CN114618082A - 用于电刺激和电场治疗的设备及其电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗仪器技术领域，具体涉及用于电刺激和电场治疗的设备及其电路，该电路包括直流单元，用于向交直流单元提供基准电压；交直流单元，分别与控制器以及电极连接；反馈单元，分别与所述交直流单元以及控制器连接，用于将所述交直流单元的电信号反馈至所述控制器；所述控制器，用于当所述电路工作在用于电刺激的第一模式时基于所述电信号调整所述基准电压的大小；还用于当所述电路工作在用于电场治疗的第二模式时基于所述电信号调整所述交直流单元的驱动信号。依据用于电刺激和电场治疗的电路工作模式的不同所调整的对象不同，保证了高精度的电流控制，从而实现电流控制精度较高的头部和肌肉电刺激以及电场治疗应用。

Description

用于电刺激和电场治疗的设备及其电路

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，具体涉及用于电刺激和电场治疗的设备及其电路。

背景技术

电刺激和电场治疗设备采用生物相容性材料对电刺激和电场治疗电路以及植入电池等进行封装，经过无线充电或供电方式，再配以合适的电极，可以进行植入式电刺激或电场治疗；采用一般医用材料进行封装，配以合适的电极，作为体外便携可穿戴设备，可以进行肌肉运动康复训练或电场治疗肿瘤等其他相关医疗用途。现有的设备一般采用有线神经肌肉刺激或各类电场治疗仪器，影响正常活动。因此出现了无线便携式治疗仪，但是由于考虑到便携式对电路的设计的影响，导致其电流精度偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于电刺激和电场治疗的设备及其电路，以解决电流精度偏低的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种用于电刺激和电场治疗的电路，包括：

直流单元，用于向交直流单元提供基准电压；

交直流单元，分别与控制器以及电极连接；

反馈单元，分别与所述交直流单元以及控制器连接，用于将所述交直流单元的电信号反馈至所述控制器；

所述控制器，用于当所述电路工作在用于电刺激的第一模式时基于所述电信号调整所述基准电压的大小；还用于当所述电路工作在用于电场治疗的第二模式时基于所述电信号调整所述交直流单元的驱动信号。

本发明实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，依据电路工作模式的不同所调整的对象不同，即，针对不同的工作模式分别对基准电压的大小以及驱动信号进行调整，使得控制器能够针对工作模式进行相应的控制策略的调整，其中，对于基准电压的调整适用于小电流的工作模式，而对于驱动信号的调整适用于大电流的工作模式，保证了高精度的电流控制，从而实现高电流控制精度的头部和肌肉电刺激以及电场治疗应用，扩大了该电路的应用范围。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述反馈单元包括：

第一反馈模块，具有电信号支路以及运算放大器支路，所述电信号支路与所述交直流单元连接，所述运算放大器支路分别与所述电信号支路以及所述控制器连接；

第二反馈模块，具有电流检测件，用于测量所述电信号并将所述电信号反馈给所述控制器。

本发明实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，采用两种不同的反馈模块对应于不同的工作模式，针对于小电流模式，采用运算放大器支路的方式进行比较，从而对基准电压的大小进行调整，提高了基准电压的调整精度，从而提高了该电路的控制精度。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述电信号支路包括：

第一可控开关，分别与所述交直流单元以及所述运算放大器支路连接；

电阻，第一端与所述第一可控开关连接，所述电阻的第二端接地，所述第一端与所述运算放大器支路连接。

本发明实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，通过第一可控开关与电阻的形式实现电信号的反馈，简化了电路结构，从而减少了该电路的体积。

结合第一方面二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述第一反馈模块还包括：

第二可控开关，与所述电信号支路并联，所述控制器用于基于所述电路的工作模式控制所述第二可控开关的动作。

本发明实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，通过第二可供开关对电信号支路的工作状态进行控制，使得交直流单元能够正常接地。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述直流单元包括：

电源模块；

电压调整模块，所述电压调整模块的输入端与所述电源模块连接；所述电压调整模块的输出端与所述交直流单元连接，用于提供所述基准电压；所述电压调整模块的控制端与所述控制器连接。

本发明实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，通过电压调整模块对基准电压进行调整，简化了基准电压的调整方式。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述交直流单元包括：

驱动模块，与所述控制器的第一端以及第二端连接，所述第一端与所述第一模式对应，所述第二端与所述第二模式对应；

隔离模块，用于连接所述驱动模块与对应的可控模块；

可控模块，分别与所述直流单元、所述电极以及所述反馈单元连接。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述隔离模块为光电隔离模块。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种电刺激和电场治疗设备，包括：

设备本体；

本发明第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的用于电刺激和电场治疗的电路，所述电路设置在所述设备本体内；

