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一种电极的控制装置及电刺激系统

文献发布时间:2024-04-18 19:58:30


一种电极的控制装置及电刺激系统

技术领域

本发明涉及控制领域,特别是涉及一种电极的控制装置及电刺激系统。

背景技术

在物理康复领域中通常采用神经肌肉电刺激疗法来治疗一些患者的疼痛问题,有的患者是一个部位疼痛,有的患者是多个部位疼痛,在针对多个部位疼痛需要进行电刺激治疗时,目前采用的方法是贴多组治疗电极,每组电极分别作为一路电刺激的输出路,通过各组治疗电极来分别对不同部位进行电刺激治疗。

但是现有技术中在将多组电极片分别贴附到患者的所需治疗部位上后,需要通过操控面板按键分别调节每一路的治疗参数;面板按键通过单片机与电极的驱动电路连接,通过调节单片机输出到驱动电路的驱动信号的强度实现对电极输出的电刺激强度的调节。在调节时需要通过单片机选定某一组电极片后直接通过面板按键将该组电极片对应的输出路的驱动信号调整到预设强度,重复进行该操作,直至分别完成各组电极片的参数调节过程。这种方式所需要的时间较长,操作繁琐,特别是当输出路数较多的时候通常需要设置两三分钟,操作比较繁琐。并且由于操作者是以驱动信号的输出强度作为输出参考,所以当操作者将多路治疗输出对应的驱动信号调节到相同的强度时,由于人体不同部位的阻抗差异,在驱动信号的强度一样的情况下,会出现有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱,不同部位治疗感受不一样的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极的控制装置及电刺激系统,基于驱动电路的输出电流来调整各组电极对应的各输出路的电刺激强度可以使各个驱动电路输出至各组电极的电流相同,从而实现各组电极所在的各个部位的刺激程度保持一致,从而有效避免多组电极对应的驱动信号的强度相同时由于人体不同部位的阻抗差异导致的有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况,并且其他驱动电路可以直接基于对应的反馈电路和参考电流进行同时调整,快速实现多通道的电刺激的输出,节约时间,提高工作效率。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种电极的控制装置,包括:

与N组电极一一对应连接的N个驱动电路,N为正整数;

与N个所述驱动电路一一对应的N个反馈电路,输入端与对应的驱动电路的输出端连接,用于检测对应的驱动电路输出至对应的电极的电流;

控制模块,N个输出端分别与N个所述驱动电路的输入端连接,N个输入端分别与N个所述反馈电路的输出端连接,用于输出驱动信号至参考驱动电路以驱动对应的一组电极输出电刺激,将与所述参考驱动电路对应的参考反馈电路检测到的电流作为参考电流,调整并输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路以使N个所述反馈电路检测到的电流均等于所述参考电流,所述参考驱动电路为N个所述驱动电路中的任意一个驱动电路。

可选地,所述驱动电路包括变压器和功率放大模块,所述功率放大模块的输入端与所述控制模块的输出端连接,所述功率放大模块的输出端与所述变压器的第一输入端连接,所述变压器的第二输入端与第一供电电源连接,第一输出端与对应的一组电极中的一个电极连接,第二输出端分别与对应的反馈电路的输入端和对应的一组电极中的另一个电极连接。

可选地,所述功率放大模块包括第一三极管,第二三极管,第一电阻,第二电阻和二极管,所述第一三极管的控制端分别与所述控制模块的输出端和所述第一电阻的第一端连接,第一端分别与所述第二三极管的第一端、所述二极管的负极和所述变压器的第一输入端连接,第二端分别与所述第二三极管的控制端、所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端分别与所述第二三极管的第二端和所述二极管的正极连接。

可选地,所述反馈电路包括互感器、运算放大器和第三电阻,所述互感器的第一输入端与所述变压器的第二输出端连接,第二输入端与对应的一组电极中的另一个电极连接,第一输出端接地,且与所述第三电阻的第一端连接,第二输出端分别与所述第三电阻的第二端和所述运算放大器的正相输入端连接,所述运算放大器的反相输入端接地,输出端与所述控制模块的输入端连接,电源端与第二供电电源连接。

