是本发明所述面膜的结构示意图。
图2是本发明所述面膜由肌肉痉挛检测层的结构示意图。
图3是本发明所述面部热敷加热层的结构示意图。
图4是本发明的电路原理框图。
图5是本发明所述热敷模块的电路原理图。
图6是本发明所述恒流源模块的电路原理图。
图7是本发明所述电极阵列控制模块的电路原理图（图中示出了一个阵列电极）。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。
另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-3所示，本发明所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，包括面膜1；面膜由肌肉痉挛检测层2和面部热敷加热层3内、外叠置构成。
肌肉痉挛检测层2，用于对面部穴位按摩；肌肉痉挛检测层2上设置有4×4阵列电极，阵列电极中的十六个电极4按照面部穴位布置，电极4采用硅胶材质，能够有效吸附皮肤，完成EMS电刺激面膜在皮肤上的固定。
面部热敷加热层3，用于加热面膜1，以实现对面部的热敷；加热采用布置在面部热敷加热层3上的LED灯珠串5，通过发射的660nm红色可见光波进行面膜的加热，以实现热敷功能。
如图1、4所示，面膜1上设置有基于单片机MCU（型号：STM32-F103C8T6）的控制单元6，控制单元6包括肌电信号测量单元7、电极刺激单元8、热敷单元9和通信单元10。
肌电信号测量单元7，用于采集面部肌电信号并发送给单片机MCU，以供单片机MCU判断面部是否发生痉挛；测量电极片采用两个干电极导联的形式，无需导电凝胶即可得到良好的信号质量，具有非侵入性、使用简单方便等优点。两个测量电极片分别布置在对称于面部纵向中线两侧的肌肉痉挛检测层2上；两个测量电极片将测量得到的模拟电压信号经A/D转换模块转换为数字信号发送给单片机MCU进行处理。
如图4所示，电极刺激单元8，用于接收单片机MCU指令，控制阵列电极中的一个或多个电极4对面部穴位进行电刺激；电极刺激单元8包括恒流源模块、DC/DC升压模块、过流保护膜膜块、阵列电极控制模块和所述阵列电极。
恒流源模块，用于接收单片机MCU的反馈控制信号，通过阵列电极控制模块来控制阵列电极输出的脉冲刺激电流值，并通过采样电阻将脉冲刺激电流值输出给单片机MCU；单片机MCU将输入的脉冲刺激电流值与给定值进行比较，计算二者误差并通过PID算法，实时调整恒流源模块向阵列电极输出的脉冲刺激电流值。
如图6所示，单片机MCU将阵列电极输出的脉冲刺激电流信号经D/A转换后，经分压电阻R2、R3分压和滤波电容C1滤波输出给集成运算放大器U2（型号：LM324）同相端，集成运算放大器U2输出端经限流电阻R4与三极管Q2基极连接，控制三极管Q2的导通与截止。
三极管Q2集电极与H桥换向电路连接，通过三极管Q2的导通与截止来控制阵列电极输出的脉冲刺激电流大小。
H桥换向电路由三极管Q3、Q4、Q5、Q6组成，通过控制H桥换向电路的输入电压（即A点与B点之间的电压）来控制阵列电极输出的脉冲刺激电流极性；三极管Q2发射极与集成运算放大器U2反相端连接，并通过采样电阻R5连接地；采样电阻R5的采样电压（采样电阻R5高电位端）与经脉宽检错输出给单片机MCU，单片机MCU将输入的脉冲刺激电流值与给定值进行比较，计算二者误差并通过PID算法，实时调整恒流源模块向阵列电极输出的脉冲刺激电流值。
DC/DC升压模块，用于将直流电压升至设定的电压值，以满足刺激电流的需要；DC/DC升压模块选用开关电源芯片（型号：mc64063a），该芯片专用于直流-直流变换器控制部分,片内包含有温度补偿带隙基准源，内置有大电流的电源开关，能够控制的开关电流达到1.5A，内部线路包含有参考电压源、振荡器、转换器、逻辑控制线路和开关晶体管，并且体积很小方便集成于便携产品之中，能够很好的满足本产品的需要。
过流保护膜膜块，用于当恒流源模块输出电流过大时断开，以保护阵列电极控制模块。
阵列电极控制模块，用于控制4×4阵列电极中每个电极对的导通和极性；十六个电极4分为八个电极对，每个极对分别对应人体面部的太阳穴、阳白穴、攒竹穴、鱼腰穴、球后穴、承泣穴、睛明穴、四白穴布置在所述肌肉痉挛检测层上。