电极，与所述用于电刺激和电场治疗的电路的交直流单元连接。

本发明实施例提供的电刺激和电场治疗设备，依据电路工作模式的不同所调整的对象不同，即，针对不同的工作模式分别对基准电压的大小以及驱动信号进行调整，使得控制器能够针对工作模式进行相应的控制策略的调整，其中，对于基准电压的调整适用于小电流的工作模式，而对于驱动信号的调整适用于大电流的工作模式，扩大了该电刺激和电场治疗设备的应用场景。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述电刺激和电场治疗设备还包括：

设置单元，与所述控制器，所述设置单元用于确定所述用于电刺激和电场治疗的电路的工作模式。

本发明实施例提供的电刺激和电场治疗设备，通过提供设置单元便于用户对该电刺激和电场治疗设备的工作模式进行设置而不需要借助其他设备。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述设置单元为无线通信设备，与所述控制器无线通信连接。

本发明实施例提供的电刺激和电场治疗设备，通过无线通信的方式对工作模式进行设置，设置方式简单，可以实现远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的用于电刺激和电场治疗的电路的结构框图；

图2是根据本发明实施例的用于电刺激和电场治疗的电路的结构框图；

图3是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的结构框图；

图4是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制装置的结构框图；

图8是根据本发明实施例的电子设备的硬件结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

本发明实施例提供了一种用于电刺激和电场治疗的电路，如图1所示，包括直流单元61、交直流单元63、反馈单元64以及控制器62。其中，直流单元61与交直流单元63连接，用于向交直流单元63提供基准电压；反馈单元64分别与交直流单元63以及控制器62连接，该反馈单元64用于将交直流单元63的电信号反馈给控制器62；控制器62用于基于电路的工作模式以及电信号分别对交直流单元的基准电压以及驱动信号进行调整。

具体地，直流单元61不仅为交直流单元63提供基准电压，还可以为该电路的其他用电电路提供直流电压。其中，直流单元61为DC-DC转换单元，用于将输入的电池电压转换为至少一种等级的直流电压，转换后的直流电压用于提供基准电压以及其他用电电路的所需电压。例如，该电路中包括有可充电电源，该可充电电源与DC-DC转换单元连接，向DC-DC转换单元提供直流电源。

交直流单元63为DC-AC电路，可以采用全桥电路或半桥电路等逆变电路设计，在此对其具体结构并不做任何限定。该交直流单元63分别与控制器以及电极连接，其中，控制器用于提供交直流单元63的驱动信号，当电路工作在第一模式时，该控制器还用于调整交直流单元63的基准电压设定值的大小。

需要说明的是，用于电刺激的第一模式为小电流模式，用于电场治疗的第二模式为大电流模式。具体地，在电路的控制器中内置有各种电刺激的功能，各个电刺激功能均对应有相应的模式，例如，功能A以及功能B对应于第一模式，功能C对应于第二模式。可选地，在第一模式和/或第二模式中，还根据强度不同分为第一档、第二档等等。具体每种模式所划分的档位的数量以及档位之间的关系，可以根据实际需求进行设置，在此对其并不做任何限定。第一模式以及第二模式所提供的刺激电流的范围不同，第一模式提供的刺激电流的电流范围较小，因此，也可以将其称之为小电流模式；第二模式提供的刺激电流的电流范围较大，因此，也可以将其称之为大电流模式。

在小电流模式下，由于刺激电流较小，因此控制器通过对第一比较基准值进行调整，与之配合对交直流单元的基准电压进行调整，使得交直流单元输出的刺激电流能够满足用户设置的需求。在大电流模式下，通过基于电信号的大小对交直流单元的驱动信号进行调整，实现对流过电极的脉冲电流的幅值的闭环控制。

反馈单元64是用于将交直流单元63的电信号反馈给控制器62，该电信号可以是交直流单元63的刺激电流等等。例如，可以在电极附近设置电流检测件，将电流检测件的检测结果反馈给控制器62；或者，针对工作模式的不同，设置不同的反馈单元64，具体地，对于第一模式下，可以通过运算放大器支路的方式进行刺激电流的比较；对于第二模式下，可以用电流检测件进行采集，并将采集结果发送至控制器62进行比较。关于反馈单元64的具体电路结构将在下文中进行详细描述。

控制器62可以任意具有数据处理功能的器件，例如，单片机、FPGA等等。关于控制器62的具体型号的选择，是依据实际需求进行的，在此对其并不做任何限定。

本实施例提供的用于电刺激和电场治疗的电路，依据电路工作模式的不同所调整的对象不同，即，针对不同的工作模式分别对基准电压的大小以及驱动信号进行调整，使得控制器能够针对工作模式进行相应的控制策略的调整，其中，对于基准电压的调整适用于小电流的工作模式，而对于驱动信号的调整适用于大电流的工作模式，扩大了该电路的应用场景。

在本实施例的一种可选实施方式中，该反馈单元包括第一反馈模块以及第二反馈模块。其中，第一反馈模块与第一模式对应，第二反馈模块与第二模式对应。控制器62在确定出电路的当前工作模式时，控制相应的引脚工作并接收反馈单元对应的第一反馈模块或第二反馈模块反馈的电信号。