可选地,所述反馈电路还包括第四电阻和第五电阻,所述第四电阻的第一端分别与所述运算放大器的反相输入端和所述第五电阻的第一端连接,第二端接地,所述第五电阻的第二端分别与所述运算放大器的输出端和所述控制模块的输入端连接。

可选地,所述驱动电路还包括电位器,所述电位器的第一端与所述控制模块的输出端连接,第二端接地,输出端与所述功率放大模块的输入端连接。

可选地,所述控制模块还用于:

输出N个相同强度的驱动信号至N个所述驱动电路并确定与所述驱动信号的当前强度对应的所述驱动电路的两个输出端之间的预设电压;

检测N个所述驱动电路的两个输出端之间的电压;

分别调节N个所述驱动电路的电位器以使N个所述驱动电路的两个输出端之间的电压均等于所述预设电压。

可选地,所述控制模块包括控制器和指令输入模块,所述控制器的N个反馈输入端分别与N个所述反馈电路的输出端连接,所述控制器的控制输入端与所述指令输入模块的输出端连接;

所述控制器用于基于所述指令输入模块的输出指令输出驱动信号至参考驱动电路以驱动对应的一组电极输出电刺激,将与所述参考驱动电路对应的参考反馈电路检测到的电流作为参考电流,基于所述指令输入模块的输出指令调整并输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路以使N个所述反馈电路检测到的电流均等于所述参考电流,所述参考驱动电路为N个所述驱动电路中的任意一个驱动电路。

可选地,所述指令输入模块包括旋转编码器、第一上拉电阻,第二上拉电阻、第三上拉电阻、第一电容、第二电容和第三电容;所述旋转编码器的第一输出端分别与所述控制器的第一控制输入端、所述第一上拉电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接,所述旋转编码器的第二输出端分别与所述控制器的第二控制输入端、所述第二上拉电阻的第一端和所述第二电容的第一端连接,所述旋转编码器的第三输出端分别与所述控制器的第三控制输入端、所述第三上拉电阻的第一端和所述第三电容的第一端连接,所述第一上拉电阻的第二端、所述第二上拉电阻的第二端和所述第三上拉电阻的第二端分别与第三供电电源连接,所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端均接地。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种电刺激系统,包括N组电极和如前述所述的电极的控制装置,N组电极分别与所述电极的控制装置的N组输出端一一对应连接,N为正整数。

本发明提供了一种电极的控制装置,包括与N组电极一一对应连接的N个驱动电路、与N个所述驱动电路一一对应的N个反馈电路和控制模块,控制模块先选取一个驱动电路作为参考驱动电路,以参考驱动电路作为基准,基于参考驱动电路对应的参考反馈电路检测到的参考电流调整输出至其他驱动电路的驱动信号,使得所有驱动电路的输出电流均等于参考电流,基于驱动电路的输出电流来调整各组电极对应的各输出路的电刺激强度可以使各个驱动电路输出至各组电极的电流相同,从而实现各组电极所在的各个部位的刺激程度保持一致,从而有效避免多组电极对应的驱动信号的强度相同时由于人体不同部位的阻抗差异导致的有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况,并且其他驱动电路可以直接基于对应的反馈电路和参考电流进行同时调整,快速实现多通道的电刺激的输出,节约时间,提高工作效率。

本发明还提供了一种电刺激系统,具有与上述电极的控制装置相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电极的控制装置的结构示意图;

图2为本发明提供的一种当电刺激系统中的电极为五组时电极的控制装置的结构示意图;

图3为本发明提供的一种驱动电路和反馈电路的结构示意图;

图4为本发明提供的一种旋转编码器的外围电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电极的控制装置及电刺激系统,基于驱动电路的输出电流来调整各组电极对应的各输出路的电刺激强度可以使各个驱动电路输出至各组电极的电流相同,从而实现各组电极所在的各个部位的刺激程度保持一致,从而有效避免多组电极对应的驱动信号的强度相同时由于人体不同部位的阻抗差异导致的有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况,并且其他驱动电路可以直接基于对应的反馈电路和参考电流进行同时调整,快速实现多通道的电刺激的输出,节约时间,提高工作效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参照图1,图1为本发明提供的一种电极的控制装置的结构示意图,图中的电极组1表示一组电极,也即两个电极;为解决上述技术问题,本发明提供了一种电极的控制装置,包括:

