CN205683402U - 一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其是一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪。它包括顺序连接的用于产生PWM治疗波形的微控制器、用于对PWM治疗波形进行低通滤波处理的电平调理电路、用于对PWM治疗波形进行功率放大的功率放大电路、用于对功率放大电路输出的电压进行放大并起到安全隔离作用的三抽头变压器、用于将三抽头变压器次级侧的电压作用于人体上的滤波输出模块以及用于采集滤波输出模块的电流信号并对电流信号进行电平转换后反馈给微控制器的电流信号采集电路。本实用新型通过对整个硬件系统的结构改进，可结合软件编程利用微控制器输出各种不同频率和幅度组合的PWM波形，并通过系列的处理实现波形的稳定输出；不但有利于提高仪器运行的稳定性，而且可有效保证仪器运行的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其是一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪。
背景技术
目前，对于神经类的疾病(如头痛、腰、肩、腿痛)的治疗，主要还是借助于具有输出电流电测功能的电位治疗仪进行的，这是因为电疗的基本治疗作用是调节神经和肌肉的兴奋性，改善血液循环和物质代谢，具有镇痛、消肿、消炎等功效。
然而，目前市面上的具有输出电流电测功能的电位治疗仪由于系统结构设计的不甚理想，还普遍存在系统结构复杂、工作稳定性差、保护措施不到位、治疗效果不理想等诸多问题。因此，有必要对现有的具有输出电流电测功能的电位治疗仪提出改进方案，以最大限度地提升具有输出电流电测功能的电位治疗仪的整体性能，满足实际的使用需求。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种系统结构简单、运行稳定、安全可靠的具有输出电流电测功能的电位治疗仪。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，它包括顺序连接的用于产生PWM治疗波形的微控制器、用于对PWM治疗波形进行低通滤波处理的电平调理电路、用于对PWM治疗波形进行功率放大的功率放大电路、用于对功率放大电路输出的电压进行放大并起到安全隔离作用的三抽头变压器、用于将三抽头变压器次级侧的电压作用于人体上的滤波输出模块以及用于采集滤波输出模块的电流信号并对电流信号进行电平转换后反馈给微控制器的电流信号采集电路；
所述电流信号采集电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相端通过第一采样电阻连接滤波输出模块的输出端并通过并联的第二采样电阻和第一滤波电容连接电源端脚、反相端通过第三采样电阻连接电源端脚并通过第四采样电阻连接第一运算放大器的输出端、输出端通过第五采样电阻连接第二运算放大器的反相端，所述第二运算放大器的反相端同时通过第六采样电阻连接第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端连接微控制器。
优选地，所述微控制器包括一ARM7微处理器，所述电平调理电路包括顺序地连接于ARM7微处理器的DAC通道与功率放大电路的输入端之间的RC二阶低通滤波器、电压跟随器和电平调整器，所述电压跟随器和电平调整器均包括一TC1029型运算放大器。
优选地，所述功率放大电路包括一LM4871型功率放大器，所述功率放大器的IN-引脚连接于电平调整器的输出端、V02引脚连接于三抽头变压器的中间抽头、V01引脚分别通过第一选通电路和第二选通电路与三抽头变压器的初级侧的两端对应连接。
优选地，所述第一选通电路包括第一三极管和第三三极管，所述第一三极管的集电极连接功率放大器的V01引脚、基极通过第一电阻连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第三三极管的基极并通过第三电阻连接第三三极管的发射极，所述第三三极管的集电极连接三抽头变压器的初级侧的一端；
所述第二选通电路包括第二三极管和第四三极管，所述第二三极管的集电极连接功率放大器的V01引脚、基极通过第二电阻连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第四三极管的基极并通过第四电阻连接第四三级管的发射极，所述第四三极管的集电极连接三抽头变压器的初级侧的另一端。
优选地，所述滤波输出模块包括形成于三抽头变压器的次级侧两端的电极输出端以及串联于三抽头变压器的次级侧两端的第五电阻和第一电容，所述第五电阻的两端还并联有第六电阻。
