CN204723599U - 一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗装置，包括：单片机控制器、按键输入、电源管理单元、可充电锂电池、显示单元、微电流输出电路和仪器和耳夹电极。按键输入将电源开关、模式转换、档位增、档位减信息输入单片机控制器,单片机控制器输出合适形状和大小的电压波形至微电流输出电路，微电流输出电路将相应波形和大小的输出微电流通过耳夹电极刺激人体，治疗焦虑、抑郁和失眠。刺激波形采用三种模式的0.5Hz和100Hz的复杂波形交替输出，克服人体产生适应性，使长时间反复治疗保持有效；本实用新型采用内置可电池一体化设计，具有体积小、低功耗、操作简单等特点。

Description

一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪

技术领域

本实用新型涉及一种电子医疗仪器技术领域中的装置，特别涉及一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪。

背景技术

失眠是无法入睡或无法保持睡眠的状态，导致睡眠不足。表现为入睡困难、睡眠深度或频度过短、早醒及睡眠时间不足或质量差等，从而引起人的疲劳感、不安、全身不适、无精打采、反应迟缓、头痛、注意力不集中等症状，给患者带来极大的痛苦和心理负担。焦虑障碍又称焦虑症或焦虑性疾病，是一组以焦虑为主要临床表现的精神障碍；包括惊恐障碍、社交焦虑障碍、强迫障碍、广泛性焦虑障碍、创伤后应激障碍等。抑郁障碍以显著而持久的心境低落为主要临床特征，且心境低落与其处境不相称，临床表现从闷闷不乐到悲痛欲绝，甚至发生木僵，可有明显的焦虑和运动性激越；严重者可出现幻觉、妄想等精神病性症状。

研究显示，失眠最常见的共病是焦虑和抑郁障碍，失眠与抑郁焦虑的关系是双向的：在入睡困难型失眠患者中焦虑症非常常见，其中20％失眠患者存在抑郁症状，而75％广泛性焦虑患者存在失眠，65％抑郁患者出现睡眠困难；另一方面，焦虑症状可以预测未来可能出现失眠，抑郁或抑郁症状是导致失眠的最大因素之一。与无失眠者比较，失眠患者罹患抑郁障碍和焦虑障碍的风险分别是无失眠者的9.82倍和17.35倍，失眠程度越高患焦虑障碍的比例越高。

目前，治疗失眠的主要手段是药物治疗，对于精神障碍继发失眠症状，按专科原则治疗控制原发病，焦虑、抑郁症患者产生继发失眠时，优先选择抗焦虑、抑郁治疗。焦虑、抑郁症目前最常用的是药物治疗。药物经消化吸收通过血液循环进入大脑起作用，但药物浓度下降需要重新服药才能发挥作用。长期使用药物会使大脑适应药物环境，形成药物依赖性。另外，药物长期使用在体内积累会产生一定副作用。物理疗法有明显疗效且副作用小，但是大多需在医院治疗且成本昂贵。

经颅微电流刺激技术(CES)作为焦虑、抑郁和失眠的治疗手段或辅助治疗手段具有积极意义。CES传导电极的安放位置为耳垂、乳突等耳部附近区。通过微电流刺激主管心理及情绪的下丘脑边缘系统及网状机构系统，使其分泌一些与焦虑、抑郁和失眠相关的神经递质、激素。经颅微电流可以调节交感神经和副交感神经。另外，经颅微电流刺激可以使不同频段脑电波的增强或减弱，兴奋区域也会发生改变。

微电流的频率和波形不同其治疗效果迥异。其中波形频率0.5Hz和100Hz具有明显的治疗效果，目前经颅微电流刺激使用0.5Hz(或100Hz)单一波形电脉冲治疗，治疗时要对电脉冲幅值及波形的进行选择，但是设定后的刺激电脉冲幅度和波形都是不变的单一波形，患者接受长时间反复电疗后，人体会产生适应性，使用单一频率固定波形会加快人体的适应性，最终使得疗效减弱，对于一些患者甚至完全失效。

