治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种治疗仪器，其公开了一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统，解决现有技术中治疗膝骨关节炎的设备存在的信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、设备结构复杂、成本高、缺乏动态调节机制的问题。该设备包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；所述电流信号发生器与电磁线圈相连。本实用新型专利技术适用于治疗膝骨关节炎及软骨损伤。

Low frequency pulsed electromagnetic apparatus and system for treatment of knee osteoarthritis and cartilage injury

The utility model relates to a therapeutic instrument, which discloses a low frequency pulse electromagnetic instrument and a system for treating knee osteoarthritis and cartilage damage, and solves the problem of single signal occurrence mode, narrow range of parameters adjustable range, large magnetic field uniformity error, treatment dose and meter in the existing technology for treating knee osteoarthritis. The problem is that the quantity is not precise, the equipment structure is complex, the cost is high, and the dynamic adjustment mechanism is lacking. The device includes a controller, a current signal generator, an electromagnetic coil, a lifting platform, a three-dimensional scanner, and a magnetic field intensity measuring instrument. The current signal generator, lifting platform, three-dimensional scanner, and magnetic field intensity measuring instrument are connected with the controller, and the current signal generator is connected with the electromagnetic coil. The utility model is suitable for treating knee osteoarthritis and cartilage injury.

【技术实现步骤摘要】
治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪及系统
本技术涉及一种治疗仪器，具体涉及治疗膝骨关节炎及软骨损伤的智能低频脉冲电磁仪及系统。
技术介绍
骨关节炎是一种以关节软骨退行性变和继发性骨质增生为特性的慢性关节疾病。好发于负重较大的关节，其中以膝关节最为常见。膝骨关节炎主要以滑膜炎症、软骨退行性变及软骨下骨重建为主要病理特征，因其发病后具有高致残率与高死亡率，给整个社会带来沉重的社会经济学负担。尽管，治疗膝骨关节炎的方式较多，但非侵入性的治疗仪器却较为少见。目前，大部分低频脉冲电磁治疗仪主要被用于骨折的愈合、疼痛、炎症控制、骨质疏松、卒中后的吞咽障碍等疾病，且大量用于基础研究的治疗仪也被研发出来用于上述疾病的研究。低频脉冲电磁场用于膝骨关节炎的治疗被认为是该研究领域的新方向，根据本研究中心的动物的体内与体外研究显示，低频脉冲电磁场对软骨细胞具有明显的促增殖、增加细胞外基质合成等疗效，同时有助于显著降低软骨细胞周围炎症刺激的疗效。然而，目前用于治疗膝骨关节炎的低频脉冲电磁仪尚未被完全开发出。目前市场上主流治疗膝骨关节炎的磁学治疗仪主要利用电刺激配合静态磁场的方式，该装置主要由电极贴、磁场线圈及信号发生器三部分组成，根据人类膝关节的模型数据，确定最终输出的电流与电压(5.6Vp-p±10％的电压的60kHz频率电信号)，最终生成特定数值的磁场强度与密度(8mV/cm，8μA/cm2)。由于现有技术中的电信号发生器固定了输出电信号频率、电压及电流大小，因此，其均匀磁场范围较窄。然而，电信号发生对于治疗磁场极为关键，电信号的电流方向、波形、频率、电流与电压等关键参数不同组合对治疗不同物种、个体、膝关节尺寸、软骨形态的疗效是动态变化的，现有技术虽然对不同物种、尺寸的膝关节进行了参数放大，但缺乏精准与动态调节机制，最佳的输出信号发生器与参数设置不具有说服力。同时，现有技术需要通过多种重复设备完成治疗，治疗计量与剂量的评估数学计算模型落后且不准确，无精准的调控设备对设备进行数控与校准。综上，现有技术中治疗膝骨关节炎的设备具有以下缺陷：信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、单一设备适用个体局限、制作与开发成本高、结构复杂与重复、人机交互与智能程度为零、缺乏针对不同物种、人种、组织类型的治疗参数数据库，进而缺失根据参数数据库所产生的特异性动态最佳参数动态调控与反馈机制。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提出一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的智能低频脉冲电磁仪及系统，解决现有技术中治疗膝骨关节炎的设备存在的信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、设备结构复杂、成本高、缺乏动态调节机制的问题。一方面，本技术实施例方案提供了一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的智能低频脉冲电磁仪，其包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；所述电流信号发生器与电磁线圈相连；所述三维扫描仪对患者膝部进行高度测量或三维扫描，确定患部的形状和空间位置数据，并将数据传输给控制器；所述控制器利用该数据计算升降平台移动方向和距离，从而控制升降平台将患者的患部移动到磁场最强区域；所述电流信号发生器在控制器的控制下产生相应波形磁场驱动电流，用以驱动电磁线圈；所述电磁线圈将驱动电流转换为电磁场对患者的患部进行电磁治疗；所述磁场强度测量仪实时检测当前真实磁场强度并反馈给控制器；所述控制器将当前真实磁场强度与预设值进行比较从而控制电流信号发生器调整电流大小，实现闭环负反馈控制。作为进一步优化，所述控制器为嵌入式计算机。作为进一步优化，所述电流信号发生器包括固态继电器模块和方波信号发生模块；所述方波信号发生模块用于产生方波电流并通过固态继电器模块输出到电磁线圈。作为进一步优化，所述方波电流频率在0-300HZ内可调，占空比在20％-80％间任意可调。作为进一步优化，所述电流信号发生器包括非方波信号发生模块、音频接口和功率放大器；所述非方波信号发生模块用于产生峰值、频率、相位可调的正弦波电流或者产生多个不同峰值、频率、相位正弦波叠加的波形电流，并通过嵌入式计算机的音频接口输入到功率放大器中进行功率放大，功率放大后的电流信号输入到电磁线圈。作为进一步优化，所述电流信号发生器还包括切换模块，所述切换模块连接控制器，并与方波信号发生模块和非方波信号发生模块相连，用于在控制器的控制下选择切换至方波信号发生模块以输出方波电流或者切换至非方波信号发生模块以输出非方波信号电流。作为进一步优化，所述升降平台上设有膝关节固定装置，用于对患者的膝关节进行固定。此外，本技术的另一实施例还提供了一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的系统，其包括上述电磁仪，还包括医学数据库，所述电磁仪的控制器与医学数据库相连，所述医学数据库中存储有患者的病历信息，并可根据病历信息通过数据分析向所述电磁仪的控制器推荐治疗参数，所述电磁仪的控制器还接受手动输入治疗参数。作为进一步优化，所述治疗参数包括治疗磁场强度、治疗持续时间、磁场驱动电流波形参数。作为进一步优化，所述电磁仪的控制器具有wifi、RJ45接口，用于通过互联网接入物联网平台，实现接入物联网平台的远程监控终端对电磁仪的远程监控；所述远程监控终端包括但不限于手机、PC电脑或便携式电脑。本技术的有益效果是：1)实现对磁场电信号发生的波形、电流方向、频率、输出电流与电压大小等参数实现特定范围内的调控，进而产生允许误差范围内的均匀磁场(磁场强度范围0-30mT任意可调，电流频率在0-300HZ内任意可调)；2)设备可根据医学数据库等大数据中心建立精确的治疗剂量与计量数学模型，根据外部设备自动识别与计算，针对不同物种、人种的膝关节尺寸及组织类型，完成治疗剂量的动态的输出；3)可根据治疗自动采集数据进行后台数据库补充，经过数学模型与计算机调控实现每一次治疗的精准反馈调控以达到最佳的治疗效果；4)设备结构简单、实现成本低。附图说明图1为本技术实施例中的智能低频脉冲电磁仪工作原理示意图；图2为智能低频脉冲电磁仪的部分结构示意图。具体实施方式本技术旨在提出一种治疗膝骨关节炎及软骨损伤的智能低频脉冲电磁仪及系统，解决现有技术中治疗膝骨关节炎的设备存在的信号发生模式单一、参数可调范围窄、产生磁场均匀程度误差大、治疗剂量与计量不精准、设备结构复杂、成本高、缺乏动态调节机制的问题。如图1所示，本技术中治疗膝骨关节炎及软骨损伤的智能低频脉冲电磁仪，包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；所述电流信号发生器与电磁线圈相连；所述三维扫描仪对患者膝部进行高度测量或三维扫描，确定患部的形状和空间位置数据，并将数据传输给控制器；所述控制器利用该数据计算升降平台移动方向和距离，从而控制升降平台将患者的患部移动到磁场最强区域；所述电流信号发生器在控制器的控制下产生相应波形磁场驱动电流，用以驱动电磁线圈；所述电磁线圈将驱动电流转换为电磁场对患者的患部进行电磁治本文档来自技高网...