由于采用了上述方案，本实用新型通过对整个硬件系统的结构改进，可结合软件编程利用微控制器输出各种不同频率和幅度组合的PWM波形，并通过系列的处理实现波形的稳定输出；同时，通过电流线号采集电路将滤波输出模块输出的信号反馈给微控制器，当采样的数据超过设定的电流时，微控制器可中断治疗，以保证治疗仪使用的安全性，避免出现人体电击伤的问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例的系统控制原理框图；
图2是本实用新型实施例的电平调整电路的电路结构图；
图3是本实用新型实施例的功率放大电路的电路结构图；
图4是本实用新型实施例的第一选通电路的电路结构图；
图5是本实用新型实施例的第二选通电路的电路结构图；
图6是本实用新型实施例的滤波输出模块的电路结构图；
图7是本实用新型实施例的电流信号采集电路的电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图7所示，本实施例提供的一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，它包括顺序连接的用于产生PWM治疗波形的微控制器1、用于对PWM治疗波形进行低通滤波处理的电平调理电路2、用于对PWM治疗波形进行功率放大的功率放大电路3、用于对功率放大电路3输出的电压进行放大并起到安全隔离作用的三抽头变压器4、用于将三抽头变压器4次级侧的电压作用于人体上的滤波输出模块5以及用于采集滤波输出模块5的电流信号并对电流信号进行电平转换后反馈给微控制器1的电流信号采集电路6；其中，电流信号采集电路6包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2(两者可采用OP248型放大器)，第一运算放大器A1的同相端通过第一采样电阻Rc1连接滤波输出模块5的输出端并通过并联的第二采样电阻Rc2和第一滤波电容Cc1连接电源端脚、反相端通过第三采样电阻Rc3连接电源端脚并通过第四采样电阻Rc4连接第一运算放大器A1的输出端、输出端通过第五采样电阻Rc5连接第二运算放大器A2的反相端，第二运算放大器A2的反相端同时通过第六采样电阻Rc6连接第二运算放大器A2的输出端，第二运算放大器A2的输出端连接微控制器1。
如此，通过对整个硬件系统的结构改进，可结合软件编程利用微控制器1输出各种不同频率和幅度组合的PWM波形，而后经过电平调整电路2对波形进行滤波、经过功率放大电路3对波形功率进行放大、利用三抽头变压器4实现极性转换、安全隔离以及电压放大，最后通过滤波输出模块5来滤除波形中的高频成分，从而实现波形的稳定输出，与此同时，利用第一运算放大器A1和第二运算放大器A2可由左至右构成减法器和加法器，通过电流线号采集电路6对滤波输出模块5输出的信号进行采样并最终反馈给微控制器1，当采样的数据超过设定的电流时，微控制器1可中断治疗，以保证治疗仪使用的安全性，避免出现人体电击伤的问题。
为保证对微控制器1输出的波形的调整效果，同时为整个治疗仪的功能提供扩展的基础，本实施例的微控制器包括一ARM7微处理器(可利用其实现编程软件的植入以及通过配置RAM或ROM等存储单元实现数据存储、通过配置触摸屏等元件实现对治疗仪的控制等等)；如图2所示，本实施例的电平调理电路2包括顺序地连接于ARM7微处理器的DAC通道与功率放大电路3的输入端之间的RC二阶低通滤波器(其主要由电阻R11、R12和电容C11和C12等构成)、电压跟随器(其主要由一TC1029型运算放大器、电阻R14和R16等构成)和电平调整器(其主要由一TC1029型运算放大器、电阻R13和R15等构成)。以此，不但可使对PWM波进行滤波处理，而且可实现双极性脉冲输出。
作为一个优选方案，如图3所示，本实施例的功率放大电路3包括一LM4871型功率放大器U1，功率放大器U1的IN-引脚连接于电平调整器的输出端、V02引脚连接于三抽头变压器4的中间抽头、V01引脚分别通过第一选通电路和第二选通电路与三抽头变压器4的初级侧的两端对应连接。如此，从功率放大电路3输出的波形信号，可通过V01引脚和V02引脚以及选通电路输出至三抽头变压器4中，通过选通电路的控制并配合三抽头变压器4的不同抽头之间的转换，实现双极性波形的最终输出。