目前，经颅微电流刺仪器大多效率底、功耗大，9V电池作为电源供电，仪器体积和质量较大，不够便携；另外，较大的仪器往往会给患者带来一定的畏惧心理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，该治疗仪采用多种波形模式组合克服人体产生适应性，使长时间反复治疗保持有效。同时采用可充电锂电池一体化设计和高效的电源管理，很大的减小了仪器的体积和质量，完全数字化按键控制，使得仪器小巧、使用简单、方便携带。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案实现：一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，包括：单片机控制器、按键输入、电源管理单元、可充电锂电池、显示单元、微电流输出电路和耳夹电极，所述按键输入与单片机控制器连接，单片机控制器的输出端与微电流输出电路连接，所述微电流输出电路的输出端通过电极线连接耳夹电极，所述电源管理单元和显示单元均与单片机控制器连接；所述单片机控制器接收按键输入的开/关机控制信号、模式转换控制信号、档位加控制信号和档位减控制信号；所述单片机控制器根据控制开/关机控制信号进入工作/休眠状态，并将开/关机控制信号传输至电源管理单元，所述电源管理单元根据开/关机控制信号开启/关闭微电流输出电路电源供给；所述电源管理单元根据模式转换信号切换输出模式，根据档位加、档位减信号增大、减小输出波形幅度；同时在工作状态下将工作状态信号传输至显示单元，所述显示单元根据状态信号显示输出强度、治疗剩余时间和剩余电量；所述微电流输出电路输出微电流，所述微电流的波形形状和波形大小均由单片机控制器控制。

作为优选，所述电源管理单元采用内置可充电锂电池供电，所述电源管理单元包括充电电路、3.3V输出电路和±12V电源管理电路；所述单片机控制器与±12V电源管理电路连接，±12V电源管理电路的输出端与微电流输出电路连接；开机时单片机控制器输出开启控制信号至±12V电源管理电路，±12V电源管理电路输出±12V电源电压，关机或治疗结束时输出关闭控制信号至±12V电源管理电路，±12V电源管理电路根据控制信号关闭输出±12V电源电压，单片机控制器进入休眠状态。

作为优选，所述微电流输出电路包括双极性电路和恒流控制电路，单片机控制器的输出端与双极性电路连接，双极性电路与恒流控制电路连接；单片机控制器输出单向波形至双极性电路，双极性电路根据单向波形输出双极性波形，所述恒流控制电路将电压波形转换为恒定电流波形输出，输出电流的大小为恒定值，所述双极性电路是正向加法器，所述恒流控制电路具有对称反向放大器和电压跟随器，所述电压跟随器用于形成负反馈。

作为优选，所述单片机控制器具有数字/模拟转换器。

作为优选，所述数字/模拟转换器的输出端连接微电流输出电路的输入端，所述微电流的波形形状和波形大小分别由数字/模拟转换器输出电压波形形状和输出电压波形大小决定。

作为优选，所述微电流输出电路所输出的电流波形包括波形一、波形二和波形三；所述波形一为频率为0.5Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由0.25s、0.5s、0.75s、1s、0.75s、0.5s和0.25s顺序依次变化；所述波形二为频率为100Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms和1.25ms顺序依次变化；所述波形三为频率为0.5Hz的带延迟双向脉冲序列，前四分之一周期内由正向带延迟脉冲序列组成，二分之一至四分之三周期内由负向带延迟脉冲序列组成，脉冲序列脉宽由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms和1.25ms顺序依次变化。

作为优选，所述治疗模式具有模式一、模式二和模式三；所述模式一是总共治疗20分钟，其中，治疗时的第0～3.5分钟输出波形一，第3.5～13分钟输出波形二，第14～20分钟输出波形一；所述模式二是总共治疗30分钟，其中，治疗时的第0～3.5分钟输出波形一，第3.5～23分钟交替输出波形二和波形三，第24～30分钟输出波形一；所述模式三是总共治疗50分钟，其中，治疗时的第0～3.5分钟输出波形一，第3.5～13分钟交替输出波形二和波形三，第14～20分钟输出波形一，第21～40.5分钟交替输出波形二和波形三，第40.5～50分钟输出波形一。

