一种多通道电刺激系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道电刺激系统，包括总控制单元和电刺激单元，所述总控制单元通过总线接口与若干电刺激单元连接，各电刺激单元独立工作；各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC‑DC升压模块、驱动电路、输出模块；接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接，用于接收总控制单元发送的控制信号；控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号，协调和控制各硬件模块电路正常工作；DC‑DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压；驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形；输出模块包括输出电极，所述输出电极直接作用在人体上，用于引起肌肉收缩。本发明专利技术提供了多样化的电刺激形式。

A Multichannel Electrical Stimulation System

【技术实现步骤摘要】
一种多通道电刺激系统
本专利技术涉及康复电刺激
，具体涉及一种多通道电刺激系统。
技术介绍
电刺激是首先应用于康复治疗的方法,从最初被动刺激，延缓偏瘫患者因为肌肉废用引起的肌萎缩、消炎、促进机体康复速度直到现在名目繁多的各类肌肉刺激、神经刺激。各种刺激手段，代替或矫正肢体和器官已丧失的功能，同时理论上兼以神经系统功能重建的电刺激形式统称为功能电刺激。功能性电刺激(functionalelectricalstimulation，FES)属于神经肌肉电刺激(neuromuscularelectricalstimulation，NES)的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。现有技术中，大部分电刺激器采用的均是分时复用的开关式方案，刺激信号具有单一性，并且大部分电刺激器采用单一通道的电刺激方式，无法构成多种电刺激的组合刺激方式。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多通道电刺激系统，能够通过多通道的电刺激信号之间的变化，形成多种电刺激方式，并且对于每一种电刺激方式均能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多通道电刺激系统，包括总控制单元和电刺激单元，所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接，各电刺激单元独立工作；各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块；所述接收模块包括通信接口，所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接，接收总控制单元发送的控制信；所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号，协调和控制各硬件模块电路正常工作；所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压；所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形；所述输出模块包括输出电极，所述输出电极直接作用在人体上，用于引起肌肉收缩。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片，可将输入电压5V升压至最大60V，输出的升压值通过改变两个分压电阻的比例进行调节。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计，所述数字电位计接收控制模块发出的命令，从而改变数字电位计的电阻值。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管，构成了“H”型的上下桥臂开关结构，通过控制上下桥臂的通断，可以控制流经人体的电流方向；改变上下桥臂的通段时间。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述总线为485总线、所述接口采用与之匹配的485接口。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括人体保护电路，所述人体保护电路包括比较器和两路输入电路，一路为DC-DC升压模块处理后的升压电压，一路为由机械式滑动变阻器和固定电阻组成的限压电压，输入的限压电压由机械式滑动变阻器调节，当升压电压大于限压电压时，比较器的输出端发生电平转换，触发保护开关，继电器断开，电刺激模块停止工作。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括参数检测模块和显示模块，所述参数检测模块包括串接在刺激通路上的采样电阻，通过检测采样电阻的电压值，计算得出流过该刺激通路的电流值，将结果显示在显示模块上，所述显示模块为OLED显示屏。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括状态指示模块，所述状态指示模块用于指示电刺激单元的工作状态，比如报警、电刺激单元开关的状态。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括若干电刺激单元配合后能够产生多种电刺激方式，包括滑觉模拟电刺激方式、振动模拟电刺激方式。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述滑觉模拟电刺激方式模拟物体滑过皮肤的感觉，控制若干电刺激单元依次逐个发出刺激信号，形成类似流水灯的刺激序列；所述振动模拟电刺激方式模拟物体敲击皮肤的感觉，控制若干电刺激单元循环切换发出刺激信号，形成不断振动的感觉。本专利技术的有益效果：其一、本专利技术采用“主控制单元和单独的电刺激单元”的模块化设计方案，主控制单元和电刺激单元采用总线连接，各个通道的电刺激信号由各电刺激单元产生，主控制单元通过总线对各电刺激单元进行调度。这种方案实现了真正意义上的多通道，各通道之间互不影响，整个系统实时性强，具备可扩展性，能够通过多通道的电刺激信号之间的变化，形成多种电刺激方式。其二、本专利技术中单独的电刺激单元中具有DC-DC升压模块、驱动电路，能够在控制模块的调控下改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形，使电刺激形式更加多元化。附图说明图1是本专利技术的多通道电刺激系统的原理框图；图2是本专利技术的两种具体的电刺激方式，其中，图a为滑觉模拟电刺激方式，图b为振动模拟电刺激方式；●代表有电刺激信号；○代表没有电刺激信号。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1所示，本专利技术的多通道电刺激系统的一实施例，包括总控制单元和电刺激单元，所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接，各电刺激单元独立工作；各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块；在所述电刺激单元中，所述接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块均设置在PCB板上电连接，构成完整的电信号通路。所述接收模块包括通信接口，所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接，接收总控制单元发送的控制信，本实施例中，所述总控制单元与各个电刺激单元进行一对多交互，所述总线为485总线、所述通信接口采用与之匹配的485接口，所述总线可以拓展为多个通道，在其他实施中也可以实用其他形式的总线和通信接口的通信形式。所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号，协调和控制各硬件模块电路正常工作。所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压；所述电压用于刺激肌肉收缩，电压过低无法导致肌肉收缩，本实施例中，所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片，可将输入电压5V升压至最大60V，输出的升压电压通过改变两个分压电阻的比例进行调节，所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计，所述数字电位计接收控制模块发出的命令，从而改变数字电位计的电阻值，通过此种方式能够准确的分配两个分压电阻的比例，提高调节的分辨率和稳定性。所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形；所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管，构成了“H”型的上下桥臂开关结构，通过控制上下桥臂的通断，可以控制流经人体的电流方向；改变上下桥臂的通段时间，从而形成不同的电刺激波形，其中，电刺激强度的调节范围为：10～60V,电刺激脉宽的调节范围为：0～100μs，电刺激频率的调节范围为：1～100HZ,可以根据使用者的实际情况和使用效果，调节电刺激参数。所述输出模块包括输出电极，所述输出电极一端与驱动电路电连接，所述输出电极另一端直接作用在人体上，用于引起肌肉收缩。具体地，本实施例还包括参数检测模块和显示模块，所述参数检测模块包括串接在刺激通路上的采样电阻，通过检测采样电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道电刺激系统，其特征在于，包括总控制单元和电刺激单元，所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接，各电刺激单元独立工作；各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC‑DC升压模块、驱动电路、输出模块；所述接收模块包括通信接口，所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接，接收总控制单元发送的控制信号；所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号，协调和控制各硬件模块电路正常工作；所述DC‑DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压；所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形；所述输出模块包括输出电极，所述输出电极直接作用在人体上，用于引起肌肉收缩。