例如，第一反馈模块与控制器62的第一引脚连接，第二反馈模块与控制器62的第二引脚连接。当控制器62确定出电路的当前工作模式为第一模式时，控制器62控制第一引脚工作且第二引脚不工作，接收第一反馈模块反馈的电信号。此时，第二反馈模块也可以进行电信号的采集，但是控制器62并不采用该第二反馈模块采集的结果；或者，控制器62直接控制第二反馈模块不工作，只有第一反馈模块工作。

当控制器62确定出电路的当前工作模式为第二模式时，控制器62控制第二引脚工作且第一引脚不工作，接收第二反馈模块反馈的电信号。此时，第一反馈模块也可以进行电信号采集，但是控制器62并不采用该第一反馈模块采集的结果；或者，控制器62直接控制第一反馈模块不工作，只有第二反馈模块工作。

具体地，第一反馈模块具有电信号支路以及运算放大器支路，电信号支路与交直流单元连接，运算放大器支路分别与电信号支路以及控制器连接。如图2所示，其中，电信号支路97用于将交直流单元的电信号传输至运算放大器支路90。电信号支路97采用电阻分压的方式进行电信号采集，也可以采用其他方式进行电信号采集。

运算放大器支路90用于连接电信号支路97与控制器22，运算放大器支路90用于将电信号支路97采集的电信号与控制器22中基于当前工作模式预置的电信号标准值进行比较，实现恒流控制。电路中的实际电流通过电阻19采样，并经隔离20，通过稳压25和滤波33后，反馈给控制器22。控制器22基于实际电流采样反馈结果调整交直流单元的基准电压。在第一模式下，控制器22输出的驱动信号不会随着电信号的变化而变化，其是依据第一模式的设置参数输出驱动信号的。即，基本脉冲的电流幅度由运算放大器21的正负输入端决定，基本脉冲的正脉冲和负脉冲持续时间由控制器22根据第一模式的设置参数确定。

进一步地，如图2所示的电路，除了可以提供基本脉冲波形之外，还可以实现基本波形的低频调制，实现各种波形组合。其中，基本波形的基本频率可以是中频或高频。通过对中频或高频波形进行低频调制，实现对中频或高频波形的局部放大。例如，在图2所示电路中，在第一模式下，通过调整控制器22的DA端输出的第一比较基准值的大小，即可调整输出脉冲波形的幅值；通过调整控制器22输出脉冲的持续时间，即可调整输出脉冲波形的时间。在第二模式下，根据调整电流闭环运算33的结果，调整驱动脉冲的占空比，即可实现对输出脉冲波形幅度的调整，调整控制器22输出脉冲的持续时间，即可调整输出脉冲波形的时间。对上述基本波形，进行低频调制，可以实现方波交流脉冲等各类基本波形的低频调制。

第二反馈模块具有电流检测件，用于测量交直流单元的电信号并将该电信号反馈给控制器。如图2所示，交直流单元连接有两个电极，电极1以及电极2，可以在这两个电极附近设置电流检测件，以检测刺激电流。其中，电流检测件可以是霍尔元件，也可以是电流互感器等等，在此对其并不做任何限定，具体根据实际需求进行选择即可。如图2所示，第二反馈模块中电流检测件对交直流单元的电信号进行采集之后，经过隔离30以及整流滤波32处理后反馈至控制器。控制器在内部对电信号进行闭环运算，输出两路带死区的驱动信号。

在控制器中内置有与第二模式的设置参数对应的电信号标准值，第二反馈模块将采集到的电信号反馈给控制器，控制器将该电信号与电信号标准值进行比较，并根据比较结果进行闭环计算，依据结果对驱动信号进行调整。具体地，在第二模式下，交直流单元的基准电压保持不变，其是依据第二模式的设置参数确定的。且，控制器对驱动信号根据闭环运算结果进行控制调节，基于第二反馈单元采集的电信号与第二模式的设置参数确定的电流信号标准值，进行电流闭环运算，根据运算结果对驱动信号进行调整。

采用两种不同的反馈模块对应于不同的工作模式，针对于小电流模式，采用运算放大器支路的方式进行脉冲恒流控制，然后确定与第一比较基准值，即基本脉冲电流幅度相匹配的基准电压，对对基准电压的大小进行调整，提高了基准电压和刺激电流的匹配程度，从而提高了该电刺激和电场治疗设备的整体效率。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图2所示，电信号支路97包括第一可控开关18以及电阻19。第一可控开关分别与交直流单元以及运算放大器支路连接，电阻的第一端与第一可控开关连接，第二端接地，且第一端与运算放大器支路连接。通过第一可控开关与电阻的形式实现第一工作模式得选择和电信号的反馈，在小电流的时候，电流控制精度较高，同时简化了电路结构。