本发明的目的也可以通过以下技术方案实现：一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，包括：单片机控制器、按键输入、电源管理单元、可充电锂电池、显示单元、微电流输出电路和仪器与人体连接的耳夹电极。所述按键输入与单片机控制器连接，单片机控制器输出与微电流输出电路连接，微电流输出电路输出通过电极线连接耳夹电极，电源管理单元和显示单元和单片机控制器连接；单片机接收按键输入的开/关机、模式转换、档位加、档位减控制信号；单片机控制器根据控制开/关机控制信号进入工作/休眠状态，并将控制信号传输至电源管理单元，电源管理单元根据控制信号开启/关闭微电流输出电路电源供给；根据模式转换信号切换输出模式，根据档位加、档位减信号增大、减小输出波形幅度；同时在工作状态下将状态信号传输至显示单元，显示单元根据状态信号显示输出强度、治疗剩余时间、剩余电量；其中：按键输入包括电源开关、模式转换、档位增、档位减；显示单元显示当前状态档位、模式、治疗剩余时间和剩余电量；微电流(即：刺激电流)波形形状和大小由单片机控制器控制。

所述单片机控制器具有数字/模拟转换器(D/A)，且在休眠状态下低功耗的特点，单片机控制器的D/A输出双极性电路参考电压和波形信号，最终输出的输出微电流信号形状和D/A输出的波形信号形状一致，最终输出的输出微电流大小和D/A输出的波形幅值成正比。

所述电源管理单元采用内置可充电锂电池供电，所述电源管理单元包括充电电路、3.3V输出电路、±12V电源管理电路。所述充电电路使用5V输出电源适配器输入；3.3V输出电路供给单片机控制器和显示单元，±12V电源管理电路供给微电流输出电路；其中单片机控制器连接与±12V电源管理电路连接，±12V电源管理电路的输出与微电流输出电路连接；开机单片机控制器输出开启控制信号至±12V电源管理电路，±12V电源管理电路输出±12V电源电压，关机或治疗结束时输出制关闭控制信号至±12V电源管理电路，±12V电源管理电路根据控制信号关闭输出±12V电源电压，单片机控制器进入休眠状态。

所述微电流输出电路包括双极性电路、恒流控制电路，将单片机控制器数字/模拟端输出的正向电压波形信号转换为对应波形的恒定微电流,单片机控制器波形输出与双极性电路连接，双极性电路与恒流控制电路连接；单片机控制器输出单向波形至双极性电路，双极性电路根据单向波形输出双极性波形，恒流控制电路将电压波形转换为恒定电流波形输出，输出电流大小不随人体阻抗变化。所述双极性电路是一个正向加法器，将正向电压信号转换为双极性电压信号；所述恒流控制电路由对称反向放大器和电压跟随器组成，电压跟随器构成负反馈，将电源信号转换为对应波形的微电流输出，输出微电流大小是不随人体电阻变化的恒定电流。

所述耳夹电极包括两个，分别夹在人体左右耳垂，其中一个电极与恒流控制电路连接，另一个电极与电路中参考地连接。

所述输出电流波形包括三种波形；所述波形一为频率为0.5Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由0.25s、0.5s、0.75s、1s、0.75s、0.5s、0.25s顺序依次变化；所述波形二为频率为100Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms、1.25ms顺序依次变化；所述波形三为频率为0.5Hz的带延迟双向脉冲序列，前四分之一周期内由正向带延迟脉冲序列组成，二分之一至四分之三周期内由负向带延迟脉冲序列组成，脉冲序列脉宽由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms、1.25ms顺序依次变化。

所述治疗模式包括三种，分别是治疗20分钟、30分钟和50分钟，按模式转换键依次切换。其中模式一是治疗20分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-13分钟输出波形二，14-20分钟输出波形一；模式二是治疗30分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-23分钟交替输出波形二和波形三，24-30分钟输出波形一；模式三是治疗50分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-13分钟交替输出波形二和波形三，14-20分钟输出波形一，21-40.5分钟交替输出波形二和波形三，40.5-50分钟输出波形一。