与N组电极一一对应连接的N个驱动电路2,N为正整数;

与N个驱动电路2一一对应的N个反馈电路3,输入端与对应的驱动电路2的输出端连接,用于检测对应的驱动电路2输出至对应的电极的电流;

控制模块4,N个输出端分别与N个驱动电路2的输入端连接,N个输入端分别与N个反馈电路3的输出端连接,用于输出驱动信号至参考驱动电路2以驱动对应的一组电极输出电刺激,将与参考驱动电路2对应的参考反馈电路3检测到的电流作为参考电流,调整并输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路2以使N个反馈电路3检测到的电流均等于参考电流,参考驱动电路2为N个驱动电路2中的任意一个驱动电路2。

具体地,先在N个驱动电路2中选择一个作为参考驱动电路2,控制模块4输出驱动信号至参考驱动电路2后,参考驱动电路2对应的一组电极此时会在参考驱动电路2的驱动下输出电刺激,参考驱动电路2通过一组电极与人体构成回路,参考驱动电路2对应的参考反馈电路3会检测到参考驱动电路2输出到该组电极的电流,控制模块4在接收到参考反馈电路3返回的电流信号后,会将其作为参考电流,并基于这个参考电流输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路2,同时控制模块4接收各个反馈电路3所反馈的电流信号,根据当前各个反馈电路3接收到的电流信号调整输出到各个驱动电路2的驱动信号的大小,使其他的N-1个驱动电路2输出至对应的各组电极的电流都与参考电流相等,此时各个驱动电路2与自身对应的电极之间的输出电流都是一致的,各组电极输出到人体的电刺激也是相同的。

可以理解的是,在输出驱动信号至参考驱动电路2时可以直接提前根据应用情况设置预设驱动信号,控制模块4直接根据预设程序输出预设驱动信号至参考驱动电路2来满足应用需求;也可以先输出一个较小的驱动信号至参考驱动电路2,然后控制模块4再通过人体阻抗信息、治疗需求以及患者感受等因素以逐渐增加等方式调整输出到参考驱动电路2的驱动信号的强度,直至参考驱动电路2输出至对应电极的电流可以满足需求;在调整输出至其他的N-1个驱动电路2的驱动信号时,可以等待输出到参考驱动电路2驱动信号调整完成,可以满足需求后,再根据满足需求的参考电流来进行驱动信号的输出,也可以在控制模块4接收到参考反馈电路3反馈的第一个电流信号时就开始输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路2,后续再根据参考反馈电路3反馈的各个电流信号实时调整输出至其他的N-1个驱动电路2的驱动信号,保持其他的N-1个驱动电路2的输出电流时刻与参考驱动电路2的输出电流保持一致。对于参考驱动电路2的选择以及参考电流对应的驱动信号的强度的具体实现方式等本申请在此不做特别的限定。

在实际应用中,可能存在N组电极所设置的部位不同的情况,此时由于设置的部位或人体阻抗情况的不同,存在某些电极需要额外增加电刺激强度或减少电刺激强度的情况,此时可以根据各组电极对应的人体阻抗情况或患者感受等实际情况的需要再对某些驱动电路2对应的驱动信号进行单独调整。对于是否需要再进行后续的单独调整以及单独调整的方式等本申请在此不做特别的限定,进行单独调整的基准存在多种实现方式,可以按照预设强度逐步增加或减少来进行单独调整的过程,也可以将其对应的反馈电路3的电流信号进行等量的逐步增加或减少来进行单独调整的过程,或直接根据患者感受进行进一步的单独调整。