当电路工作在第一模式时，如图2所示，控制器22控制第一可控开关18导通，通过电阻19分压采样，将电阻的电信号反馈给运算放大器支路90，运算放大器支路90对其进行隔离处理之后，将处理后的电信号与控制器22的DA引脚输出的电信号标准值进行比较，实现基本脉冲的恒流控制。将电阻19电压采样结果经过20隔离，进行稳压25及滤波23之后反馈给控制器22的AD引脚。控制器22在接收到实际电流采样结果之后，基于此结果调整基准电压的大小与之相对应，确保能够输出期望的实际电流值。设备工作过程中，实时根据实际电流采样结果进行判断，如果电流输出能力不够，增加基准电压的值；如果基准电压大于对应的实际电流值需求，则降低基准电压。

如图2所示，运算放大器支路90包括运算放大器21、隔离20、稳压25以及滤波23。具体地，运算放大器21的正极与控制器22的DA引脚连接，DA引脚用于输出第一比较基准值；运算放大器21的负极与电流采样19经隔离20连接，用于对基本脉冲进行恒流控制。当第一可控开关18导通，开关管07关闭时，工作在小电流工作模式。当第一可控开关18断开，开关管07导通的时候，工作在大电流工作模式。

在本实施例的一些可选实施方式中，第一反馈模块还包括有第二可控开关，该第二可控开关与电信号支路并联。控制器用于基于电路的工作模式控制第二可控开关的动作。通过第二可供开关对电信号支路的工作状态进行控制，使得交直流单元能够正常接地。

如图2所示，当电路处于第一模式时，控制器22控制第二可控开关07断开，电信号支路工作，以采集交直流单元的电信号并反馈至运算放大器支路90。当电路处于第二模式时，控制器22控制第二可控开关07导通，电信号支路被短路，此时交直流单元接地26。

在本实施例的一些可选实施方式中，直流单元包括电源模块以及电压调整模块。其中，电压调整模块的输入端与电源模块连接，输出端与交直流单元连接，用于提供基准电压；电压调整模块的控制端与控制器连接。通过电压调整模块对基准电压进行调整，简化了基准电压的调整方式。

该直流单元的具体工作原理为：电源模块用于输出至少一种等级的直流电压，这些直流电压用于给电路中的其他用电电路提供工作电源。直流单元中有一路输出电压与电压调整模块连接，该电压调整模块在控制器的控制下，调整其输出电压的大小，该电压调整模块的输出电压即为交直流单元的基准电压。电压调整模块可以是可变电阻，或数字电位器，等等。

在本实施例的一些可选实施方式中，交直流单元包括驱动模块、隔离模块以及可控模块。其中，驱动模块分别与控制器的第一端以及第二端连接，第一端与第一模式对应，第二端与第二模式对应。当然，第一端与第二端可以是相同的，也可以是不同的，具体依据实际需求进行设置。

隔离模块用于连接驱动模块与对应的可控模块，用于实现驱动模块与可控模块的隔离。该隔离模块可以采用光电隔离，或其他方式的隔离，在此对其并不做任何限定。进一步地，在1VB电压较低的情况下，无需隔离模块。

可控模块分别与直流单元、电极以及反馈单元连接，其中，直流单元用于向可控模块提供基准电压；电极分别与目标对象连接，用于对目标对象进行刺激施加；反馈单元用于将可控模块的电信号反馈至控制器。

如上文所述，该交直流单元可以是全桥电路，或半桥电路等等。以全桥电路为例，如图2所示，驱动模块包括左驱动27以及右驱动28，左驱动27以及右驱动28分别包括两个驱动，每个驱动对应于一个隔离。其中，在图2中交直流单元除了包括驱动模块以外，还包括有可控单元29，该可控单元29中包括有开关管1-开关管4以及两个电极等等。

如图2所示，直流单元的电压由目标对象的负载和脉冲强度共同决定，为保证有足够大的电流施加到目标对象上，在大电流应用场景甚至需要设计最高近百伏的升压电路。其中，Boost升压电路是一种直流升压电路，一般由开关器件、二极管、电感和电容组成。

交直流单元采用全桥电路设计，用于实现输出正负完全对称的双极性波形，施加到图2所示的电极1以及电极2，作用于目标对象。当开关管2、3、4以及5均断开时，没有电流进入电极；当开关管2以及3闭合，开关管4以及5断开时，流过人体负载的电流方向为电极1至电极2，即11→10；当开关管4以及5闭合，开关管2以及3断开时，流过目标对象的电流方向电极2至电极1，即为10→11。基于此，通过电极施加到目标对象的电流有着双极性的变化。同一桥臂上的开关管2和5或3和4不能同时闭合，此处设计有电源对地短路保护电路。交直流单元由控制器发出的驱动信号6、7、8以及9，分别经光耦隔离12、15、13以及14后，对开关管2、5、4以及3进行驱动控制。驱动信号同桥臂带死区，死区时间根据开关管相关特性确定，驱动设计同时要满足全桥电路浮地特点。

本发明实施例还提供了一种用于电刺激和电场治疗的设备，包括设备本体、用于电刺激和电场治疗的电路以及电极。其中，电路设置在设备本体内，关于其具体结构细节请参见上文所述，在此不再赘述。