如图7所示，给出了一个阵列电极的电路原理图，共四个电极4.1、4.2、4.3、4.4；每个电极的正、负极两端分别通过一个光耦合双向可控硅VS（型号：MOC3083SR2M）开关与恒流源模块的A点和B点连接，因此，通过控制光耦合双向可控硅VS开关的通、断就可以选择任意一组电极通电、 断电。
控制十六个电极4需要三十二路信号线来控制三十二个光耦合双向可控硅VS，因此采用八位串行输入、串行或并行输出移位寄存器U3（型号：74HC595）扩展，该移位寄存器U3驱动LED时，占用的I/O口线较少，而且可以级联。
热敷单元9，通过单片机MCU控制改变面膜1上LED灯珠串5两端的电压来实现温度的调节从而达到温度调节的效果。
如图5所示，热敷模块由集成运算放大器U1（型号：LM324）和三极管Q1（型号：MMBT3906）构成；集成运算放大器U1同相端用于接收单片机MCU输出的预设电压信号，其输出端与通过限流电阻R1与三极管Q1基极连接，LED灯珠串5正极接5V直流电源，负极接三极管Q1发射极，通过三极管Q1的放大作用控制LED灯珠串5两端电压；同时，集成运算放大器U1还具有隔离作用，以防止电流过大而烧坏单片机MCU。
通信单元10，由蓝牙模块（型号：HC05）与上位机交互通讯，上位机可以使用智能手机或其他无线终端设备，在智能手机上显示人机交互界面，用户可以通过操作智能手机来控制蓝牙模块输出信号，实现相应的功能。
Claims (5)
1.一种基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，包括面膜，其特征是：所述面膜由肌肉痉挛检测层和面部热敷加热层内、外叠置构成；
所述肌肉痉挛检测层，用于对面部穴位按摩；肌肉痉挛检测层上设置有阵列电极，所述阵列电极由多个电极按照面部穴位布置；
所述面部热敷加热层，用于加热面膜，以实现对面部的热敷；
面膜上设置有基于单片机的控制单元，所述控制单元包括肌电信号测量单元、电极刺激单元、热敷单元和通信单元；
所述肌电信号测量单元，用于采集面部肌电信号并发送给单片机，以供所述单片机判断面部是否发生痉挛；
电极刺激单元，用于接收单片机指令，控制阵列电极中的一个或多个电极对面部穴位进行电刺激；
所述通信单元，用于实现单片机与上位机的交互通信。
2.根据权利要求1所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，其中：所述阵列电极由十六个电极组成的4×4阵列电极，十六个所述电极分为八个电极对，每个所述电极对分别对应面部的太阳穴、阳白穴、攒竹穴、鱼腰穴、球后穴、承泣穴、睛明穴、四白穴布置在所述肌肉痉挛检测层上。
3.根据权利要求1或2所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，其中：所述肌肉痉挛检测层包括至少两个肌电信号测量电极片，至少两个所述肌电信号测量电极片分别布置在对称于面部纵向中线两侧的所述肌肉痉挛检测层上；肌电信号测量电极片的采样信号输出端经A/D转换模块与所述单片机数字信号输入端连接。
4.根据权利要求1或2所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，其中：所述电极刺激单元包括恒流源模块、阵列电极控制模块和所述阵列电极；
所述恒流源模块，用于接收单片机的反馈控制信号，通过所述阵列电极控制模块来控制阵列电极输出的脉冲刺激电流值，并通过采样电阻将所述脉冲刺激电流值输出给单片机；单片机将输入的所述脉冲刺激电流值与给定值进行比较，计算二者误差并通过PID算法，实时调整恒流源模块向阵列电极输出的脉冲刺激电流值；
阵列电极控制模块，用于控制阵列电极中每个所述电极对的导通和极性。
5.根据权利要求1或2所述基于中医腧穴按摩理论的EMS电刺激面膜，其中：所述面部热敷加热层采用660nm红色可见光波进行面膜的加热，以实现热敷功能。
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