基于漫游交互刺激技术的康复治疗仪研制.pdf
《基于漫游交互刺激技术的康复治疗仪研制.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于漫游交互刺激技术的康复治疗仪研制.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、10医疗装备 2023 年 8 月第 36 卷第 16 期 Medical Equipment,August.2023,Vol.36,No.16漫游交互刺激技术(roaming electrical stimul-ation technology,REST)是对干扰电治疗技术的创新性应用。干扰电治疗技术同时将两组或两组以上不同频率(110 KHz)交流电流交叉作用于人体,在电极作用的交叉部位内形成电流干扰。而作用于人体的两种频率电流幅度会产生差拍现象,出现新固有频率(0200 Hz 范围内)电流,在人体组织深处形成低频调制中频的干扰电场。干扰电疗技术同时具备中频电疗和低频电疗的优势,与单一的中
2、基于漫游交互刺激技术的康复治疗仪研制赵志科1,申思宪2(通信作者),吴坤坤2,李跃勇2,张文龙21河南工业大学电气工程学院(河南郑州450001);2河南百昌源医疗科技有限公司(河南郑州450001)摘要针对传统干扰电治疗仪存在刺激电流类型单一、治疗范围有限、需要人工频繁切换吸附电极等技术瓶颈,开发了一种基于漫游交互刺激技术(REST)的康复治疗仪。该治疗仪以微控制器为控制核心,以电容触摸屏为人机交互界面,通过设计的干涉点自动切换电路、电极脱落检测电路、气泵压力调节电路等硬件系统,结合涵盖治疗模式选择、治疗处方设定、治疗时间设置、抽吸力调节、负压开关、报警提示等软件功能的控制程序,可在不移动吸
3、附电极的前提下,通过多电极导通自动切换控制,实现多对电极的自由导通组合,使干扰电场节律性或随机性变化,既兼顾了单一部位的高效治疗,又实现了大范围多维度治疗。关键词漫游交互刺激技术;康复治疗仪;多维度治疗中图分类号R318.6 文献标识码B 文章编号1002-2376(2023)16-0010-08基金项目:郑州市科技局自然科学项目(22ZZRDZX07),河南工业大学高层次人才科研启动基金项目(2020BS011)收稿日期:2023-03-17论著Development of Rehabilitation Therapy Device Based on Roaming Electrical S
4、timulation TechnologyZHAO Zhike1,SHEN Sixian2,WU Kunkun2,LI Yueyong2,ZHANG Wenlong2.1.College of Electrical Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou Henan,450001,China;2.Henan Baichangyuan Medical Technology Co.LTD,Zhengzhou Henan,450001,China【Abstract】In response to the technical bottle
5、necks of conventional interferometric electrotherapy devices,such as a single type of stimulation current,limited therapeutic range,and the need for frequent manual switching of the adsorbed electrodes,roving interactive stimulation technology based electrotherapy rehabilitation devices have been de
6、veloped.The therapeutic device is controlled by a microcontroller as the control core and a capacitive touch screen as the human-computer interaction interface.Through hardware systems such as the designed interference point automatic switching circuit,electrode detachment detection circuit,and air
7、pump pressure adjustment circuit,combined with a control program that covers software functions such as treatment mode selection,treatment prescription setting,treatment time setting,suction force adjustment,negative pressure switch,alarm prompt,etc.,it can adsorb the electrode without moving it,thr
8、ough automatic switching control of multi electrode conduction,the free conduction combination of multiple pairs of electrodes is achieved,resulting in rhythmic or random changes in the interference electric field.This not only balances the efficient treatment of individual sites,but also enables la
9、rge-scale multidimensional roving interactive stimulation therapy.【Key words】Roaming electrical stimulation technology;Rehabitiation therapy decice;Multidimersional therapy11医疗装备 2023 年 8 月第 36 卷第 16 期 Medical Equipment,August.2023,Vol.36,No.16频或低频电疗相比,在康复治疗过程中具有人体不易产生适应性和肌肉疲劳的优点1-3。目前,干扰电治疗技术已被广泛应用