如图4所示，本实施例的第一选通电路包括第一三极管Q1和第三三极管Q3，第一三极管Q1的集电极连接功率放大器U1的V01引脚、基极通过第一电阻R1连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第三三极管Q3的基极并通过第三电阻R3连接第三三极管Q3的发射极，第三三极管Q3的集电极连接三抽头变压器4的初级侧的一端；如图5所示，本实施例的第二选通电路包括第二三极管Q2和第四三极管Q4，第二三极管Q2的集电极连接功率放大器U1的V01引脚、基极通过第二电阻R2连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第四三极管Q4的基极并通过第四电阻R4连接第四三级管Q4的发射极，第四三极管Q4的集电极连接三抽头变压器4的初级侧的另一端。如此，当连接第一电阻R1的微处理器的GPIO引脚为高电平时，连接第二电阻R2的微处理器的GPIO引脚为低电平时，第一三极管Q1和第三三极管Q3导通，第二三极管Q2和第四三极管Q4截止，波形信号从三抽头变压器4的中间抽头端(标记为III端)流向其中一端(标记为I端)，反之，波形信号从中间抽头端流向另一端(标记为II端)，如此，可实现周期性极性相反的信号的转换及输出。
为提高最终波形输出的保真性，如图6所示，本实施例的滤波输出模块5包括形成于三抽头变压器4的次级侧两端的电极输出端OUT1和OUT2以及串联于三抽头变压器4的次级侧两端的第五电阻R5和第一电容C1，第五电阻R5的两端还并联有第六电阻R6。从而可有效去除三抽头变压器4所带来的高频成分。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，其特征在于：它包括顺序连接的用于产生PWM治疗波形的微控制器、用于对PWM治疗波形进行低通滤波处理的电平调理电路、用于对PWM治疗波形进行功率放大的功率放大电路、用于对功率放大电路输出的电压进行放大并起到安全隔离作用的三抽头变压器、用于将三抽头变压器次级侧的电压作用于人体上的滤波输出模块以及用于采集滤波输出模块的电流信号并对电流信号进行电平转换后反馈给微控制器的电流信号采集电路；
所述电流信号采集电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相端通过第一采样电阻连接滤波输出模块的输出端并通过并联的第二采样电阻和第一滤波电容连接电源端脚、反相端通过第三采样电阻连接电源端脚并通过第四采样电阻连接第一运算放大器的输出端、输出端通过第五采样电阻连接第二运算放大器的反相端，所述第二运算放大器的反相端同时通过第六采样电阻连接第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端连接微控制器。
2.如权利要求1所述的一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，其特征在于：所述微控制器包括一ARM7微处理器，所述电平调理电路包括顺序地连接于ARM7微处理器的DAC通道与功率放大电路的输入端之间的RC二阶低通滤波器、电压跟随器和电平调整器，所述电压跟随器和电平调整器均包括一TC1029型运算放大器。
3.如权利要求2所述的一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，其特征在于：所述功率放大电路包括一LM4871型功率放大器，所述功率放大器的IN-引脚连接于电平调整器的输出端、V02引脚连接于三抽头变压器的中间抽头、V01引脚分别通过第一选通电路和第二选通电路与三抽头变压器的初级侧的两端对应连接。
4.如权利要求3所述的一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，其特征在于：
所述第一选通电路包括第一三极管和第三三极管，所述第一三极管的集电极连接功率放大器的V01引脚、基极通过第一电阻连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第三三极管的基极并通过第三电阻连接第三三极管的发射极，所述第三三极管的集电极连接三抽头变压器的初级侧的一端；
所述第二选通电路包括第二三极管和第四三极管，所述第二三极管的集电极连接功率放大器的V01引脚、基极通过第二电阻连接ARM7微处理器的GPIO引脚、发射极连接第四三极管的基极并通过第四电阻连接第四三级管的发射极，所述第四三极管的集电极连接三抽头变压器的初级侧的另一端。
5.如权利要求3所述的一种具有输出电流电测功能的电位治疗仪，其特征在于：所述滤波输出模块包括形成于三抽头变压器的次级侧两端的电极输出端以及串联于三抽头变压器的次级侧两端的第五电阻和第一电容，所述第五电阻的两端还并联有第六电阻。
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