【技术特征摘要】
1.一种多通道电刺激系统，其特征在于，包括总控制单元和电刺激单元，所述总控制单元通过总线和接口与若干电刺激单元连接，各电刺激单元独立工作；各所述电刺激单元均包括接收模块、控制模块、DC-DC升压模块、驱动电路、输出模块；所述接收模块包括通信接口，所述接收模块的通信接口与总控制单元的通信接口通过总线连接，接收总控制单元发送的控制信号；所述控制模块通过接收模块接收总控制单元发送的信号，协调和控制各硬件模块电路正常工作；所述DC-DC升压模块将初始电压提升至电刺激所需电压；所述驱动电路能够改变电刺激的强度、脉宽、频率，从而产生多种电刺激波形；所述输出模块包括输出电极，所述输出电极直接作用在人体上，用于引起肌肉收缩。2.如权利要求1所述的多通道电刺激系统，其特征在于，所述DC-DC升压模块采用DC-DC升压芯片，可将输入电压5V升压至最大60V，输出的升压值通过改变两个分压电阻的比例进行调节。3.如权利要求2所述的多通道电刺激系统，其特征在于，所述分压电阻包括固定电阻和数字电位计，所述数字电位计接收控制模块发出的命令，从而改变数字电位计的电阻值。4.如权利要求1所述的多通道电刺激系统，其特征在于，所述驱动电路的开关元件采用的PNP和NPN型的三极管，构成了“H”型的上下桥臂开关结构，通过控制上下桥臂的通断，可以控制流经人体的电流方向；改变上下桥臂的通段时间。5.如权利要求1所述的多通道电刺激系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟达，李娟，万欢，
申请(专利权)人：苏州博安捷机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32