需要说明的是,参考驱动电路2的选择可以随机选择,也可以根据实际应用情况确定比较适合作为基准的某一驱动电路2作为参考驱动电路2,假设当N组电极中大多数的电极对应的设置部位是相同的,只存在少数组的电极处于其他部位,需要在后续进行单独调整,此时可以在设置在同一部位的大多数的电极中选择一组电极作为基准,将该组电极对应的驱动电路2作为参考驱动电路2,此时以参考驱动电路2作为基准对各个驱动电路2进行控制并完成调整之后,大多数的电极组1都可以直接应用,只需要将少数的电极组1对应的驱动电路2再进行进一步调整即可,大大节约了工作量,提高了工作效率;另一方面,为了进一步考虑患者的安全,在基于参考驱动电路2进行调整时,最好将各个驱动电路2的输出电流控制在一个较小的程度,后续再根据实际情况进行逐步地增加,此时可以将设置部位所对应的人体阻抗较小甚至最小的某一组电极所对应的驱动电路2作为参考驱动电路2,基于这个参考驱动电路2将N个驱动电路2都调整至参考电流,此时再逐步增加输出至需要增加电刺激强度的电极对应的各个驱动电路2,直至所有电极输出的电刺激强度都可以满足需求。

不难理解的是,对于电极的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定,可以根据患者情况或实际应用需求等选择相应的材质以及实现形状或大小等,控制模块4可以采用单片机或其它微控制器等控制芯片来实现,也可以采用其他类型的控制单元。对于驱动电路2的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定,可以采用三极管驱动变压器的方式实现,还可以使用音频功放芯片或者MOS管等方式来驱动变压器,亦或者使用三极管搭建一个恒流源或者恒压源来驱动变压器等,驱动电路2通过接收控制模块4输出的驱动信号来驱动对应的电极组1产生电刺激。对于反馈电路3的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定,主要起到电流采样的作用,可以采用电流互感器T2,也可采用采样电阻来获取电刺激输出电流,反馈电路3串联在驱动电路2与对应的一组电极之间。

本发明采用可以采样电流的反馈电路3为调节基准来对输出到各个驱动电路2的驱动信号进行调整,确保各个驱动电路2与对应的电极组1之间的电流保持一致,能够有效避免由于人体不同部位的阻抗差异导致当多路治疗对应的驱动信号调节到相同的治疗强度时会发现有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况,驱动信号与对应的驱动电路2的输出电流之间的关系可以根据驱动电路2的具体电路结构确定,也可以实际调整过程中通过反复调整驱动信号来实现对驱动电路2的输出电流的调整。

可以理解的是,反馈就是被控制的过程对控制机构的反作用,这种反作用影响这个系统的实际过程或结果。通过反馈概念可以深刻理解各种复杂系统的功能和动态机制,进一步揭示不同物质运动形式间的共同联系。本发明中在电刺激系统的驱动电路2的后端加入了针对电流的反馈电路3,采用电流反馈作为多路电刺激的反馈参考,确保患者的电刺激感受均匀,能够有效避免由于人体不同部位的阻抗差异导致当各个驱动电路2对应的驱动信号调节到相同的治疗强度时有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况。实现了多部位电刺激的同步跟随调节,在该调节过程中,电刺激系统中各组电极对应的输出电流通过反馈电路3得到检测,控制模块4通过调节多路电刺激的其中一路,并获取该通道的电流值,并以此电流值作为参考,同时开启其他路的电刺激输出,可以逐渐增大驱动信号的强度,直至除参考通道外的各通道的电刺激输出的反馈电流与参考电流大小相同,跟随调强度结束后,实现各个驱动电路2的输出电流的一致。

本发明所提供的电极的控制装置可以在短时间内能够快速实现多路的电刺激调节输出,并且能够使多路的电刺激对应的输出的电流值一样。采用电流反馈作为多路电刺激的反馈参考,可以确保患者的电刺激感受均匀。需要说明的是,控制模块4输出到各个驱动电路2的驱动信号一般为同一种信号,会保持波形、频率以及周期等方面的一致性,在调整时,仅仅是通过调节驱动信号的幅值来实现不同强度的驱动信号的输出,从而确保所有通道的治疗频率以及时间等参数的同步,调节时也会同步调节频率等参数。

