一种体表神经肌肉电刺激装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种体表神经肌肉电刺激装置，该电刺激系统包括：电池供电模块、电源管理模块、升压模块、微控制器和蓝牙模块、刺激信号发生模块、移动控制模块；其中，升压模块包含一个耦合电感boost级联升压电路；微控制器和蓝牙模块包含蓝牙通信、pwm、ADC、PI/PID控制器；刺激信号发生模块包含三个单元，其中双相波形产生单元包含一个H桥电路和其半桥驱动电路；电荷采集单元包含两个高精度的电流传感器及其采样电路；电荷累积消除单元包含一个CMOS传输门；移动控制模块提供能源模式、刺激模式参数的选择，通过蓝牙给微控制器和蓝牙模块发送参数和控制指令；本发明专利技术实现了以宽范围恒压源输出多参数的脉冲刺激波形，同时提供低功耗的能量管理策略。能量管理策略。能量管理策略。

【技术实现步骤摘要】
一种体表神经肌肉电刺激装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及便携式智能医疗器械领域，特别涉及一种小型体表神经肌肉电刺激装置及其控制方法

技术介绍

[0002]神经系统的疾病以及肌肉的创伤都易于引发肢体感知能力失调，进一步导致肌肉萎缩，使得个体逐渐丧失正常的行动能力。随着社会老龄化和城市化进程加速，居民不健康生活方式流行，以肌肉劳损、浅层神经损伤和脑卒中为代表的神经肌肉系统疾病患者数量正持续上升。
[0003]肌肉神经电刺激是现代电子工程与人体学相结合的产物。电刺激装置在现实世界中有着广泛的运用，包括用于放松、健身、提高运动技能、治疗疾病等，尤其是用于治疗和防止肌肉萎缩，促进周围神经修复。
[0004]临床医学研究证实，低频率(1
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100Hz)，高密度(电流幅度接近个体忍受阈值，通常在10
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50mA)和长脉宽(100
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400μS)的脉冲电刺激可以有效引起肌肉收缩，模拟人体肌肉锻炼活动的状态，从而有效促进治疗和防止肌肉萎缩。同时密度较低的电刺激促使传输非疼痛信息的大直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体表神经肌肉电刺激装置，其特征在于，包括电池供电模块，电源管理模块，升压模块，刺激信号发生模块，微控制器和蓝牙模块，移动控制模块；所述电池供电模块包含便携电池和电量监测电路，所述电池供电模块用于给电源管理模块和升压模块供电；所述升压模块包括驱动信号PWM5单元，基于boost级联的耦合电感升压拓扑结构和电压反馈单元，所述驱动信号PWM5单元连接到基于boost级联的耦合电感升压拓扑结构中的MOS管Q0,用于控制MOS管的开关，升压模块为刺激信号发生模块提供输出电压HV；所述刺激信号发生模块包括双相波形产生单元、电荷累积消除单元、电荷采集单元，所述双相波形产生单元包括H桥驱动单元、第一驱动信号PWM1单元、第二驱动信号PWM2单元、第三驱动信号PWM3单元、第四驱动信号PWM4单元；所述H桥驱动单元，包括由4个N沟道MOSFET构成的H桥电路，在两个高侧管Q1/Q2的S极与两低侧管Q3/Q4的D极相接处分别引出一个电极为阳极和阴极，所述阴极和阳极用于外接负载以对所述外接负载输出双相波形的电流，所述PWM1用于驱动高侧管Q1，PWM2用于驱动高侧管Q2，PWM3用于驱动低侧管Q3，PWM4用于驱动低侧管Q4；所述电荷累积消除单元，包括一对增强型NMOS管和PMOS管组成的COMS传输门，将所述增强型NMOS管的源极Sn和PMOS管的漏极Dp对接在DpSn节点即所述H桥电路中的阳极，将所述增强型NMOS的漏极Dn和PMOS管的源极Sp对接在DnSp节点即所述H桥电路中的阴极，所述NMOS管的衬底接地，所述PMOS管的衬底接高电平，来自微控制器与蓝牙模块的数字信号输入Digital input直接接到所述增强型NMOS管的基极Gn，所述数字信号输入Digital input通过一个非门接到所述PMOS管的基极Gp，以控制传输门的通断，当所述COMS传输门导通时,累积在阴阳两极的电荷信号传输平衡；所述电荷采集单元包括电流传感器Rs1和Rs2、两组OP放大电路、ADC模数转换电路，两个电流传感器Rs1和Rs2一端分别接到低侧管Q3和Q4的源极S，另一端接地，两组OP放大电路的放大器OP1和OP2的正相输入端口作为电流采样端Current Sample，分别接到低侧管Q3和Q4的源极S，反向输入端接地，两组OP放大器的输出端口用于输出放大后的模拟电流信号到ADC模数转换电路的采样通道chnl1和chnl2，ADC模数转换电路将模拟电流信号转化为数字信号提供给微控制器和蓝牙模块；所述电源管理模块包含供电稳压源和驱动器稳压源，所述供电稳压源为微控制器和蓝牙模块、双相波形产生单元的H桥驱动单元提供稳压电源VCC1，所述VCC1为COMS传输门提供所述高电平，所述驱动器稳压源为升压模块的驱动信号PWM5单元、双相波形产生单元的第一驱动信号PWM1单元、第二驱动信号PWM2单元、第三驱动信号PWM3单元、第四驱动信号PWM4单元提供能量VCC2；所述的微控制器和蓝牙模块通过蓝牙与移动控制模块通讯，并为所述升压模块的所述驱动信号PWM5单元和所述双相波形产生单元的第一驱动信号PWM1单元、第二驱动信号PWM2单元、第三驱动信号PWM3单元、第四驱动信号PWM4单元提供电路控制信号pwm1/pwm2/pwm3/pwm4/pwm5，为所述电荷累积消除单元提供数字信号输入Digital input，为所述的电源管
理模块提供使能控制信号en；所述移动控制模块通过蓝牙连接与所述微控制器和蓝牙模块建立通讯，并发送控制参数；所述微控制器和蓝牙模块还包括PID控制器和PI控制器，所述PID控制器和所述PI控制器分别使用PID和PI算法，根据所述控制参数和ADC模数转换电路采集到的数字信号，调节输出刺激的幅度。2.如权利要求1所述的一种体表神经肌肉电刺激装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：装置开启后，所述电源管理模块中的所述供电稳压源VCC1会首先将电池供电模块中供电电池的电压抬升并稳定，给微控制器和蓝牙模块供电；所述移动控制模块通过蓝牙连接，与所述微控制器和蓝牙模块建立通讯，设定刺激的模式，设定装置能源模式；所述能源模式包括：精准控制模式和节能模式；移动控制模块控制刺激信号发生模块开始或停止电刺激；当刺激信号发生模块开始电刺激时，微控制器和蓝牙模块调节所述输出电压HV向负载输出刺激；所述的刺激的模式，包含从模式1到模式17共17个预设模式和自选参数模式；所述的自选参数模式电刺激参数的具体范围为：电刺激强度0－50mA，电刺激强度的步进为1mA；频率范围为1
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100Hz，频率的步进为1Hz；脉宽50μS－1ms，脉宽的步进为25μs；所述预设模式的电刺激参数如下：脉宽μS幅度mA频率Hz模式115051模式217562模式320073模式422584模式525095模式6275106模式7300117模式8325128模式9350139模式103751410模式114001511模式122503050模式132504050模式142504050模式153504075模式164004575模式172002010所述的刺激信号发生模块中，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪鹄，王宁宁，张正民，叶挺聪，刘磊，周辉，谢圣怡，周世恒，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：