CN1421249A - 带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器 - Google Patents

带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器 Download PDF

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CN1421249A
CN1421249A CN 01132352 CN01132352A CN1421249A CN 1421249 A CN1421249 A CN 1421249A CN 01132352 CN01132352 CN 01132352 CN 01132352 A CN01132352 A CN 01132352A CN 1421249 A CN1421249 A CN 1421249A
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CN 01132352
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Inventor
刁颖敏
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Tongji University
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Tongji University
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Abstract

带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器，涉及生物医学工程领域进行功能性电刺激的体外控制技术，是一种智能化的电刺激控制器。液晶显示和控制面板、电源和升压、保护电路、单片机控制单元和EEPROM存储系统、程控信号幅度调节单元、功率放大电路及输出接口构成，通过单片机和外围电子器件组成的完整系统，精确产生、控制和输出多种模式的功能性电刺激波形和提供足够功率的电刺激信号。控制器提供的电刺激信号可以连接到各种功能代偿或功能康复用途的刺激电极上，使用者可以通过控制面板灵活地设置和调节电刺激信号，并在液晶显示屏上显示人机对话过程和所确定的各种参数数值。本发明体积小，便于携带且性能可靠、安全。

Description

带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器
                          技术领域
带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器，涉及生物医学工程领域进行功能性电刺激的体外控制技术，是一种智能化的电刺激控制器。
                          背景技术
通过电刺激来进行功能恢复或代偿的技术和装置国内外都有报道，如英国的Finetech-Brindley膀胱控制技术，(″The Finetech-Brindley BladderController：Notes for Surgeons and Physicians″，March 1994中相关部分)，在二十世纪七十年代市场上有电刺激排尿便控制器的产品，但未见有专利和电原理图。这种产品的控制方法和系统较接近美国专利″Method and System forControlling Bladder Evacuation”(Inventers：Tanagho，et al.，专利号4607639，1986年8月26日)。该专利用的是分立电子元件组成系统的各个单元，采用模拟信号。如定时控制单元的电路是通过RC充放电电路来完成，但一旦直流电压下降，就会延长充电时间，所以对于电刺激波形的时间控制很不准确。此外该系统的调节和参数设置是通过拨位开关和电位器来完成的，降低了系统的灵活性，且精确度不高，无法做到定量控制，而且所采用的参数也无法显示，使临床统计和研究难以进行。这样的调节方式对于非专业人员，诸如病人和医护人员使用时也颇感困难和不便。此外大量的分立元件增大了系统故障的可能性，技术维护工作量也很大。
                          发明内容
针对上述技术的不足，本发明提供一种带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器，它控制精度高，控制的灵活性好，能实现功能性电刺激器的全部功能并能通过液晶显示便于定量控制和调节的
本发明由液晶显示和控制面板、电源和升压、保护电路、单片机控制单元和EEPROM存储系统、程控信号幅度调节单元、功率放大电路及输出接口构成。电源和升压电路采用了开关电源升压器件，可以使用6-45伏范围内的各种干电池组或充电电池，同时稳压和过载保护电路为整个电路中的各个电子器件提供稳定的电源。在电源电压过低时，控制器的指示灯会提示用户更换电池。单片机采用Motorola的68系列8位微处理器，4兆赫兹晶振。程序代码烧录在单片机内的ROM存储单元中。另外系统还设有可擦写的EEPROM，将用户的模式设置存储在里面，掉电也不会丢失数据。设置在单片机内的程序一方面控制输出电刺激波形的周期、脉冲宽度以及幅度；另一方面在用户选择不同的刺激模式和设置参数时同用户进行交互，并且把用户设置的不同模式的参数存储到EEPROM中，要产生刺激电信号时再从中读取。在单片机程序的控制下，控制器运行的一些信息将显示在液晶显示屏幕上，液晶显示屏和控制面板上的按钮是控制器和用户交互的主要手段，用户在按下Set按钮后，在显示屏上提示信息的帮助下完成设置，并最后把参数存储到EEPROM中。程控信号控制电信号的周期，脉冲宽度和幅度。前两项是通过单片机内软件直接实现的，脉冲宽度：20-800微秒，脉冲频率：8-60赫兹，而信号幅度的控制是通过使用程控信号幅度调节单元和后续的功率放大单元的电路来一同完成的。经过功率放大器后最终输出功率足够大的方波信号，信号的幅度可在0到45伏范围内调节。本发明可以采用连续工作模式，也可采用间歇工作的模式，间歇工作方式为，工作时间：0.5-20秒，停顿时间：1-40秒可调。
本发明的优点在于：通过微处理器使电刺激信号得到精确控制，能够给出定量参数，采用液晶显示方式，可以清楚地获知所选用的电刺激强度，频率，脉宽和间歇时间，寻求最合适的刺激参数，并有利于统计数据和积累经验。此外，本发明控制器可以将多达9个不同模式的信号参数预先设置存储，可以方便地根据不同情况加以选用，由于采用单片机控制性能安全可靠，体积小，便于携带，使之可适用于多种功能性电刺激需要的应用。
                          附图说明
附图是本发明实施例示意图，
图1是本发明控制器结构示意图，
图2是电源和升压、保护电路示意图，
图3是本发明控制器工作程序流程示意图，
图4是本发明控制器用户设置程序流程示意图。
                          具体实施方式
本发明控制器由液晶显示和控制面板1、电源和升压、保护电路2、单片机控制单元和EEPROM存储系统3、程控信号幅度调节单元4、功率放大电路5及输出接口6构成。电源和升压、保护电路2由过流保护电路7，开关电源8，电池组9，低电压指示器10，稳压电路11构成。
本发明控制器接通电源后控制器首先自检内存、参数重新初始化、进入用户设置子程序后，液晶显示和控制面板1显示开机画面，用户按键进行模式转换，并循环逐项进行增、减参数，参数测试，决定参数的保存，写入EEPROM存储系统3，然后控制器读入参数，设置定时器，打开中断，等待定时中断，中断返回后关闭电源，结束工作。
本发明控制器根据截瘫病人的情况，按照膀胱控制的要求，进行设置，脉冲宽度：440微秒，脉冲频率：54赫兹，电压29.2伏，间歇模式占空比5s∶10s。控制截瘫病人排尿，控尿功能良好。

Claims (1)

1.带单片机和液晶显示的功能性电刺激控制器，其特征在于：控制器由液晶显示和控制面板(1)、电源和升压、保护电路(2)、单片机控制单元和EEPROM存储系统(3)、程控信号幅度调节单元(4)、功率放大电路(5)及输出接口(6)构成，由单片机控制单元的程序智能控制液晶显示和控制面板(1)、电源和升压、保护电路(2)、单片机控制单元和EEPROM存储系统(3)、程控信号幅度调节单元(4)、功率放大电路(5)及输出接口(6)，液晶显示定量参数。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794114A (zh) * 2010-03-02 2010-08-04 天津大学 助行功能性电刺激系统中遗传算法整定控制参数的方法
CN101846977A (zh) * 2010-05-26 2010-09-29 天津大学 功能性电刺激关节角度遗传模糊控制方法
CN101239222B (zh) * 2008-01-22 2011-08-31 重庆大学 一种心肌缺血治疗仪

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