本发明提供了一种电极的控制装置,包括与N组电极一一对应连接的N个驱动电路2、与N个所述驱动电路2一一对应的N个反馈电路3和控制模块4,控制模块4先选取一个驱动电路2作为参考驱动电路2,以参考驱动电路2作为基准,基于参考驱动电路2对应的参考反馈电路3检测到的参考电流调整输出至其他驱动电路2的驱动信号,使得所有驱动电路2的输出电流均等于参考电流,基于驱动电路2的输出电流来调整各组电极对应的各输出路的电刺激强度可以使各个驱动电路2输出至各组电极的电流相同,从而实现各组电极所在的各个部位的刺激程度保持一致,从而有效避免多组电极对应的驱动信号的强度相同时由于人体不同部位的阻抗差异导致的有的部位刺激感较强,有的部位刺激感较弱的情况,并且其他驱动电路2可以直接基于对应的反馈电路3和参考电流进行同时调整,快速实现多通道的电刺激的输出,节约时间,提高工作效率。

在上述实施例的基础上:请参照图2,图2为本发明提供的一种当电刺激系统中的电极为五组时电极的控制装置的结构示意图;图2中的电极A1和电极A2为一组电极,驱动电路A为该组电极对应的驱动电路2,反馈电路A为该组电极对应的反馈电路3,B、C、D、E通道与之类似;请参照图3,图3为本发明提供的一种驱动电路和反馈电路的结构示意图;驱动信号表示驱动电路2从控制模块4接收到的电刺激的驱动信号,电流反馈信号表示反馈电路3反馈至控制模块4的反馈信号;

作为一种可选地实施例,驱动电路2包括变压器T1和功率放大模块,功率放大模块的输入端与控制模块4的输出端连接,功率放大模块的输出端与变压器T1的第一输入端连接,变压器T1的第二输入端与第一供电电源连接,第一输出端与对应的一组电极中的一个电极连接,第二输出端分别与对应的反馈电路3的输入端和对应的一组电极中的另一个电极连接。

不难理解的是,驱动电路2可以通过功率放大模块驱动变压器T1的方式实现,功率放大模块可以接收控制模块4输出的驱动信号并将其进行一定程度的放大后输出至变压器T1,变压器T1在第一供电电源和功率放大模块输出的放大后的驱动信号的作用下,驱动对应的一组电极产生电刺激,电刺激最终通过一组电极输出到患者所需要的治疗部位进行治疗。对于第一供电电源、变压器T1和功率放大模块的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地,通过变压器T1和功率放大模块的配合有效实现的驱动电路2的功能,可以基于控制模块4输出的驱动信号实现对对应的电极组1的有效驱动,整个电路结构简单,易于实现,有利于整个控制装置的简单实现。

作为一种可选地实施例,功率放大模块包括第一三极管Q1,第二三极管Q2,第一电阻R1,第二电阻R2和二极管D,第一三极管Q1的控制端分别与控制模块4的输出端和第一电阻R1的第一端连接,第一端分别与第二三极管Q2的第一端、二极管D的负极和变压器T1的第一输入端连接,第二端分别与第二三极管Q2的控制端、第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端连接,第二电阻R2的第二端分别与第二三极管Q2的第二端和二极管D的正极连接。

不难理解的是,功率放大模块可以通过第一三极管Q1,第二三极管Q2,第一电阻R1,第二电阻R2和二极管D构成的电路实现,第一三极管Q1和第二三极管Q2配合实现了对驱动信号的放大,第一电阻R1和第二电阻R2进一步分压实现对放大程度的控制,二极管D进一步规定电流方向,确保输出的放大后的驱动信号可以准确驱动变压器T1,对于第一三极管Q1,第二三极管Q2,第一电阻R1,第二电阻R2和二极管D的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地,可以通过三极管之间的相互配合有效实现功率放大模块的功能,结构简单,易于实现,所采用的器件成本低,体积小,有利于整个控制装置的简单实现,降低成本需求,进一步扩展了整个控制装置的适用范围。

作为一种可选地实施例,反馈电路3包括互感器T2、运算放大器UA和第三电阻R3,互感器T2的第一输入端与变压器T1的第二输出端连接,第二输入端与对应的一组电极中的另一个电极连接,第一输出端接地,且与第三电阻R3的第一端连接,第二输出端分别与第三电阻R3的第二端和运算放大器UA的正相输入端连接,运算放大器UA的反相输入端接地,输出端与控制模块4的输入端连接,电源端与第二供电电源连接。

