一种低功耗神经肌肉刺激仪制造技术

本发明专利技术公开了一种低功耗神经肌肉刺激仪,包括电源模块、低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路、微控制器和N对电极，N为大于等于1的整数，每对电极包括一个输入电极和一个输出电极。本发明专利技术可通过低压升高压反馈控制模块实时检测并反馈当前电压，防止升压过高，损坏相关元器件，同时缩短充电时间，因而仪器在工作状态下的功耗大幅减少；刺激仪在工作状态下，当电极断路或电极脱落时，通过输出电极端设置的通断反馈电路，微控制器能及时监测到刺激电流的幅度或频率出现异常，并指令低压升高压反馈控制模块关闭，使得本发明专利技术刺激仪具有极低的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗神经肌肉刺激仪
本专利技术涉及一种神经肌肉刺激仪，属于医疗仪器领域。
技术介绍
神经肌肉刺激仪是一种利用低中频电刺激脉冲对病人的肌肉或神经进行刺激治疗的医疗仪器，目前广泛应用于脑瘁中、脑外伤、偏瘫、截瘫等疾病的恢复治疗。神经肌肉刺激仪通常选用一次性干电池供电，而干电池储电量有限。由于生物组织阻抗基本在2KΩ～20MΩ，需要刺激仪的刺激输出模块具有较高的电压源，通常为100v～130v之间，因此需通过电容、电感储能元件等元器件搭建开关电路和LC升压电路，将低压电源转换为高压电源。但在将低电压升至高电压过程中，升压所需充电时间过长和升压值过高可能导致相关元器件的损坏，同时也会造成刺激仪电源能量的浪费，因此在低电压升至高电压过程中，需要对升压过程实施反馈控制，缩短升压过程中的充电时间，降低刺激仪的能耗，以延长刺激仪的使用寿命。此外，刺激仪在使用过程中，刺激仪应能自动检测到可能会出现的刺激电极的断路或电极贴片的脱落并关闭电路以降低能耗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低功耗的神经肌肉刺激仪。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术低功耗神经肌肉刺激仪包括电源模块、低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路、微控制器和N对电极，N为大于等于1的整数；每对电极包括一个输入电极和一个输出电极，各输入电极分别与恒压转恒流模块的输出端电连接，各输出电极分别与通断反馈电路的输入端电连接；低压升高压反馈控制模块的输出端与恒压转恒流模块的输入端连接；所述电源模块与低压升高压反馈控制模块、微控制器分别连接；低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路分别与微控制器连接；微控制器能够指令低压升高压反馈控制模块将电压升至预设高电压后输出到恒压转恒流模块，并指令恒压转恒流模块将恒定电压转换成恒定电流输出到各输入电极；并且，当微控制器从通断反馈电路接收到的电压值小于反馈电压阈值且持续小于反馈电压阈值的持续时间大于设定休眠时间时，微控制器指令低压升高压反馈控制模块关闭。进一步地，本专利技术所述低压升高压反馈控制模块包括开关电路、LC升压电路和电压反馈电路；开关电路的第一输入端与电源模块连接，开关电路的第二输入端与微控制器连接，开关电路的输出端与LC升压电路的第一输入端连接，LC升压电路的第二输入端与微控制器连接；LC升压电路的输出端分别与电压反馈电路的输入端、恒压转恒流模块的输入端连接，电压反馈电路的第一输出端与微控制器连接，电压反馈电路的第二输出端与恒压转恒流模块的输入端连接。进一步地，本专利技术所述电压反馈电路包括TVS瞬态抑制二极管、第九电阻、第十三电阻、第十一电阻和第四电容；TVS瞬态抑制二极管的输入端同时与LC升压电路的输出端、恒压转恒流模块的输入端连接；TVS瞬态抑制二极管的输出端与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端分别与第十一电阻的一端、第十三电阻的一端、第四电容的正极电连接，第十一电阻的另一端与微控制器连接，第十三电阻的另一端、第四电容的负极分别接地。