电刺激和电场治疗设备可以是植入式的设备，也可以是非植入式的设备，根据具体应用场景的不同，可以选择相应的设备本体。对于植入式应用，可以采用全部设备放入目标对象内，例如，放入颅骨或者类似传统神经刺激器布置位置。与传统植入式神经刺激器电荷平衡不同，真正实现植入式交流各类波形刺激，可为新的疗法研究提供长期植入平台。配以适合电极，可以进行各类交流电刺激和电场治疗。对于非植入式应用，如图3所示，该设备包括两个电极以及设备本体，即，电极01、电极02、壳体03以及壳体04。以目标对象是人体为例，电极01和电极02贴在人体皮肤上，壳体03以及壳体04分别与电极01和电极02连接，壳体03以及壳体04内部为电池和电路。其中，对于电池和电路可以只放到壳体03以及壳体04中一个的内部，也可以均布在两个内部，或者一个里边放电池，一个里边放电路，通过导线05连接。

本实施例提供的电刺激和电场治疗设备，依据电路工作模式的不同所调整的对象不同，即，针对不同的工作模式分别对基准电压的大小以及驱动信号进行调整，使得控制器能够针对工作模式进行相应的控制策略的调整，其中，对于基准电压的调整适用于小电流的工作模式，而对于驱动信号的调整适用于大电流的工作模式，在全电流范围内，电流控制精度都比较高，扩大了该电刺激和电场治疗设备的应用场景。

在本实施例的一些可选实施方式中，电刺激和电场治疗设备的设备本体上可以设置有交互设备，以便于用户进行模式以及参数的设置，其中，交互设备可以是触摸屏、或语音输入等等，在此对其具体实现形式并不做任何显示，可以根据实际需求进行设置。

如图3所示，可以在壳体03的表面设置触摸屏，用户在操作该电刺激和电场治疗设备时，在触摸屏上进行工作模式以及模式参数的设置，以触发该电刺激和电场治疗设备启动相应的工作。

在本实施例的另一些可选实施方式中，在该电刺激和电场治疗设备中还可以设置有设置单元，该设置单元与控制器连接，用于确定用于电刺激和电场治疗的电路的工作模式。通过提供设置单元便于用户对该电刺激和电场治疗设备的工作模式进行设置而不需要借助其他设备。

该设置单元可以是上文所述的交互设备，也可以是内置的通信单元，该通信单元通过与外部设备进行通信连接，以进行工作模式以及模式参数的设置。例如，该设置单元为无线通信设备，与控制器无线通信连接。如图3所示，无线通信设备06与控制器连接。该无线通信设备06可以是遥控器、或其他移动终端，等等。通过无线通信的方式对工作模式进行设置，设置方式简单，可以实现远程控制。

如图3所示，电刺激和电场治疗设备的工作模式以及模式参数的设置，由无线通信设备器07通过无线通信的方式进行设置调节。其中，可以对电刺激和电场治疗设备的内置电池进行充电，结构紧凑，穿戴便携。

该电刺激和电场治疗设备可以工作在两种模式下，即第一模式(小电流模式)以及第二模式(大电流模式)。如图2所示，在第一模式下，控制器基于模式参数确定驱动信号之后，即依据控制需求输出相应的驱动信号，该驱动信号控制的是脉冲的持续时间，并不受交直流单元的电信号影响。同时，控制器基于交直流单元的电信号对交直流单元的基准电压进行调整，以满足控制需求。

在第二模式下，控制器基于模式参数确定交直流单元的基准电压之后，在后续控制过程中，该基准电压保持不变。同时，控制器基于交直流单元的电信号对交直流单元的驱动信号进行调整，以满足控制需求。例如，如图2所示，隔离16采用变压器隔离，设计控制器输出高频调制脉冲，通过驱动27和28隔离后对全桥电路进行控制，输出经过隔离16后，通过滤波17后施加到电极11和10之间的目标对象，滤波电路的设计和脉冲电流的稳态精度相关联。在此模式下，交直流单元的基准电压无需根据参数设置调节，电压设置和脉冲电流输出强度相匹配，效率更高。在第二模式下，通过采样反馈电流，通过图2中隔离30和整流滤波32，送入控制器22，在控制器22中使用闭环控制算法来获得合适的驱动波形35，从端口99送入左驱动27和右驱动28中进行实时控制，以满足恒流控制的需要。两种模式下都可以输出精度较高的各类基本交流波形，以及通过低频调制后的各类波形组合。

根据本发明实施例，提供了一种电刺激和电场治疗设备的控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种用于电刺激和电场治疗设备的控制方法，可用于电刺激和电场治疗的设备的控制器中，图4是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

S11，获取对电刺激和电场治疗设备的当前控制参数的设置结果。

其中，所述当前控制参数包括当前工作模式以及配置参数，所述当前工作模式包括用于电刺激的第一模式或用于电场治疗的第二模式。

当前工作模式包括上文所述的第一模式以及第二模式，即小电流模式以及大电流模式。配置参数为各个模式下的模式参数，如，脉冲强度、脉冲持续时间、调制参数和电流范围等等。每种工作模式下均对应有多种强度以供选择，当确定了某种强度之后，其对应的配置参数也就相应确定。

