一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置及其应用方法，该装置包括皮肤电极、微控制器以及分别与微控制器连接的电源模块、内存模块、波形发生模块、人机交互模块和蓝牙通信模块，其中波形发生模块的输出端连接皮肤电极，波形发生模块包括依次连接的波形数据存储单元、直接数字频率合成单元(采用芯片AD9850)、模拟信号处理单元和安全输出单元；从内存模块读取与患者病情相适应的医疗参数至微控制器，微控制器控制波形发生模块生成相应的波形信号，输出波形信号至皮肤电极。与现有技术相比，本发明专利技术具有不影响便携性的同时实现更精准、更多元化的治疗波形输出，可进行网络远程控制和具有更高的安全性和稳定性等优点。

Wearable brain transcutaneous electrical stimulation therapeutic device and its application method

The invention relates to a wearable brain transcutaneous electrical stimulation treatment device and application method thereof, the device comprises a skin electrode, micro controller and power module are respectively connected with the microcontroller memory module, waveform generation module, human-computer interaction module and Bluetooth communication module, wherein the output waveform generation module is connected with the skin electrode, waveform the module includes a waveform data storage unit, direct digital frequency synthesis unit (the AD9850 chip), analog signal processing unit and output unit safety; from the memory module to read and patients to adapt medical parameters to the micro controller, micro controller to control the waveform generation module generates the corresponding waveform signal, the output waveform signal to the skin electrode. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of not only affecting portability, but also realizing more accurate and more complex waveform output of the treatment, which can be used for remote control of the network, and has the advantages of higher safety and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置及其应用方法
本专利技术涉及用于原发性脑部疼痛的治疗设备，尤其是涉及一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置及其应用方法。
技术介绍
经皮电刺激治疗已经成为治疗某些脑部疾病的一种重要治疗手段之一，其主要原理为产生的电脉冲通过自粘电极经皮传输，刺激(即触发动作电位)位于脑部特定区域皮肤下的神经，抑制神经传导，阻断疼痛感觉通路，从而达到治疗目的。随着其应用领域的拓展和深入，经皮电刺激技术也需要不断地朝着更安全、更有效的方向发展和完善。在本专利涉及治疗和缓解头痛的领域，现有的通过电脉冲经皮电刺激来治疗或缓解头痛的便携式设备为了达到减小设备体积、简化参数设置等目的，多采用通过微控制器和外围数字/模拟电路生成固定刺激频率、固定刺激强度和固定波形的治疗脉冲，最终由用户独自完成治疗。但固定的治疗参数和治疗模式对于不同情况下的患者而言，会导致治疗效果欠佳，甚至是无法抗拒的负面治疗效果。因此，这类电刺激头痛治疗设备不具备参数可调、智能控制、模式多样、治疗效果及时反馈、缺乏医生指导等重要特征。在许多应用场合下，比如在不同体质、不同年龄、不同病情的患者中，不能产生精准化的治疗效果。而现有的台式非便携的此类治疗设备虽然可以调节治疗参数，但设备笨重，患者只能在医院完成治疗，极大地浪费了患者和医生的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实时调节参数的穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置及其应用方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，该装置包括皮肤电极、微控制器以及分别与微控制器连接的电源模块、内存模块、波形发生模块和人机交互模块，所述的波形发生模块输出端连接皮肤电极，其特征在于，所述的波形发生模块包括依次连接的波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元；输入与患者病情相适应的医疗参数至微控制器，微控制器控制波形发生模块生成与输入医疗参数相对应的波形信号，输出波形信号至皮肤电极。所述的直接数字频率合成单元采用直接数字频率合成芯片AD9850，所述的微控制器分别连接波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元。所述的模拟信号处理单元包括双向脉冲发生电路、电压幅值放大电路、压流转换电路和电流反馈电路。所述的安全输出单元包括输出限压限流电路和电源隔离电路。所述的装置还包括蓝牙通信模块，所述的蓝牙通信模块连接微控制器。所述的人机交互模块包括语音单元、按键单元和显示单元。一种采用上述任一项所述的一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置的治疗装置应用方法，该方法包括以下步骤：S1、微控制器的操作系统初始化；S2、创建任务，并启动操作系统；S3、操作系统根据优先级自动切换和执行任务。