CN201070494Y - 温热负脉冲电场复合理疗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种温热负脉冲电场复合理疗仪，属于理疗仪技术领域。该理疗仪包括控制器、负脉冲发生电路、温热发生电路和含有电热件的治疗垫，控制器通过数据线分别与负脉冲发生电路和温热发生电路连接；负脉冲发生电路和温热发生电路的输出端通过高压电缆与治疗垫连接，其输入端与市电源连接；负脉冲发生电路含有倍压整流电路、阻尼振荡电路和调制电路，阻尼振荡电路与调制电路通过中频变压器耦合，阻尼振荡电路由第一电阻、第一电容和中频变压器的初级绕组串联组成；调制电路由第二电阻、第一二极管和PNP三极管组成。该理疗仪不仅方便操作，而且可以快速切实有效地实现多种不同疗法的组合。

Description

温热负脉冲电场复合理疗仪

技术领域

本实用新型涉及一种人体物理治疗装置，特别是一种利用负高电位脉冲电场和热力同时作用人体产生治疗效果的治疗仪，更特别的是对该治疗仪的负高电位脉冲发生电路结构的改进，属于理疗仪技术领域。

背景技术

目前物理治疗中已普遍使用温热治疗仪和负电位电场治疗仪，即在治疗仪终端的治疗垫子上产生热量或输出负电位电场作用于人体，热量对人体形成热疗，负电位电场则可对人体补充负电荷，从而对人体产生积极的治疗作用。据申请人了解：

一、对于现有负电位电场的治疗来说常用的方法有：1.采用负电位静电场治疗，将输入的交流市电通过倍压整流产生负电位直流电场并输出到治疗垫1作用于人体(如图1所示)，但人体相对于大地等效是一个“电容”，显然该直流电场对人体这个“电容”充电效果不好。2.负电位脉动电场治疗，如图2所示，将输入的交流市电只通过半波整流(如图2所示)或全波整流(如图3所示)，产生正弦负电位脉动电场并输出到人体(输出脉动波形如图4、图5所示)，但该脉动电场电压和频率低且又是等幅脉动，因此对人体的充电效果差；而提高电压则需用升压变压器(如图6、图7所示)，但使用变压器成本高。3.负电位脉冲电场治疗，设计产生一种高频、非等幅和持续负电位脉冲电场，可以克服前述负电位静电场和负电位脉动电场的缺点，容易联想到的是，通过在阻尼振荡RLC电路中输入方波(如图8所示)，再经调制后即可输出负电位脉冲电场，但此方法采用的电路复杂、成本高；还容易联想到的是，将交流市电先升压，经整流滤波后用电子开关控制产生阻尼振荡信号，再经调制后即可输出负电位脉冲电场(如图9所示)，同样此方法采用的电路也复杂并且成本高。

二、对于现有温热治疗来说：较少将温热治疗与负电位电场治疗结合进行，即使少量的将温热治疗与负电位电场治疗设置于一个机子上，也只是在使用中分别进行而不能同时进行，尤其是没有能够实现在治疗垫上共用一个加热线既加热又叠加负高压脉冲电场来对人体的同一部位进行治疗。

实用新型内容

本实用新型的首要目的是：针对以上现有负电位电场的治疗技术存在的缺点，提出一种温热负脉冲电场复合理疗仪，该温热负脉冲电场复合理疗仪在将温热治疗和负脉冲电场治疗集于一机的基础上，简化了该理疗仪所含的负脉冲发生电路，从而降低该理疗仪的制作成本。

本实用新型的次要目的是：在达到上述首要目的的基础上，提出一种温热负脉冲电场复合理疗仪，该温热负脉冲电场复合理疗仪可在治疗垫上共用一个加热线同时对人体的同一部位进行温热治疗和负脉冲电场治疗。

为了达到以上首要目的，本实用新型的温热负脉冲电场复合理疗仪主要包括安置于机体内的控制器、负脉冲发生电路、温热发生电路和治疗垫，所述控制器的信号输出端通过数据线分别与负脉冲发生电路和温热发生电路的信号接收端连接；所述负脉冲发生电路和温热发生电路的输出端通过高压电缆与治疗垫连接，其输入端与市电源连接；所述治疗垫含有电热件，所述负脉冲发生电路含有倍压整流电路；改进之处是：所述负脉冲发生电路还含有阻尼振荡电路和调制电路，所述阻尼振荡电路与调制电路之间通过一中频变压器相耦合，所述阻尼振荡电路由第一电阻、第一电容和中频变压器的初级绕组串联组成；所述调制电路由第二电阻、第一二极管和PNP三极管组成，其中第二电阻的输出端分别与第一二极管的负极和PNP三极管的基极连接；所述中频变压器次级绕组的第一输出端与第二电阻的输入端连接，其第二输出端分别与第一二极管的正极和PNP三极管的发射极连接。