对于当前控制参数的获取，可以是电刺激和电场治疗设备与用户的交互获得的，也可以是电刺激和电场治疗设备通过与外部设备远程通信获得的，等等，在此对其获取方式并不做任何限定。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述S11可以包括：

(1)获取电刺激和电场治疗设备的模式选择结果，以确定当前工作模式。

(2)获取当前工作模式下配置参数的设置结果，以确定配置参数。

电刺激和电场治疗设备的模式包括但不限于肌肉刺激、经颅刺激、植入模式或软件更新，各个模式对应一种工作模式。一旦确定好了电刺激和电场治疗设备的模式，那么，相应地，就能够确定出电刺激和电场治疗设备的当前工作模式。

电刺激和电场治疗设备提供参数设置功能，通过在外界设备或电刺激和电场治疗设备的提供的交互界面上进行配置参数的设置，即可确定出配置参数。

S12，获取反馈单元反馈的交直流单元的电信号。

反馈单元以及交直流单元的具体结构以及连接方式请参见上文中用于电刺激和电场治疗的电路的具体描述，在此不再赘述。

同样地，对于不同的当前工作模式，采用对应的第一反馈模块或第二反馈模块对交直流单元的电信号进行采集，并将采集到的电信号反馈给电子设备，即上文所述的控制器。

S13，基于当前工作模式、配置参数以及电信号对交直流单元的基准电压或驱动信号进行实时调整。

如上文所述，当电刺激和电场治疗设备的当前工作模式为第一模式时，电子设备基于配置参数以及电信号对交直流单元的基准电压进行实时调整；当电刺激和电场治疗设备的当前工作模式为第二模式时，电子设备基于配置参数以及电信号对交直流单元的驱动信号进行实时调整。这两种调整均为获得预期的恒流脉冲，而脉冲的持续时间，即基本脉冲的正负切换时间，是由工作模式确定的。

进一步地，在第一模式时，电子设备所输出的驱动信号不会随电信号的变化而变化，随电信号变化的为基准电压，电子设备驱动信号的变化决定的是正负脉冲的持续时间；在第二模式时，电子设备所输出的驱动信号是随电信号的变化而变化的，基准电压不变。

关于该步骤具体将在下文中进行详细描述。本实施例提供的电刺激和电场治疗设备的控制方法，针对不同的工作模式采用不同的控制策略，提高了该控制的可靠性。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述控制方法还可以包括：

(1)检测电刺激和电场治疗设备的控制参数是否更新。

(2)当控制参数更新时，将更新后的控制参数确定为当前控制参数。

控制参数的更新可以发生在电刺激的过程中，若用户想要调整工作模式，或配置参数，均可以对其进行更新。电子设备实时检测控制参数是否发生更新，在检测到其发生更新之后，将更新后的控制参数确定为当前控制参数，并及时利用更新后的控制参数对电刺激和电场治疗设备进行控制。

通过实时检测控制参数的更新情况，将最新的控制参数作为当前控制参数，保证了控制的准确性。

在本实施例中提供了一种电刺激和电场治疗设备的控制方法，可用于上述的电刺激和电场治疗设备的控制器中，在当前工作模式为第一模式的情况下，图5是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：

S21，获取对电刺激和电场治疗设备的当前控制参数的设置结果。

其中，所述当前控制参数包括当前工作模式以及配置参数，所述当前工作模式包括用于电刺激的第一模式或用于电场治疗的第二模式。

详细请参见图4所示实施例的S11，在此不再赘述。

S22，获取反馈单元反馈的电信号。

详细请参见图4所示实施例的S12，在此不再赘述。

S23，基于当前工作模式、配置参数以及电信号对交直流单元的基准电压或驱动信号进行调整。

具体地，上述S23包括：

S231，基于配置参数分别确定基准电压的初始值以及第一比较基准值。

配置参数中可以包括有刺激电流的范围，基准电压的初始值是基于刺激电流的范围确定出的。例如，在第一模式下，电刺激和电场治疗设备提供用户选择是软启动，还是直接启动。若选择为软启动的话，则利用刺激电流的最小值和此时施加电压，计算出人体阻抗。后续再基于反馈的电信号逐渐加大该基准电压，直至基准电压的大小和刺激电流以及人体阻抗相匹配；若选择为直接启动的话，则利用刺激电流和人体阻抗的最大值计算出基准电压，后续再基于反馈的电信号对基准电压进行微调。