10、于神经系统疾病、妇产科疾病、骨骼软组织系统疾病、血液系统疾病等临床领域4-5。国产干扰电治疗设备普遍参照YY/T 0951-2015干扰电治疗设备标准6,但该标准仅说明了干扰电治疗仪的工作频率、输出电流、不同负载下的电流变化率、调制频率、调幅度、差频频率、差频变化周期、动态节律、抽吸力等关键参数的测试标准;该标准中未涉及的部分测试参数是依据测试方提供的技术参数开展验证性测试7,导致市面上的干扰电治疗仪关键治疗参数存在较大差异,治疗效果参差不齐。此外,对患者进行干扰电康复治疗的过程中,医务人员通过临床经验和被治疗者的临床体验反馈调节治疗参数或频繁改变吸附电极的位置,实现对病灶的治疗。这对医务人员
11、专业水平要求较高,且操作频繁,康复治疗仪的独立工作效率较低8。随着对干扰电疗技术研究的深入,静态干扰电疗技术、动态干扰电疗技术相继出现。在吸附电极固定的前提下,静态干扰电疗技术仅能在人体表层产生二维平面的干扰电治疗,且治疗区域相对固定,长时间治疗易产生人体适应性;而动态干扰电疗技术按一定周期对中频电流进行幅度调制,产生低幅度缓慢变化的电流,通过输出强度规律性交替变换,在吸附电极交叉点位置附近范围内产生动态干扰9。但是动态干扰电疗技术并不能完全满足康复治疗过程中对人体大范围、多维度治疗的需求。现有的动态干扰电治疗仪在使用过程中,一旦吸附电极位置固定,其干涉点的治疗就无法大范围改变,仍需要人工调整
12、吸附电极的位置来实现干涉点的转移,致使医务人员人工操作频繁,患者治疗体验不佳10-12。针对上述问题,结合临床实际需求,开发一套具有干涉点自动切换、电极脱落保护、抽吸力自动调节、加热保护、强度调节误操作保护等功能于一体的治疗仪。该治疗仪可在电极吸盘固定不动的条件下,由微控制器智能控制各通道电极,实现干涉点位置自动切换,治疗区域由聚焦到发散,既兼顾了单一部位的高效治疗,又实现了大范围交互治疗,使人体组织部位产生周期性或节律性漫游刺激感,从根本上解决了传统干扰电设备在临床应用中需要人工频繁调整吸附电极位置的局限性,从系统康复理论层面提高了人体病患部位康复效果。1 治疗仪的总体设计研制的基于 RES
13、T 的康复治疗仪的整体结构如图 1 所示。该治疗仪选用 AC 220 V 电源供电,其中气泵、风扇和电磁阀采用 AC 220 V 直接供电。此外,AC 220 V 电源经过电源转换模块实现整流与降压,分别为触摸屏、保温盒内的加热线、状态指示灯带提供 DC 15 V 供电,并为微控制器、限位开关、触摸温控开关、强度调节旋钮等提供 DC 3.3 V的供电。图 1基于漫游交互刺激技术的康复治疗仪的整体结构图该治疗仪选用气泵作为抽取负压的气源。固态继电器根据气泵按键的状态判断实现抽吸的控制功能。当按下气泵按键,微控制器的 I/O 口将检测到按键电路的高电平信号,触发控制固态继电器工作,接通气泵与 AC
14、 220 V 电源线路,气泵开始工作。该治疗仪采用强度调节旋钮实现对其输出电流大小的调节。强度旋钮具有电动旋转的功能,可在马达电位器的控制下实现反转控制。电流检测电路是通过在电流互感器上串联精密采样电阻,转换为采样电压,实现对电极间刺激电流的间接检测;其采样电压同时作为马达电位器的反馈控制信号,当两个电极间的输出电流过大时,微控制器可根据控制程序实现过电流保护与自动调节功能。强度指示灯用于向操作人员反馈当前的输出电流值。在加热托盘内安装有用于检测加热托盘伸出与缩回的限位开关。当加热托盘被抽出时,则给电容检测电路供电。在加热托盘外表面设置有电容式触控开关,触控后加热托盘内的加热线得电加热。如果将
15、加热托盘推入机壳内,则会触碰内部的限位开关,从而切12医疗装备 2023 年 8 月第 36 卷第 16 期 Medical Equipment,August.2023,Vol.36,No.16断触控电容检测电路的供电,停止加热,避免加热托盘在机壳内的异常加热,为设备使用带来风险。加热线上串联有温控开关,若超过 42,则自动切断电源。在加热盘内设置有 NTC 温度传感器,用于实时检测加热盘的温度。温控开关与温度传感器共同实现了加热控制的两重保护功能。在机壳内安装有温度传感器,用于检测机壳内的温度,通过控制两组静音风扇实现对机壳内温度的控制,保证机壳内硬件电路控制治疗仪的工作温度稳定。负压传感器
16、用于实现对气泵抽吸力的实时检测。漫游电的调制信号发生电路用于输出漫游电所需的可调幅、可调深、波形可变的波形信号。微控制器通过控制干涉点自动切换电路,实现对多电极工作状态的切换。触摸屏(上位机)通过串口通信协议将控制指令发送给微控制器(下位机),实现治疗仪人机交互所需的模式选择、处方选择等功能。利用触摸屏的喇叭,实现对电极脱落或治疗时间结束的报警提示功能。选用电磁阀实现对水汽分离盒、气路的开关状态控制,接通水汽分离盒上游气路的电磁阀开关,可以形成吸盘内负压抽取,接通水汽分离盒下游气路的电磁阀开关,可以实现自动排水功能。通过 RGB 三色控制的灯带的控制,实现对治疗仪运行状态的指示。2 硬件电路设
17、计2.1 干涉点自动切换电路干涉点自动切换电路是实现漫游电多组吸附电极自由组合切换的关键。干涉点自动切换电路与变压器和多对电极吸盘共同构成漫游电切换所需的硬件电路。干涉点自动切换电路的工作原理如图 2 所示。通过干涉点自动切换电路,实现对变压器二次侧与吸附电极间的导通电路连接,使形成交叉的干扰电回路。背部康复治疗是对人体大范围康复治疗的典型图 2干涉点自动切换电路的工作原理图临床应用。采用 6 个吸附电极(3 组吸附电极)治疗时,吸附电极的位置存在多种分布方式,如圆形分布、矩形分布、菱形分布、非对称分布等方式。这里以矩形分布为例分析,治疗仪的导通切换矩阵如图 3 所示。在 6 个吸附电极导通切
18、换过程中,在状 态(2)、(7)、(9)、(13)、(14)下 可以形成干涉点,其中状态(9)和状态(13)形成了两处干涉点,在状态(14)下形成了三处干涉点。不同的干涉点对应的病灶位置是不同的,通过微控制器对其进行时序控制,可以实现作用于人体干涉点状态的转移与切换,从而实现对大范围、多病灶的康复治疗。因此,配合输出电流波形的变化,设计漫游电治疗处方,形成 REST,实现漫游电控制。以 6 个吸附电极构成的漫游电为例,设计的干涉点自动切换电路如图 4 所示。干涉点自动切换电路由微控制器通过 IIC 协议进行控制。I/O 扩展器U2 通过 3/8 译码器 U1 扩展控制 I/O 口,实现对所图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 漫游 交互 刺激 技术 康复 治疗 研制
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。