所述输出微电流大小在100μA、200μA、300μA、400μA、500μA五个档位间调节。

所述焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，工作流程是：按下开机键单片机控制器由休眠状态进入组成工作状态，并开启微电流输出电路电源供给，默认治疗模式为20分钟，输出电流强度0μA，按下模式转换键可以切换改变治疗模式；当按下档位加键时单片机控制器输出电压增加，通过微电流输出电路输出的恒定输出微电流增加，增加到最大档位时不再增加；同样的，当当前档位非零档时，按下档位减键，单片机控制器输出电压减小，通过微电流输出电路输出的恒定输出微电流减小；当治疗时间结束，单片机控制器关闭微电流输出电路电源供给，单片机控制器进入休眠状态；在治疗过程中按下电源键关机结束治疗。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：采用三种0.5Hz和100Hz的复杂波形交替输出，克服人体产生适应性，使长时间反复治疗保持有效；输出电流大小数字化控制，每次开机输出处于零档，防止刚开机时因电流过大造成患者不适；优化的电源管理，使得整体功耗降低；采用可充电锂电池供电，使用5V输出电源适配器输入，大部分手机充电器满足要求，使患者使用更加方便；一体化设计很大的减小了仪器的体积和质量，使得仪器小巧、使用简单、方便携带。

附图说明

图1是本实用新型的仪器控制电路结构框图。

图2是本实用新型的仪器结构框图；其中，1表示仪器外壳，2表示显示屏，3表示电极线插口，4表示电源开关，5表示模式转换键，6表示档位加键，7表示档位减键，8表示当前模式，9表示输出强度，10表示治疗剩余时间，11表示剩余电量。

图3是本实用新型的仪器微电流输出电路原理图。

图4是本实用新型的仪器模式一刺激电流波形。

图5是本实用新型的仪器模式二刺激电流波形。

图6是本实用新型的仪器模式三刺激电流波形。

图7是本实用新型的仪器模式三刺激电流正向脉冲序列波形。

图8是本实用新型的仪器模式三刺激电流负向脉冲序列波形。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对实用新型作进一步详细的描述，但实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图2所示，本实施例的显示单元采用显示屏，焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，包括仪器外壳、显示屏、四个按键、电极线插口、控制电路板和充电电池。其中控制电路板和充电电池在仪器外壳1里面。在仪器正面分别有显示屏2和四个按键，其中四个按键分别是电源开关4、模式转换5、档位增6、档位减7；显示屏位于仪器正面上部，显示屏包括当前模式8、输出强度9、治疗剩余时间10和剩余电量11。电极线插口3位于仪器外壳顶部。

如图1所示，本实施例控制电路包括:单片机控制器、按键输入、电源管理单元、可充电锂电池、显示屏、微电流输出电路和耳夹电极，所述按键输入与单片机控制器连接,单片机控制器输出与微电流输出电路连接，微电流输出电路输出通过电极线连接耳夹电极，其中：按键输入包括电源开关、模式转换、档位增、档位减；显示屏显示当前状态档位、模式、治疗剩余时间和剩余电量。

所述电源管理单元采用内置可充电锂电池供电，所述电源管理单元包括充电电路、3.3V输出电路、±12V电源管理电路。所述充电电路采用芯片BL4050充电管理，使用5V输出电源适配器输入，大部分手机充电器即可。所述3.3V输出电路供给单片机控制器和显示屏，采用BL8564电源管理将锂电池3.7V电压稳压至3.3V。±12V电源管理电路输出±12V提供给微电流输出电路，单片机控制器控制±12V电源输出的通断，开机时单片机控制器自动开启±12V电源供给，治疗结束或关机时单片机控制器进入休眠状态，单片机控制器自动关闭±12V电源供给。