第一比较基准值是基于配置参数确定的，例如，基于波形的类型以及强度确定第一比较基准值。

S232，输出第一比较基准值至电刺激和电场治疗设备的运算放大器支路。

电子设备将该第一比较基准值输出至电刺激和电场治疗设备的运算放大器支路，将其作为运算放大器的比较基准。

S233，接收运算放大器支路的比较结果。

其中，所述比较结果是基于第一比较基准值以及电刺激和电场治疗设备的反馈单元基于基准电压的初始值获取到的电信号确定的。

如上文所述，在设置基准电压的初始值之后，交直流单元在驱动信号以及基准电压的作用下，输出刺激电流，该刺激电流经过电极流过目标对象。反馈单元采集该交直流单元的电信号，并将其输出至运算放大器支路。运算放大器支路将电信号与第一比较基准值进行比较，实现恒流控制。

S234，基于比较结果调整基准电压的初始值。

电子设备基于对刺激电流实时采样结果的判断，就可以确定基准电压的初始值的调整方向，从而对基准电压的初始值进行调整。其中，对于刺激电流实时采样结果，即上述反馈单元反馈的电信号；对于电流实时采集结果的判断是通过运算放大器支路实现的，对于电子设备而言通过接收运算放单器负端输出的比较结果获知判断结果的。需要说明的是，对基准电压的调整并不是一次完成的，而是在整个电刺激过程中均是要进行调整的。

S235，向交直流单元输出与配置参数对应的驱动信号。

如上文所述，第一模式下电子设备输出的驱动信号是不随电信号的变化而变化的，其是与配置参数相关的。例如，配置参数确定了驱动信号的持续时间及极性，该电子设备就依据确定出的脉冲宽度即持续时间以及极性输出对应的波形的驱动信号。

本实施例提供的电刺激和电场治疗设备的控制方法，采用运算放大器支路的形式进行比较结果的确定，能够适用于小电流的工作模式，提高小电流模式下的控制精度。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述S235可以包括：

(1)基于配置参数确定驱动信号的当前极性的计时时间。

(2)在计时时间内向所述交直流单元输出所述当前极性的驱动信号。

(3)当计时时间结束时，切换驱动信号的极性并向交直流单元输出极性切换后的驱动信号。

如上文所述，配置参数确定了驱动信号的持续时间及方向。电子设备在输出当前极性的驱动信号时，进行计时统计。在计时时间内，电子设备向交直流单元输出当前极性的驱动信号。当计时结果达到当前极性的计时时间时，切换驱动信号的极性，并输出极性切换后的驱动信号。

在本实施例的一个具体应用实例中，小电流模式的控制方法为：首先该电刺激和电场治疗设备进行模式选择，对植入和非植入或者软件更新等进行选择确认，然后进行肌肉等刺激部位的选择。根据选择结果，进行参数配置，然后根据设置，选择合适的DC-AC电路拓扑的基准电压初始值。根据所需的波形类型和强度通过控制器的DA输出与设置参数匹配的第一比较基准值。根据反馈的电信号，设计调节基准电压的输出值到合适，以提升系统效率和控制系统产热在合理的范围。并且在脉冲定时时间到达设定值的时候，进行电流极性切换。如果电刺激和电场治疗设备通过遥控器更新参数设置并继续刺激，电刺激和电场治疗设备重新设置电平第一比较基准值以及基准电压，进行程序循环。

在本实施例中提供了一种电刺激和电场治疗设备的控制方法，可用于上述的电刺激和电场治疗设备的控制器中，在当前工作模式为第二模式的情况下，图6是根据本发明实施例的电刺激和电场治疗设备的控制方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：

S31，获取对电刺激和电场治疗设备的当前控制参数的设置结果。

其中，所述当前控制参数包括当前工作模式以及配置参数，所述当前工作模式包括用于电刺激的第一模式或用于电场治疗的第二模式。

详细请参见图4所示实施例的S11，在此不再赘述。

S32，获取反馈单元反馈的电信号。

详细请参见图4所示实施例的S12，在此不再赘述。

S33，基于当前工作模式、配置参数以及电信号对交直流单元的基准电压或驱动信号进行调整。

具体地，上述S33包括：

S331，基于配置参数分别确定基准电压的初始值以及第二比较基准值。

配置参数中可以包括有刺激电流的范围，基准电压的初始值是基于刺激电流的范围确定出的。例如，在第二模式下，直接利用刺激电流的最大值进行基准电压的初始值的计算，确定出该基准电压的初始值。

第二比较基准值为驱动信号闭环控制的基准值，后续反馈单元将采集到的电信号输出至电子设备，该电子设备利用该第二比较基准值与电信号进行比较，以调整驱动信号。

S332，控制直流单元输出基准电压的初始值。

在确定出基准电压的初始值后，电子设备控制直流单元输出该基准电压的初始值。具体地，对直流单元中的电压调整模块进行控制，使得其输出基准电压的初始值。

S333，将电信号与第二比较基准值进行比较。

S334，基于比较结果调整向交直流单元输出的驱动信号。

电子设备对驱动信号进行闭环控制，接收到反馈的电信号，并将该电信号与第二比较基准值进行比较，得到比较结果，进行闭环计算。再利用该结果对驱动信号进行调整，并向交直流单元输出调整后的驱动信号。