S3中的任务包括设备自检和安全任务、脉冲发生任务、蓝牙通讯任务、人机交互任务和参数存储与读取任务。所述的设备自检和安全任务由安全输出单元完成，所述的脉冲发生任务由直接数字频率合成单元完成，所述的蓝牙通讯任务由蓝牙通信模块完成，所述的人机交互任务由人机交互模块完成，所述的参数存储与读取任务由内存模块完成。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)采用以微控制器为控制核心、直接数字频率合成芯片为波形发生器的硬件电路，保证了频率、幅度的快速切换，在不降低设备便携性和性能指标的前提下，实现了更精准、更多元化的治疗波形输出；(2)可以方便的在智能终端进行模式切换、参数调整和软件升级等，大大增强了治疗的灵活性和患者体验；并且可以通过网络远程控制，方便医患之间治疗效果的及时反馈，使患者可以远程在医生的指导下完成更加精准高效的治疗；(3)所述的模拟信号处理单元使得最终的治疗波形符合要求，同时安全输出单元使得治疗脉冲具有更高的安全性和稳定性；(4)所述的人机交互模块方便使用者自己输入相关参数，调整输出频率，也增强了装置的使用便利性；(5)微处理器连接波形发生模块中的各单元，及时调整和控制波形处理过程；(6)采用嵌入式实时操作系统为核心的软件控制，以及高优先级任务优先执行的运行机制，使得在治疗过程中实现了治疗参数的用户自定义和该参数下输出脉冲的实时更新，并且大幅提高了整个控制系统的实时性和高效性。附图说明图1为本专利技术的硬件设计的结构框图；图2为本专利技术的波形发生模块的结构框图；图3为本专利技术的微控制器功能实现示意图；图4为本专利技术的软件控制设计框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术涉及一种用于治疗和缓解原发性脑部疼痛的穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置。使得该穿戴式脑部电刺激治疗仪不仅可以让患者和医生结合实际情况，实时精准调节治疗参数，而且可以在不牺牲便携性的条件下让患者和医生能够及时沟通。通过DDS直接数字式频率合成技术，理论上可以生成任意波形的治疗脉冲，从而提供多种治疗方案。增加的蓝牙模块可以使治疗设备与计算机或智能手机等终端连接，使患者在多种模式治疗时仍然可以方便操作，同时也可以为设备控制软件和治疗参数的远程调节提供了可行的方法。硬件电路上以直接数字式频率合成(DDS)单元为核心，在微控制器的控制下，经过波形发生模块中的模拟信号处理单元以及安全输出单元输出最终波形至自粘电极来刺激病灶的皮肤部位，通过蓝牙通信模块可以在智能终端进行模式切换、参数调节，并通过智能终端网络连接实现治疗效果及时反馈和医生远程控制；软件控制上以嵌入式实时操作系统为核心来切换和执行不同优先级的任务。本专利实现了多参数治疗、参数实时可调、治疗效果及时反馈的要求，具有便携便捷、实时高效、安全稳定的特点。具体结构：如图1所示，一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，该装置包括皮肤电极、微控制器以及分别与微控制器连接的电源模块、内存模块、波形发生模块、人机交互模块、蓝牙通信模块。其中电源模块、内存模块、波形发生模块、人机交互模块、蓝牙通信模块分别连接微控制器。人机交互模块包括语音单元、按键单元和显示单元。所述的治疗装置还包括存储用户数据和治疗参数的内存模块。如图2所示，波形发生模块输出端连接皮肤电极，波形发生模块包括波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元。其中波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元依次连接，直接数字频率合成单元采用直接数字频率合成芯片AD9850，微控制器分别连接波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元。其中波形数据存储单元用于存储波形数据，就可以实现各种波形输出，该单元一般集成在直接数字频率合成芯片内部。直接数字频率合成单元主要在频率和相位控制字的控制下调整输出频率，以及精确的调整输出信号的相位，该单元一般是直接数字频率合成芯片的主要功能部件。模拟信号处理单元包括双向脉冲发生电路、电压幅值放大电路、压流转换电路和电流反馈电路。其中双向脉冲发生电路的作用是控制相应的波形脉冲的输出电流方向；电压幅值放大电路的作用是通过单片机参数控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，该装置包括皮肤电极、微控制器以及分别与微控制器连接的电源模块、内存模块、波形发生模块和人机交互模块，所述的波形发生模块输出端连接皮肤电极，其特征在于，所述的波形发生模块包括依次连接的波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元；输入与患者病情相适应的医疗参数至微控制器，微控制器控制波形发生模块生成与输入医疗参数相对应的波形信号，输出波形信号至皮肤电极。

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，该装置包括皮肤电极、微控制器以及分别与微控制器连接的电源模块、内存模块、波形发生模块和人机交互模块，所述的波形发生模块输出端连接皮肤电极，其特征在于，所述的波形发生模块包括依次连接的波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元；输入与患者病情相适应的医疗参数至微控制器，微控制器控制波形发生模块生成与输入医疗参数相对应的波形信号，输出波形信号至皮肤电极。2.根据权利要求1所述的一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，其特征在于，所述的直接数字频率合成单元采用直接数字频率合成芯片AD9850，所述的微控制器分别连接波形数据存储单元、直接数字频率合成单元、模拟信号处理单元和安全输出单元。3.根据权利要求2所述的一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，其特征在于，所述的模拟信号处理单元包括双向脉冲发生电路、电压幅值放大电路、压流转换电路和电流反馈电路。4.根据权利要求2所述的一种穿戴式脑部经皮电刺激治疗装置，其特征在于，所述的安全输出单元包括输出限压限流电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，王坤，章浩伟，宋明辉，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31