所述单片机控制器采用芯片具有8位数字/模拟转换器(D/A)，且在休眠状态下低功耗的特点；单片机控制器输出参考电压VREF和信号波形WAVE。

如图3所示，所述微电流输出电路包括双极性电路、恒流控制电路，将单片机控制器D/A输出的正向电压波形信号转换为对应波形的恒定输出微电流。所述双极性电路是一个正向加法器，单片机控制器D/A输出的参考电压VREF和波形电压WAVE分别通过电阻R3和电阻R5连接到运放A1的负端和正端，运放A1负端通过电阻R1连接到A1输出端，将正向电压信号转换为双极性电压信号,输出V1o＝2Vin-Vref。所述运放工作电源V+和V-分别与电源管理输出的+12V和-12V连接。所述恒流控制电路由对称反向放大器和电压跟随器组成，电压跟随器构成负反馈，将电压信号转换为对应波形的输出微电流，输出微电流大小是不随人体电阻变化的恒定电流，运放A1输出端通过电阻R4连接到运放A2负端，运放A2负端通过电阻R2连接到A2输出端，运放A2正端通过电阻R7连接到地，运放A2输出端通过电阻R6连接到运放A3正端，运放A3是电压跟随器，运放A3负端与运放A3输出端连接，运放A3输出端通过电阻R8连接到运放B正端，微电流输出电路输出由运放A3正端引出，其中R2*R7＝R4*R8，输出电流通过R6引出，I＝-R2V1o/R4R6＝-2*R2(Vin-Vref)/R4R6。

所述耳夹电极包括两个，分别夹在人体左右耳垂，耳夹电极电极线和耳机接口连接到控制电路板，其中一个电极与恒流控制电路连接，另一个电极与电路中参考地连接。

所述输出电流波形包括三种波形；如图4所示，所述波形一为频率为0.5Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由0.25s、0.5s、0.75s、1s、0.75s、0.5s、0.25s顺序依次变化；如图5所示，所述波形二为频率为100Hz的可变脉宽的带延迟双向脉冲，脉宽由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms、1.25ms顺序依次变化；如图6所示，所述波形三为频率为0.5Hz的带延迟双向脉冲序列，前四分之一周期内由正向带延迟脉冲序列组成，正向脉冲序列如图7所示，二分之一至四分之三周期内由负向带延迟脉冲序列组成，负向脉冲序列如图8所示，脉冲序列脉宽均由1.25ms、2.5ms、3.75ms、5ms、3.75ms、2.5ms、1.25ms顺序依次变化。

所述治疗模式有三种；其中模式一是治疗20分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-13分钟输出波形二，14-20分钟输出波形一；模式二是治疗30分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-23分钟交替输出波形二和波形三，24-30分钟输出波形一；模式三是治疗50分钟，前3.5分钟输出波形一，3.5-13分钟交替输出波形二和波形三，14-20分钟输出波形一，21-40.5分钟交替输出波形二和波形三，40.5-50分钟输出波形一。

上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，其特征在于，包括：单片机控制器、按键输入、电源管理单元、可充电锂电池、显示单元、微电流输出电路和耳夹电极，所述按键输入与单片机控制器连接，单片机控制器的输出端与微电流输出电路连接，所述微电流输出电路的输出端通过电极线连接耳夹电极，所述电源管理单元和显示单元均与单片机控制器连接。

2.根据权利要求1所述的焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，其特征在于，所述电源管理单元采用内置可充电锂电池供电，所述电源管理单元包括充电电路、3.3V输出电路和±12V电源管理电路；所述单片机控制器与±12V电源管理电路连接，±12V电源管理电路的输出端与微电流输出电路连接。

3.根据权利要求1所述的焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，其特征在于，所述微电流输出电路包括双极性电路和恒流控制电路，单片机控制器的输出端与双极性电路连接，双极性电路与恒流控制电路连接。

4.根据权利要求1所述的焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，其特征在于，所述单片机控制器具有数字/模拟转换器。

5.根据权利要求4所述的焦虑、抑郁和失眠双极性恒流治疗仪，其特征在于，所述数字/模拟转换器的输出端连接微电流输出电路的输入端。