为了达到以上次要目的，上述温热负脉冲电场复合理疗仪的完善是，所述负脉冲发生电路和温热发生电路的输出端均与治疗垫的电热件相连接。

使用时，先将交流市电源220V/50HZ加到控制器，一方面，可通过控制器控制上述倍压整流电路和阻尼振荡电路开始工作，同时输出220V/50HZ电压到倍压整流电路和阻尼振荡电路的输入端，输入的220V/50HZ电压在倍压整流的同时产生阻尼振荡(由于中频变压器绕组包含的铁氧体所产生磁路中的磁通与加到绕组的激励电压有相位差，因此加电后磁路与绕组间形成磁能和电能反复转换，从而产生阻尼振荡信号)，阻尼振荡信号控制PNP三极管产生开关信号以调制倍压整流电路输出的负高压直流电位，从而在PNP三极管集电极和第三电组输出端的连接点处输出负高电位脉冲，负高电位脉冲通过高压电缆加到治疗垫上，即可产生负高电位脉冲电场作用于人体；另一方面，可通过控制器输出220V/50HZ电流加到温热发生电路，经温热发生电路输出的温热发生电流加到治疗垫的电热件上，产生热量作用于人体；再一方面，可通过控制器同时将220V/50HZ电流加到倍压整流电路、阻尼振荡电路和温热发生电路，这样，在高压电缆上同时输出有负高电位脉冲和温热发生电流，两种电信号互不干涉并同时加到治疗垫的电热件上，可同时产生负高电位脉冲电场和热量作用于人体。

总之，本实用新型的温热负脉冲电场复合理疗仪，相比现有的理疗仪，不仅简化了其中的负脉冲发生电路并降低制作成本，而且还可实现在一个治疗垫上产生负高电位脉冲电场和热量同时作用于人体进行治疗，从而达到更理想的治疗效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是现有负电位静电场理疗仪的电路原理简图。

图2是现有负电位脉动电场理疗仪的半波整流电路原理简图。

图3是现有负电位脉动电场理疗仪的全波整流电路原理简图。

图4是图2电路的波形图。

图5是图3电路的波形图。

图6是在图2中加设升压变压器后的电路原理简图。

图7是在图3中加设升压变压器后的电路原理简图。

图8是现有第一种负电位脉冲电场理疗仪的电路原理简图。

图9是现有第三种负电位脉冲电场理疗仪的电路原理简图。

图10是本实用新型实施例的结构框图。

图11是本实用新型实施例的负脉冲发生电路的电路原理图。

图12是图11的等效电路图。

图13是图11中C点输出波形图。

图14是图11中A点输出波形图。

图15是图11中B点输出波形图。

具体实施方式

实施例

本实施例的温热负脉冲电场复合理疗仪如图10所示，主要包括安置于机体内的控制器1、负脉冲发生电路2、温热发生电路3和治疗垫4，所述控制器1的信号输出端通过第一数据线10和第二数据线11分别与负脉冲发生电路2和温热发生电路3的信号接受端连接，所述负脉冲发生电路2和温热发生电路3的输出端通过高压电缆5与治疗垫4连接，所述治疗垫4含有电热件，本实施例采用的电热件是由碳纤维发热材料制成的加热线。

如图11所示，负脉冲发生电路2含有倍压整流电路6、阻尼振荡电路7和调制电路8，倍压整流电路6、阻尼振荡电路7和调制电路8分别与交流市电源9连接。倍压整流电路一般是由二对以上的电容和二极管相互连接组成；本实施例的倍压整流电路6优选由第二电容C₂、第三电容C₃、第二二极管D₂和第三二极管D₃相连而成；其中第二电容C₂的输入端与交流市电源A连接，第二电容C₂的输出端分别与第二二极管D₂的正极和第三二极管D₃的负极连接，第三电容C₃的输入端与第二二极管D₂的负极连接，第三电容C₃的输出端(即倍压整流电路6的输出端)分别与第三二极管D₃的正极和第三电阻R₃的输入端连接。阻尼振荡电路7和调制电路8之间通过一中频变压器B₁相耦合；阻尼振荡电路7由第一电阻R₁、第一电容C₁和中频变压器B₁的初级绕组N₁相互串联而成。调制电路8由第二电阻R₂、第一二极管D₁和PNP三极管T组成，其中第二电阻R₂的输出端分别与第一二极管D₁的负极和PNP三极管T的基极连接。中频变压器B₁的次级绕组N₂的第一输出端与第二电阻R₂的输入端连接，其第二输出端分别与第一二极管D₁的正极和PNP三极管T的发射极连接。治疗垫4的输入端通过第四电阻R₄分别与PNP三极管T的集电极和第三电组R₃的输出端连接。

