基于参数可调的经颅电刺激治疗仪制造技术

本发明专利技术提供了一种基于参数可调的经颅电刺激治疗仪,包括：微控制单元(4)、用户操作单元、刺激电极(3)以及电流控制电路(9)；所述用户操作单元将用户的操作信号发送至微控制单元(4)进行数模转换处理，并由微控制单元(4)向电流控制电路(9)发送与刺激波形对应的电压信号，由所述电流控制电路(9)改变刺激电极(3)的刺激波形和电流强度。本发明专利技术中的治疗仪体积小，便携性好；拥有良好的用户操作按键系统，响应快、稳定性好，同时配有实时显示参数变化的液晶显示屏，使用户有一个良好的人机交互体验，并能够实现正负波形的输出，使有效适用于不同使用者。此外本发明专利技术还设置了多级安全检测系统，能够最大程度地保护使用者的安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小型便携式设备、医疗康复
，具体地，涉及一种基于参数可调的经颅电刺激治疗仪。
技术介绍
随着现代社会生活节奏的加快、人们生活压力的增加，越来越多的人开始受到神经精神类疾病的折磨。以脑卒中为例，脑卒中是中老年人致残的最主要的原因，中国是脑卒中的重灾区，每年发病人数约300万。随着医疗水平的提高，病死率虽不断下降，但致残率却高达70％～80％，不但给家庭、社会带来沉重的负担，而且严重影响患者的生活质量。目前针对于该类神经精神性疾病的治疗主要通过药物、人工康复训练以及现代物理治疗等方式实现。目前，无创脑刺激技术在脑卒中后肢体运动功能康复中的作用逐渐得到重视。其中，经颅电刺激的应用最为广泛。经颅电刺激是一种非侵袭性的电刺激方法，刺激效果具有极性特点，刺激结束后的效应取决于刺激的强度和刺激持续的时间，如果刺激的时间持续足够长，刺激结束后皮质的兴奋性的改变可持续达1h，通过调节刺激的持续时间和强度，刺激后效应的持续时间可以被控制。与其他物理治疗方法相比，经颅电刺激虽然刺激较弱，但易引起皮质兴奋性的变化，且刺激后效应比经颅磁刺激等其他方法持久，几乎不会引起不良反应；简便易携带；设备的价格低廉；更为优越的是可设立假刺激组进行对照研究。这些优势促进了经颅电刺激近十年的迅猛发展。经文献检索发现，中国专利公开号为CN102580235A，专利名称为：经颅直流电刺激仪，申请日为2012年02月24日。该专利文献公开的设备提供一种结构设置更为合理、能安全、聚焦、多通道地刺激大脑功能皮质的经颅直流电刺激仪。该电刺激仪存在以下不足：1)、刺激模式单一，只具备直流电刺激模式，无法实现交流电刺激以及伪刺激等模式；2)、文献中虽然提及有皮肤电阻检测模块，但也只是在电阻过大时发出警报，没有在硬件或者软件上及时停止电刺激，无法很好地保护使用者。经文献检索发现，中国专利公开号为CN105664357A，专利名称为：多参数可调经颅电刺激系统，申请日为2016年6月15日。该专利文献提出了可实现tDCS、tACS以及tRNS的可选刺激的一种多参数可调经颅电刺激系统，并且能够实现tDCS刺激时电流的闭环控制、tACS刺激时电流幅值和电流频率的调节以及tRNS刺激时噪声类型的调节。该刺激器可用移动终端对参数进行设定，但存在以下不足：1)、该刺激系统没有安全检测环节，无法在电刺激发生意外的时候为使用者提供安全保护；2)、刺激电流只有正电流刺激，无法消除长时间刺激产生的电荷积累。总体来说，市场上现有经颅电刺激产品大多刺激模式单一，没有安全保护措施，没有实现刺激电流的正负对称刺激以消除电荷积累，难以满足人们对经颅电刺激设备使用的要求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于参数可调的经颅电刺激治疗仪。根据本专利技术提供的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，包括：微控制单元、用户操作单元、刺激电极以及电流控制电路；所述用户操作单元将用户的操作信号发送至微控制单元进行数模转换处理，并由微控制单元向电流控制电路发送与刺激波形对应的电压信号，由所述电流控制电路改变刺激电极的刺激波形和电流强度。优选地，所述用户操作单元上设置有多个用户操作按键，所述用户操作按键包括：模式选择按键、调幅按键Amp+、调幅按键Amp-、调频按键Fre+、调频按键Fre-、相位/占空比调节按键；其中：所述模式选择按键能够任意选择正弦波刺激、方波刺激、直流恒定波形刺激以及伪刺激这四种刺激模式；所述调幅按键Amp+和所述调幅按键Amp-用于实现电流强度的调节；所述调频按键Fre+和所述调频按键Fre-用于实现刺激频率的调节；所述相位/占空比调节按键用于在正弦波模式下调节相位、在方波模式下调节占空比。优选地，还包括显示屏，所述显示屏用于实时显示用户当前使用的状态，所述状态包括：用户选择的刺激模式、刺激电路强度、刺激频率。优选地，所述电流控制电路包括：电压偏置电路、双运放恒流源电路；所述电压偏置电路用于将微控制单元内的数模转换器输出的0～3V电压转变为-3～3V的正负对称电压；所述双运放恒流源电路用于产生-3mA～3mA的电流，且该电流不随电极片阻抗变化。