不难理解的是,反馈电路3主要起到的是采样电流的作用,可以通过互感器T2、运算放大器UA和第三电阻R3实现,互感器T2主要指的是电流互感器T2,可以实现对变压器T1输出至对应的电极组1的电流的实时检测,互感器T2将检测到的电流通过第三电阻R3转换为电压信号,并利用运算放大器UA进行进一步的放大和/或信号增强后输出至控制模块4。对于第二供电电源、互感器T2、运算放大器UA和第三电阻R3的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地,可以通过互感器T2、运算放大器UA和第三电阻R3的配合实现对驱动电路2输出至对应的电极组1的电流的准确采样,并可以将采样后的电流信号反馈至控制模块4,以便控制模块4可以根据反馈结果实现对各个驱动电路2的输出电流的调控,整个电路结构简单,易于实现,所采用的器件成本低,体积小,有利于整个控制装置的简单实现。

作为一种可选地实施例,反馈电路3还包括第四电阻R4和第五电阻R5,第四电阻R4的第一端分别与运算放大器UA的反相输入端和第五电阻R5的第一端连接,第二端接地,第五电阻R5的第二端分别与运算放大器UA的输出端和控制模块4的输入端连接。

不难理解的是,为了更准确地实现对电流检测结果的放大过程以及进一步保护电路,可以增加设置第四电阻R4和第五电阻R5,在应用时可以通过调整第四电阻R4和第五电阻R5的阻值来实现对运算放大器UA的放大倍数的调整,从而实现对检测到的电流信号的准确放大,使运算放大器UA的放大过程更加可控,以便控制模块4后续的准确控制和调控过程。对于第四电阻R4和第五电阻R5的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。以图3为例,运算放大器UA、第四电阻R4和第五电阻R5构成了同相比例放大电路,运算放大器UA的电源端与5V的电源连接。

具体地,可以通过增加设置的第四电阻R4和第五电阻R5实现对运算放大器UA的放大倍数的准确调整,使控制模块4基于反馈电流进行调控的过程更准确可靠,提高了整个控制装置的准确性和可靠性,电路结构简单,易于实现,所采用的器件成本低,体积小,有利于整个控制装置的简单实现。

作为一种可选地实施例,驱动电路2还包括电位器R6,电位器R6的第一端与控制模块4的输出端连接,第二端接地,输出端与功率放大模块的输入端连接。

不难理解的是,功率放大模块直接接收驱动信号时可能存在由于驱动信号过大导致功率放大模块损坏的情况,因此在控制模块4输出驱动信号的输出端与功率放大模块之间增加设置了电位器R6,起到限流分压的作用,进一步保护电路,同时还可以通过调整电位器R6实现驱动信号输出至功率放大模块的输出比例的调整。对于电位器R6的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地,通过增加设置的电位器R6可以进一步保护电路,同时可以通过电位器R6的调节作用实现对各个驱动电路2及其对应的驱动信号的调整,电路结构简单,易于实现,所采用的器件成本低,体积小,提高了整个驱动电路2的灵活性,进一步扩展了整个控制装置的适用范围。

作为一种可选地实施例,控制模块4还用于:

输出N个相同强度的驱动信号至N个驱动电路2并确定与驱动信号的当前强度对应的驱动电路2的两个输出端之间的预设电压;

检测N个驱动电路2的两个输出端之间的电压;