分析上述负脉冲发生电路2，其中中频变压器B₁的初级绕组N₁和次级绕组N₂形成电感L₁和L₂及互感M(如图11所示)，在初级绕组N₁和次级绕组N₂内分别包含有铁氧体磁芯，该磁芯形成磁路。当市电源9加到阻尼振荡电路7时，由于磁路中的磁通与加到绕组(初级绕组N₁和次级绕组N₂)上的激励电压存在相位差，因此变压器B₁将电能转换成磁能存储于铁氧体中，待激励电压过了最大值后，储于铁氧体中的磁能又通过绕组释放并转换成电能。这样即在铁氧体与绕组间形成磁能和电能反复转换，从而产生阻尼振荡。阻尼振荡信号从次级绕组N₂取出后通过第二电阻R₂加在PNP三极管T的基极与发射极之间，控制PNP三极管T的基极电流使PNP三极管T产生开关脉冲信号，该开关脉冲信号对倍压整流电路6输出端的负高压直流电位信号进行调制，从而在第三电阻R₃输出端和PNP三极管T集电极的连接点(如图11中所示C点)输出负高电位脉冲信号，该负高电位脉冲信号的波形如图13所示。

进一步分析上述负脉冲发生电路2，该电路的等效电路如图12所示，其中含有的两个回路，设两个回路的电流为I₁(S)和I₂(S)，则两个回路的KVL方程为：

$I_1\left(S\right)\frac{1}{\mathrm{SC}}-I_2\left(S\right)\frac{1}{\mathrm{SC}}=E\left(S\right)$

$-I_1\left(S\right)\frac{1}{\mathrm{SC}}+I_2\left(S\right)(R+\frac{2}{\mathrm{SC}}+\mathrm{SL})=0$

进一步求得象函数分别是：

$I_1\left(S\right)=\frac{U_m\mathrm{\ω}(S^3{\mathrm{LC}}^2+S^2{\mathrm{RC}}^2+\mathrm{SZC})}{(S^2+{\mathrm{\ω}}^2)(S^2\mathrm{LC}+\mathrm{SRC}+1)}$

$I_2\left(S\right)=\frac{U_m\mathrm{\ωSC}}{(S^2+{\mathrm{\ω}}^2)(S^2\mathrm{LC}+\mathrm{SRC}+1)}$

据此再求得原函数分别是：

$I_1(+)=\frac{U_m\mathrm{\ω}}{\mathrm{LC}}[x_1\cos \mathrm{\ωt}+\frac{x_2}{\mathrm{\ω}}\sin \mathrm{\ωt}+x_3{e}^{-\frac{R}{2L}t}\cos \frac{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{2\mathrm{LC}}t+(x_4-\frac{x_{3}R}{2L})\frac{2\mathrm{LC}}{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{e}^{-\frac{R}{2L}t}\sin \frac{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{2\mathrm{LC}}t]$

$I_2(+)=\frac{U_m\mathrm{\ω}}{L}[y_1\cos \mathrm{\ωt}+\frac{y_2}{\mathrm{\ω}}\sin \mathrm{\ωt}+y_3{e}^{-\frac{R}{2L}t}\cos \frac{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{2\mathrm{LC}}t+(y_4-\frac{y_{3}R}{2L})\frac{2\mathrm{LC}}{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{e}^{-\frac{R}{2L}t}\sin \frac{\sqrt{4\mathrm{LC}-R^2{C}^2}}{2\mathrm{LC}}t]$

从上式I₁(+)和I₂(+)中可看出，两式中都含有角频率ω的基波电流和角频率ω₀的阻尼振荡电流两部分，该两种电流的波形如图14、图15所示。由此可得出，本实施例的负脉冲发生电路2应当能够产生连续不断的阻尼振荡。当然如上所述，该阻尼振荡是依靠中频变压器B₁所形成的电能与磁能间的反复相互转换而维持的。