优选地，还包括电源模块，所述电源模块包括：3.7V聚合物锂电池、3.3V降压电路、35V升压电路、-35V降压电路；所述3.3V降压电路用于为微控制单元供电；所述35V升压电路和-35V降压电路用于为电流控制电路中的电压偏置电路和双运放恒流源电路供电。优选地，还包括安全模块，所述安全模块包括保险丝、阻抗检测子模块、刺激参数阈值设定子模块；所述保险丝用于限定电刺激最大电流小于等于5mA，当电流大于5mA时保险丝熔断；所述阻抗检测子模块用于实时检测人体阻抗，当人体阻抗大于设定阈值时，则停止刺激；所述刺激参数阈值设定子模块用于限定刺激波形的频率、电流以及运行时间的阈值，当超过频率、电流以及运行时间中的任一阈值时，治疗仪禁止使用或者强制调节到阈值范围内。优选地，所述微控制单元采用基于ARM内核的STM32F103系列芯片，所述STM32F103系列芯片内部自带了2路数模转换器。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪体积小，便携性好；拥有良好的用户操作按键系统，响应快、稳定性好，同时配有实时显示参数变化的液晶显示屏，使用户有一个良好的人机交互体验。2、本专利技术能够实现正负波形的输出，使得刺激电流强度在±3mA范围内可调，正负波形对称刺激可以有效抵消刺激过程的电荷积累；采用双运放恒流源电路产生一个与使用者阻抗大小无关的恒流刺激，可以有效适用于不同使用者。3、本专利技术的优选方案在直流恒定波形的刺激下，设置了刺激波形的渐入渐出时间，有效地避免了电流突然变化时使用者眼前产生白光；配备了多级安全检测系统，能够最大程度地保护使用者的安全。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪的原理结构示意图；图2为本专利技术的显示屏和电极结构示意图。图中：1-硬件电路；2-软件程序；3-刺激电极；4-微控制单元；5-用户操作按键；6-OLED液晶显示屏；7-安全模块；8-数模转换器；9-电流控制电路；10-模式选择按键；11-调幅按键Amp+；12-调幅按键Amp-；13-调频按键Fre+；14-调频按键Fre-；15-相位/占空比调节按键；16-保险丝；17-阻抗检测子模块；18-刺激参数阈值设定子模块；19-电压偏置电路；20-双运放恒流源电路；21-3.7V聚合物锂电池；22-3.3V降压电路；23-35V升压电路；24--35V降压电路。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，包括：硬件电路、软件程序以及刺激电极；其中，所述硬件电路包括微控制单元、用户操作按键、OLED液晶显示屏、安全模块、电流控制电路。所述微控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，其特征在于，包括：微控制单元(4)、用户操作单元、刺激电极(3)以及电流控制电路(9)；所述用户操作单元将用户的操作信号发送至微控制单元(4)进行数模转换处理，并由微控制单元(4)向电流控制电路(9)发送与刺激波形对应的电压信号，由所述电流控制电路(9)改变刺激电极(3)的刺激波形和电流强度。

【技术特征摘要】
1.一种基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，其特征在于，包括：微控制单元(4)、用户操作单元、刺激电极(3)以及电流控制电路(9)；所述用户操作单元将用户的操作信号发送至微控制单元(4)进行数模转换处理，并由微控制单元(4)向电流控制电路(9)发送与刺激波形对应的电压信号，由所述电流控制电路(9)改变刺激电极(3)的刺激波形和电流强度。2.根据权利要求1所述的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，其特征在于，所述用户操作单元上设置有多个用户操作按键，所述用户操作按键包括：模式选择按键(10)、调幅按键Amp+(11)、调幅按键Amp-(12)、调频按键Fre+(13)、调频按键Fre-(14)、相位/占空比调节按键(15)；其中：所述模式选择按键(10)能够任意选择正弦波刺激、方波刺激、直流恒定波形刺激以及伪刺激这四种刺激模式；所述调幅按键Amp+(11)和所述调幅按键Amp-(12)用于实现电流强度的调节；所述调频按键Fre+(13)和所述调频按键Fre-(14)用于实现刺激频率的调节；所述相位/占空比调节按键(15)用于在正弦波模式下调节相位、在方波模式下调节占空比。3.根据权利要求1所述的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏用于实时显示用户当前使用的状态，所述状态包括：用户选择的刺激模式、刺激电路强度、刺激频率。4.根据权利要求1所述的基于参数可调的经颅电刺激治疗仪，其特征在于，所述电流控制电路(9)包括：电压偏置电路(19)、双运放恒流源电路(20)；所述电压偏置电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定国，王杜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31