进一步地，本专利技术所述通断反馈电路包括第一电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端、第三电阻的一端分别与各输出电极连接，第一电阻的另一端与微控制器连接，第三电阻的另一端接地；所述通断反馈电路通过第一电阻将第三电阻的电压值反馈至微控制器，当微控制器从通断反馈电路接收到的第三电阻的电压值小于反馈电压阈值且持续小于反馈电压阈值的时间大于设定休眠时间时，微控制器接收到反馈并指令低压升高压反馈控制模块关闭。进一步地，本专利技术所述微处理器与外部的PC机连接。进一步地，本专利技术在低压升高压反馈控制模块的升压过程中，若微控制器判断其所采集到的低压升高压反馈控制模块的当前电压值大于等于预设高电压，则微控制器将低压升高压反馈控制模块本次升压的充电时间发送给低压升高压反馈控制模块作为其下一次升压的充电时间；若微控制器判断其所采集到的低压升高压反馈控制模块的当前电压值小于预设高电压，则微控制器根据以下公式(1)计算低压升高压反馈控制模块下一次升压所需的充电时间并发送给低压升高压反馈控制模块：Tn＝Tl－k(Un－Us)(1)公式(1)中，Tn为低压升高压反馈控制模块下一次升压所需的充电时间，Tl为低压升高压反馈控制模块本次升压的充电时间，k表示单次充电时间变化系数，k＝0.25ms/V，Un为低压升高压反馈控制模块的当前电压值，Us为预设高电压的参考值。进一步地，本专利技术所述预设高电压的下限大于TVS瞬态抑制二极管的击穿电压。进一步地，本专利技术在电源模块中设置工作状态控制按钮，所述工作状态控制按钮的一端分别连接电源模块的正极和微控制器，所述工作状态控制按钮的另一端连接电源模块的负极，当按下工作状态控制按钮时，微控制器能够接收并计算工作状态控制按钮按下的时长信号；在关机状态下，若长按工作状态控制按钮，则微控制器发指令给开关电路，改变刺激仪的当前状态为工作状态；在工作状态下，若长按工作状态控制按钮，则微控制器发指令给开关电路，改变刺激仪的当前状态为关机状态；在工作状态下，若短按工作状态控制按钮，则每短按工作状态控制按钮一次，微控制器将刺激仪在工作状态下的休眠时间在当前值的基础上增加一次，当休眠时间达到设定的上限值时，若再短按工作状态控制按钮一次，则休眠时间重置为设定的下限值。进一步地，本专利技术长按工作状态控制按钮的时长为3～5s，短按工作状态控制按钮一次的时长为大于0且小于等于1s。进一步地，本专利技术在工作状态下，每短按工作状态控制按钮一次，刺激仪的休眠时间在当前值的基础上增加1s；当休眠时间的当前值达到7s，若再短按工作状态控制按钮一次时，则休眠时间重置为1s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)可通过低压升高压反馈控制模块实时检测并反馈当前电压，防止升压过高，损坏相关元器件，同时缩短充电时间，使刺激仪在工作状态下的功耗大幅减少；(2)刺激仪在工作状态下，当电极断路或电极脱落时，通过输出电极端设置的通断反馈电路，微控制器能及时监测到刺激电流的幅度或频率出现异常，并指令低压升高压反馈控制模块关闭，使本专利技术刺激仪具有极低的功耗。附图说明图1为本专利技术的结构原理框图；图2为本专利技术的低压升高压反馈控制模块的原理框图；图3为本专利技术的电压反馈电路的一种实施例的电路图；图4为本专利技术的一次刺激过程中恒压转恒流模块输出的恒流刺激信号示意图；图5为本专利技术的一次刺激过程中低压升高压反馈控制模块的充电示意图；图6为本专利技术的一次刺激过程中低压升高压反馈控制模块的升压电压信号示意图；图7为本专利技术的通断反馈电路的一种实施例的电路图；图8为本专利技术刺激仪在工作过程中的功耗信号示意图；图中，2.电源模块，3.低压升高压反馈控制模块，31.开关电路，32.LC升压电路，33.电压反馈电路，4.恒压转恒流模块，5.电极贴片，51.输入电极，52.输出电极，53、54.电极连接环，6.通断反馈电路，7.微控制器。