分别调节N个驱动电路2的电位器R6以使N个驱动电路2的两个输出端之间的电压均等于预设电压。

需要说明的是,电位器R6为多圈可调电位器R6时,还可以起到校准不同批次变压器的误差的作用,不同的驱动电路2中所采用的变压器T1可能不完全相同,由于变压器T1的批次及个体之间的差异性,会导致相同强度的驱动信号在经过不同驱动电路2中的变压器T1升压后,最后作用到患者人体上时的电压强度不同,因此可以输出N个相同强度的驱动信号至对应的N个驱动电路2,此时可以通过驱动电路2的结构参数等确定在该强度的驱动信号的作用下,各个驱动电路2的两个输出端之间的预设电压,然后再一一对比N个驱动电路2的两个输出端之间的电压是否与预设电压一致,若不一致,则可以通过调整电位器R6来调节输入信号的比值,直至作用到患者人体上时的电压强度相同,也即控制各个驱动电路2的两个输出端之间的电压均等于预设电压,从而消除由于变压器T1导致的驱动电路2的输出误差。特别地,通常会将电刺激强度档位开至最大,输出最大档位对应的驱动信号,预设电压也是对应的当驱动信号的强度最大时对应的驱动电路2的输出电压,这个预设电压通常可以直接通过控制装置的设置参数直接确定,这种方法可以更迅速地找到预设电压基准。对于如何确定预设电压以及如何调节电位器R6的具体方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地,利用电位器R6还可以消除由于不同的驱动电路2中变压器T1的差异造成的不同驱动电路2之间的误差,在利用电位器R6消除误差后再进行实际应用,进一步避免误差,提高了整个控制装置的准确性和可靠性。

作为一种可选地实施例,控制模块4包括控制器12和指令输入模块11,控制器12的N个反馈输入端分别与N个反馈电路3的输出端连接,控制器12的控制输入端与指令输入模块11的输出端连接;

控制器12用于基于指令输入模块11的输出指令输出驱动信号至参考驱动电路2以驱动对应的一组电极输出电刺激,将与参考驱动电路2对应的参考反馈电路3检测到的电流作为参考电流,基于指令输入模块11的输出指令调整并输出驱动信号至其他的N-1个驱动电路2以使N个反馈电路3检测到的电流均等于参考电流,参考驱动电路2为N个驱动电路2中的任意一个驱动电路2。

考虑到控制模块4需要接收外界指令来确定输出到驱动电路2的驱动信号的需求强度等参数,可以通过控制器12和指令输入模块11来实现控制模块4,指令输入模块11用来接收外界指令,指令输入模块11可以通过面板按键等形式实现;应用时,先将电刺激治疗设备的多路电刺激输出对应的多组电极片分别贴附到患者的所需治疗部位上,之后通过指令输入模块11,可以通过操控面板按键调节驱动电路2对应的治疗参数,控制器12通过按键输入的指令开始输出电刺激信号,电刺激信号经过驱动电路2的放大电路将控制器12输出的电刺激信号放大之后输出到电极片,最后输出到患者所需要的治疗部位进行治疗。对于控制器12和指令输入模块11的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定,控制模块4包括但不仅限于本实施例中提到的模块和器件,还可以增加设置显示模块和/或提示模块等,对于控制模块4的具体实现方式等本申请在此不做特别的限定。指令输入模块11可以采用的是按键和编码器的组合来实现,但不仅限于按键和编码器,还包括用于输入指令的部件等。

具体地,通过控制器12和指令输入模块11可以有效实现控制模块4的功能,用户在需要单独调节或调整需求值的时候可以利用指令输入模块11实现对控制器12的控制,便于控制器12接收用户需求指令,满足用户需求,进一步提高了整个控制装置的灵活性,扩展了整个控制装置的适用范围。

请参照图4,图4为本发明提供的一种旋转编码器的外围电路的结构示意图。作为一种可选地实施例,指令输入模块11包括旋转编码器、第一上拉电阻R6,第二上拉电阻R7、第三上拉电阻R8、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3;旋转编码器的第一输出端分别与控制器12的第一控制输入端、第一上拉电阻R6的第一端和第一电容C1的第一端连接,旋转编码器的第二输出端分别与控制器12的第二控制输入端、第二上拉电阻R7的第一端和第二电容C2的第一端连接,旋转编码器的第三输出端分别与控制器12的第三控制输入端、第三上拉电阻R8的第一端和第三电容C3的第一端连接,第一上拉电阻R6的第二端、第二上拉电阻R7的第二端和第三上拉电阻R8的第二端分别与第三供电电源连接,第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端和第三电容C3的第二端均接地。