【技术保护点】
治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪，其特征在于，包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；所述电流信号发生器与电磁线圈相连；所述三维扫描仪对患者膝部进行高度测量或三维扫描，确定患部的形状和空间位置数据，并将数据传输给控制器；所述控制器利用该数据计算升降平台移动方向和距离，从而控制升降平台将患者的患部移动到磁场最强区域；所述电流信号发生器在控制器的控制下产生相应波形磁场驱动电流，用以驱动电磁线圈；所述电磁线圈将驱动电流转换为电磁场对患者的患部进行电磁治疗；所述磁场强度测量仪实时检测当前真实磁场强度并反馈给控制器；所述控制器将当前真实磁场强度与预设值进行比较从而控制电流信号发生器调整电流大小，实现闭环负反馈控制。

【技术特征摘要】
1.治疗膝骨关节炎及软骨损伤的低频脉冲电磁仪，其特征在于，包括控制器、电流信号发生器、电磁线圈、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪；所述电流信号发生器、升降平台、三维扫描仪、磁场强度测量仪均与所述控制器相连；所述电流信号发生器与电磁线圈相连；所述三维扫描仪对患者膝部进行高度测量或三维扫描，确定患部的形状和空间位置数据，并将数据传输给控制器；所述控制器利用该数据计算升降平台移动方向和距离，从而控制升降平台将患者的患部移动到磁场最强区域；所述电流信号发生器在控制器的控制下产生相应波形磁场驱动电流，用以驱动电磁线圈；所述电磁线圈将驱动电流转换为电磁场对患者的患部进行电磁治疗；所述磁场强度测量仪实时检测当前真实磁场强度并反馈给控制器；所述控制器将当前真实磁场强度与预设值进行比较从而控制电流信号发生器调整电流大小，实现闭环负反馈控制。2.如权利要求1所述的低频脉冲电磁仪，其特征在于，所述控制器为嵌入式计算机。3.如权利要求1所述的低频脉冲电磁仪，其特征在于，所述电流信号发生器包括固态继电器模块和方波信号发生模块；所述方波信号发生模块用于产生方波电流并通过固态继电器模块输出到电磁线圈。4.如权利要求3所述的低频脉冲电磁仪，其特征在于，所述方波电流频率在0-300HZ内可调，占空比在20％-80％间任意可调。5.如权利要求4所述的低频脉冲电磁仪，其特征在于，所述电流信号发生器包括非方波信号发生模块、音频接口和功率放大器；所述非方波...

【专利技术属性】
技术研发人员：何成奇，朱思忆，王德麾，姜俊良，张黎明，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川,51