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗神经肌肉刺激仪,其特征在于：包括电源模块、低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路、微控制器和N对电极，N为大于等于1的整数；每对电极包括一个输入电极和一个输出电极，各输入电极分别与恒压转恒流模块的输出端电连接，各输出电极分别与通断反馈电路的输入端电连接；低压升高压反馈控制模块的输出端与恒压转恒流模块的输入端连接；所述电源模块与低压升高压反馈控制模块、微控制器分别连接；低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路分别与微控制器连接；微控制器能够指令低压升高压反馈控制模块将电压升至预设高电压后输出到恒压转恒流模块，并指令恒压转恒流模块将恒定电压转换成恒定电流输出到各输入电极；并且，当微控制器从通断反馈电路接收到的电压值小于反馈电压阈值且持续小于反馈电压阈值的持续时间大于设定休眠时间时，微控制器指令低压升高压反馈控制模块关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种低功耗神经肌肉刺激仪,其特征在于：包括电源模块、低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路、微控制器和N对电极，N为大于等于1的整数；每对电极包括一个输入电极和一个输出电极，各输入电极分别与恒压转恒流模块的输出端电连接，各输出电极分别与通断反馈电路的输入端电连接；低压升高压反馈控制模块的输出端与恒压转恒流模块的输入端连接；所述电源模块与低压升高压反馈控制模块、微控制器分别连接；低压升高压反馈控制模块、恒压转恒流模块、通断反馈电路分别与微控制器连接；微控制器能够指令低压升高压反馈控制模块将电压升至预设高电压后输出到恒压转恒流模块，并指令恒压转恒流模块将恒定电压转换成恒定电流输出到各输入电极；并且，当微控制器从通断反馈电路接收到的电压值小于反馈电压阈值且持续小于反馈电压阈值的持续时间大于设定休眠时间时，微控制器指令低压升高压反馈控制模块关闭。


2.根据权利要求1所述的低功耗神经肌肉刺激仪，其特征在于：所述低压升高压反馈控制模块包括开关电路(31)、LC升压电路(32)和电压反馈电路(33)；开关电路(31)的第一输入端与电源模块(2)连接，开关电路(31)的第二输入端与微控制器连接，开关电路(31)的输出端与LC升压电路(32)的第一输入端连接，LC升压电路(32)的第二输入端与微控制器连接；LC升压电路(32)的输出端分别与电压反馈电路(33)的输入端、恒压转恒流模块(4)的输入端连接，电压反馈电路(33)的第一输出端与微控制器连接，电压反馈电路(33)的第二输出端与恒压转恒流模块(4)的输入端连接。


3.根据权利要求2所述的低功耗神经肌肉刺激仪，其特征在于：所述电压反馈电路(33)包括TVS瞬态抑制二极管(D8)、第九电阻(R9)、第十三电阻(R13)、第十一电阻(R11)和第四电容(C4)；TVS瞬态抑制二极管(D8)的输入端同时与LC升压电路(32)的输出端、恒压转恒流模块的输入端连接；TVS瞬态抑制二极管(D8)的输出端与第九电阻(R9)的一端连接，第九电阻(R9)的另一端分别与第十一电阻(R11)的一端、第十三电阻(R13)的一端、第四电容(C4)的正极电连接，第十一电阻(R11)的另一端与微控制器连接，第十三电阻(R13)的另一端、第四电容(C4)的负极分别接地。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的低功耗神经肌肉刺激仪，其特征在于：所述通断反馈电路(6)包括第一电阻(R1)和第三电阻(R3)，所述第一电阻(R1)的一端、第三电阻(R3)的一端分别与各输出电极连接，第一电阻(R1)的另一端与微控制器连接，第三电阻(R3)的另一端接地；所述通断反馈电路通过第一电阻(R1)将第三电阻(R3)的电压值反馈至微控制器，当微控制器从通断反馈电路(6)接收到的第三电阻(...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶树明，孙玉彤，李建华，罗建超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33