不难理解的是,可以通过旋转编码器以及相应的外围电路实现指令输入模块11,旋转编码器可以实现多种功能,利用旋转的机械位移量可以实现驱动信号的连续调节,增量和减量灵活性高,采用旋转编码器与采集输出电流的反馈电路3相配合可以实现对驱动信号强度的快速调节以及便于后续对单路强度的微调,能够在最短的时间内将电极输出调节到最适合患者的电刺激输出强度。旋转编码器在与控制器12连接时,需要设置第一上拉电阻R6,第二上拉电阻R7、第三上拉电阻R8、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3组成的外围电路来实现不同程度的上拉,使旋转编码器可以对应调节不同的驱动信号,对于旋转编码器和第三供电电源的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定,相应的外围电路可以根据需求的驱动信号的具体强度等实际应用情况进行调整,本申请在此不做特别的限定。以图4为例,图中O、P、Q三个端口分别与旋转编码器的输出端口以及控制器12的控制输入端连接,第三供电电源采用3.3V的电源实现。

具体地,本发明所提供的针对电刺激的电流反馈电路3配合旋转编码器的使用能够在短时间内快速实现多通道的电刺激参数的配置及电刺激的输出,旋转编码器可以提高调整电刺激参数的工作效率,进一步提高整个整个控制装置的灵活性,扩展了整个控制装置的适用范围。

作为一种具体地实施例,以图2为例,整个控制装置由作为控制器12的单片机、作为治疗参数显示模块13的数码管或者屏幕、指令输入模块11的按键及编码器、驱动电路2、反馈电路3和作用于患者的应用部分输出电极组1成,每个驱动电路2及其对应的反馈电路3和一组电极构成一个通道。在实际应用中,可以首先将应用部分的各组输出电极贴敷到患者所需要治疗的部位上,通过指令输入模块11的按键选择同步跟随模式,在此模式下,所有通道的治疗频率、时间等参数将会同步调节,将治疗参数调节完成之后开始治疗,通过调节指令输入模块11的编码器进行驱动信号的强度调节;在进行驱动信号的强度调节时,设备的使用者先选择其中的一个通道作为跟随模式下的参考通道,在跟随模式下通过旋转编码器调节输出到参考通道的驱动信号的强度,产生参考通道会输出电刺激,并且控制单元可以通过参考通道对应的参考反馈电路3所反馈过来的电流大小作为其它通道的参考电流,其他通道可以逐渐开启驱动信号的输出,并且驱动信号的强度逐渐增大,直至除参考通道外的各通道的电刺激输出的反馈电流与参考电流大小相同,跟随调整驱动信号强度的过程结束,此时各通道对应的输出电流一致。后续可根据实际情况的需要,再单独调节各通道的强度大小,使用编码器能够调节某一路的电刺激输出,采用基于反馈电路3反馈的电流值跟随调控的模式,能够快速实现多路电刺激的调节输出,并且能够使多路电刺激输出的电流强度值一样。

以图3为例,驱动电路2和反馈电路3的具体电路结构如图所示,单片机输出一个电刺激信号,也即驱动信号,经过电位器R6后,功率放大模块将电刺激的驱动信号经过三极管的放大作用后驱动变压器T1,变压器T1经过升压后通过电极片贴敷到患者的所需要治疗部位,升压变压器T1与电极之间加入电流互感器T2,互感器T2将感应到的电流经过第三电阻R3到GND转换为电压信号,经过运算放大器UA、第四电阻R4和第五电阻R5组成的同向比例放大电路后,将实际的输出电流转换为电压信号重新反馈给单片机。在跟随模式下,单片机将接收到的反馈信号对应的电流大小作为参考,开启对其他N-1个驱动电路2对应的驱动信号的调节过程。

为解决上述技术问题,本发明还提供了一种电刺激系统,包括N组电极和如前述的电极的控制装置,N组电极分别与电极的控制装置的N组输出端一一对应连接,N为正整数。

不难理解的是,电刺激系统也即上述的电刺激治疗设备,对于电极和控制装置中各模块的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

对于本发明提供的一种电刺激系统的介绍请参照上述电极的控制装置的实施例,本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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