本实施例提供的电刺激和电场治疗设备的控制方法，由于在较大电流模式下，此种方案效率整体更高。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述S334可以包括：

(1)基于比较结果调整向交直流单元输出的驱动信号。

(2)判断当前极性的驱动信号的计时时间是否结束。

(3)当计时时间结束时，切换驱动信号的极性并向交直流单元输出极性切换后的驱动信号。

与上文所述的第一模式对应，电子设备利用闭环计算结果对驱动信号的进行调整，以满足需求。同时，在输出驱动信号的过程中，还判断当前极性的驱动信号的计时时间是否结束，若未结束，则继续输出当前极性的驱动信号；若计时时间结束，则切换驱动信号的极性并向交直流单元输出进行切换后的驱动信号。

作为本实施例的一个具体应用实例，在较大电流模式下，若采用与第一模式相同的基准电压的调节方法，该电刺激和电场治疗设备的效率会有所降低。因此，在第二模式下，采用根据参数配置的设定值，与反馈单元采样的电信号，在控制器内进行闭环计算后输出相应的全桥电路输出脉冲，通过滤波电路，实现波形的控制。

在本实施例中还提供了一种电刺激和电场治疗设备的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种电刺激和电场治疗设备的控制装置，如图7所示，包括：

第一获取模块401，用于获取对所述电刺激和电场治疗设备的当前控制参数的设置结果，所述当前控制参数包括当前工作模式以及配置参数，所述当前工作模式包括用于电刺激的第一模式或用于电场治疗的第二模式；

第二获取模块402，用于获取所述反馈单元反馈的电信号；

调整模块403，用于基于所述当前工作模式、所述配置参数以及所述电信号对所述交直流单元的基准电压或驱动信号进行调整。

本实施例中的电刺激和电场治疗设备的控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图8所示的电刺激和电场治疗设备的控制装置。其中，该电子设备可以为上述的用于电刺激和电场治疗电路中的控制器。

请参阅图8，图8是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器601，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口603，存储器604，至少一个通信总线602。其中，通信总线602用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口603可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口603还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器604可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器604可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器601的存储装置。其中处理器601可以结合图7所描述的装置，存储器604中存储应用程序，且处理器601调用存储器604中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。

其中，通信总线602可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线602可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器604可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器604还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器601可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器601还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器604还用于存储程序指令。处理器601可以调用程序指令，实现如本申请任一实施例中所示的电刺激和电场治疗设备的控制方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的电刺激和电场治疗设备的控制方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，包括：

直流单元，用于向交直流单元提供基准电压；

交直流单元，分别与控制器以及电极连接；

反馈单元，分别与所述交直流单元以及控制器连接，用于将所述交直流单元的电信号反馈至所述控制器；

所述控制器，用于当所述电路工作在用于电刺激的第一模式时基于所述电信号调整所述基准电压的大小；还用于当所述电路工作在用于电场治疗的第二模式时基于所述电信号调整所述交直流单元的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述反馈单元包括：

第一反馈模块，具有电信号支路以及运算放大器支路，所述电信号支路与所述交直流单元连接，所述运算放大器支路分别与所述电信号支路以及所述控制器连接；

第二反馈模块，具有电流检测件，用于测量所述电信号并将所述电信号反馈给所述控制器。

3.根据权利要求2所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述电信号支路包括：

第一可控开关，分别与所述交直流单元以及所述运算放大器支路连接；

电阻，第一端与所述第一可控开关连接，所述电阻的第二端接地，所述第一端与所述运算放大器支路连接。

4.根据权利要求3所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述第一反馈模块还包括：

第二可控开关，与所述电信号支路并联，所述控制器用于基于所述电路的工作模式控制所述第二可控开关的动作。

5.根据权利要求1所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述直流单元包括：

电源模块；

电压调整模块，所述电压调整模块的输入端与所述电源模块连接；所述电压调整模块的输出端与所述交直流单元连接，用于提供所述基准电压；所述电压调整模块的控制端与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述交直流单元包括：

驱动模块，与所述控制器的第一端以及第二端连接，所述第一端与所述第一模式对应，所述第二端与所述第二模式对应；

隔离模块，用于连接所述驱动模块与对应的可控模块；

可控模块，分别与所述直流单元、所述电极以及所述反馈单元连接。

7.根据权利要求6所述的用于电刺激和电场治疗的电路，其特征在于，所述隔离模块为光电隔离模块。

8.一种用于电刺激和电场治疗的设备，其特征在于，包括：

设备本体；

权利要求1-7中任一项所述的用于电刺激和电场治疗的电路，所述电路设置在所述设备本体内；

电极，与所述电路的交直流单元连接。

9.根据权利要求8所述的用于电刺激和电场治疗的设备，其特征在于，还包括：

设置单元，与所述控制器，所述设置单元用于确定所述电路的工作模式。

10.根据权利要求9所述的用于电刺激和电场治疗的设备，其特征在于，所述设置单元为无线通信设备，与所述控制器无线通信连接。

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