本实施例的温热负脉冲电场复合理疗仪在使用时情况有：1.单独进行负高压脉冲电场治疗，通过控制器1开通负脉冲发生电路2，使交流市电源9提供的AC220V/50HZ电流从倍压整流电路6和阻尼振荡电路7的输入端输入，经过倍压整流电路6整流和倍压后在D点(如图11所示)输出负高压直流电压；同时阻尼振荡电路7在AC220V/50HZ电流激励下产生振荡电压，该振荡电压通过中频变压器B₁的次级绕组N₂输出后控制PNP三极管T不断开关，以调制从D点输出并经第三电阻R₃限流后到达C点(如图11所示)的负高压直流电压，从而在C点输出负高压脉冲电压，从C点输出的负高压脉冲电压经第四电阻R₄限流后，再通过如图10所示的高压电缆5送至治疗垫4，在治疗垫4上形成负高压脉冲电场作用于人体。2.单独进行温热治疗，通过控制器1开通温热发生电路3，使交流市电源9提供的AC220V/50HZ电流输入温热发生电路3后，产生温热电流信号通过如图11所示的高压电缆5送至治疗垫4的电热件(碳纤维发热材料制成的加热线)，使电热件发热后作用于人体。3.进行负高压脉冲电场和温热复合治疗，通过控制器1同时开通负脉冲发生电路2和温热发生电路3，使交流市电源9同时给负脉冲发生电路2和温热发生电路3提供AC220V/50HZ电流，如上1、2所述，可在高压电缆5上同时加载负高压脉冲电压信号和温热电流信号，并同时送至治疗垫4的电热件(碳纤维发热材料制成的加热线)上，使治疗垫4同时形成负高压脉冲电场和产生热量作用于人体的同一部位上。

综上所述，本实施例通过在负脉冲发生电路2中巧妙设计变压器B₁将阻尼振荡电路与调制电路耦合，再通过设计PNP三极管T工作状态使其成为开关调制电路，从而达到调制倍压整流电路6输出的负高压直流信号为负高压脉冲信号。相比现有各类理疗仪，本实施例理疗仪所含的负脉冲发生电路装置大大减化，制作成本显著降低；同时将负脉冲发生电路的输出电压与和温热发生电路的输出电流巧妙地叠加在治疗垫的电热件(碳纤维发热材料制成的加热线)上，即形成共用一个电热件就能同时产生负高压脉冲电场和热能，因此具备了现有各类理疗仪所没有的使用一个治疗垫同时对人体(尤其是对人体同一部位)进行负高电位脉冲电场治疗和热量治疗的功能，从而达到更理想的治疗效果。

实验表明，本实施例的温热负脉冲电场复合理疗仪结构紧凑，使用方便，功能齐全而强大，性能稳定。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种温热负脉冲电场复合理疗仪，主要包括安置于机体内的控制器、负脉冲发生电路、温热发生电路和治疗垫，所述控制器的信号输出端通过数据线分别与负脉冲发生电路和温热发生电路的信号接收端连接；所述负脉冲发生电路和温热发生电路的输出端通过高压电缆与治疗垫连接，其输入端与市电源连接；所述治疗垫含有电热件，所述负脉冲发生电路含有倍压整流电路；其特征在于：所述负脉冲发生电路还含有阻尼振荡电路和调制电路，所述阻尼振荡电路与调制电路之间通过一中频变压器相耦合，所述阻尼振荡电路由第一电阻、第一电容和中频变压器的初级绕组串联组成；所述调制电路由第二电阻、第一二极管和PNP三极管组成，其中第二电阻的输出端分别与第一二极管的负极和PNP三极管的基极连接；所述中频变压器次级绕组的第一输出端与第二电阻的输入端连接，第二输出端分别与第一二极管的正极和PNP三极管的发射极连接。

2.根据权利要求1所述温热负脉冲电场复合理疗仪，其特征在于：所述负脉冲发生电路和温热发生电路的输出端均与治疗垫的电热件相连接。

3.根据权利要求2所述温热负脉冲电场复合理疗仪，其特征在于：所述倍压整流电路的输出端接有第三电阻，所述治疗垫的输入端通过第四电阻分别与PNP三极管的集电极和第三电阻的输出端连接。

4.根据权利要求3所述温热负脉冲电场复合理疗仪，其特征在于：所述倍压整流电路由第二电容、第三电容、第二二极管和第三二极管相连而成；所述第二电容的输入端与交流市电源连接，其输出端分别与第二二极管的正极和第三二极管的负极连接；所述第三电容的输入端与第二二极管的负极连接，其输出端分别与第三二极管的正极和第三电阻的输入端连接。

5.根据权利要求4所述温热负脉冲电场复合理疗仪，其特征在于：所述高压电缆是一根。

6.根据权利要求1-5之任一所述温热负脉冲电场复合理疗仪，其特征在于：所述中频变压器所包含的磁芯是铁氧体，所述电热件是由碳纤维发热材料制成的加热线。

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