專利名稱：多功能電子止痛儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子治療儀，具體涉及一種集灸、電脈沖、藥物離子透入為一體的多功能止痛儀。
常用的電子治療儀多采用低頻脈沖，在脈沖放大輸出過程中，其低頻升壓變壓器在增大輸出效能的同時(shí)也增大了體積，無法解決其體積和輸出效能間存在的矛盾，致使變壓器體積較大。再者，現(xiàn)有的具有加熱功能的電子治療儀也存在電極溫度過高，易燙傷患者等問題。
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種在低頻治療儀中均采用高頻或低頻升壓變壓器，電極峰值加熱，可避免燙傷患者的多功能電子止痛儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下多功能電子止痛儀，包括電極、電源和合成控制電路，合成控制電路由時(shí)間控制電路和脈沖選擇控制電路組成，電源為自激式開關(guān)電源。該儀器還設(shè)有脈沖觸發(fā)振蕩電路、脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路和峰值加熱輸出電路，所述脈沖觸發(fā)振蕩電路分成三路連接至合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，所述脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路的輸入端連接合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，輸出端接至主、副電極，所述峰值加熱輸出電路的輸入端與合成控制電路中的時(shí)間控制電路相連，輸出端連接至主電極。
所述脈沖觸發(fā)振蕩電路由1Hz脈寬輸出電路、10Hz脈寬輸出電路和100-50KHz載波脈沖輸出電路組成。其中，1Hz脈寬輸出電路由電容C2、二極管D1、D2、電阻R2、R3和一個(gè)施密特觸發(fā)器組成，D1的陰極、D2的陽極和施密特觸發(fā)器的輸入端相并接，D1的陽極、D2的陰極分別連接電阻R2、R3的一端，R2、R3的另一端與施密特觸發(fā)器的輸出端并接作為該電路的輸出端，輸出至脈沖選擇控制電路中的或門或或非門的一個(gè)輸入端。10Hz脈寬輸出電路由電容C3、C4和兩個(gè)施密特觸發(fā)電路組成，電阻R6與一個(gè)施密特觸發(fā)器并聯(lián)后接入二極管D5的陽極，D5的陰極接至另一脈寬輸出電路，其輸出也連接至脈沖選擇控制電路中的或門或或非門的一個(gè)輸入端。所述載波脈沖輸出電路輸出端連接至脈沖選擇控制電路中二極管D6的陰極。
脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路由三極管Q1、Q2和電阻R14、R15、WR1構(gòu)成脈沖輸出激勵(lì)級(jí)和放大級(jí)，Q2的基級(jí)與合成控制電路中脈沖選擇控制電路二極管D6-D9的共陽極點(diǎn)相連，經(jīng)放大后的信號(hào)輸入脈沖升壓變壓器B1，依次經(jīng)二極管D12整流，電容C12、C13和電阻R16或電感L組成的Ⅱ型濾波電路輸出至主、副電極。
所述峰值加熱輸出電路包括脈寬調(diào)制多諧振蕩電路，該電路一路輸出至二極管D16的陰極，另一路連接至三極管Q3的發(fā)射極，Q3基極連接二極管D13的陰極，二極管D16、D17共陽極連接后經(jīng)三極管Q4輸出至電極，D17的陰極與D13的陽極分別連接至?xí)r間控制電路中CMOS集成塊4013的Q端和Q端。
該止痛儀的主電極一面為絕緣層，相對(duì)面為導(dǎo)電層，絕緣層和導(dǎo)電層間嵌有發(fā)熱原件。
本多功能止痛儀具有以下特點(diǎn)1．在小型低頻醫(yī)療器械中引入了調(diào)制解調(diào)技術(shù)，解決了升壓變壓器的體積和輸出效能的矛盾，高頻或低頻升壓變壓器在低頻治療儀中均可使用，且變壓器可小型化。
2．為避免燙傷，引入了峰值加熱，此技術(shù)可在短時(shí)內(nèi)將主電極溫度升高，到規(guī)定時(shí)間電能輸出立即下降，使電極處于保溫狀態(tài)，避免出現(xiàn)燙傷患者情況發(fā)生。
3．制成的小型治療儀所使用的主電極為橡膠制成的柔性電極，其一面絕緣，相對(duì)面導(dǎo)電，兩者間嵌入發(fā)熱元件，集加熱、脈沖為一體。
4．本止痛儀使用自激式開關(guān)電源，減輕了重量，而輸出能量較大，可保證止痛儀能量的供給。
5．整體性能是集灸、電脈沖、藥物離子透入為一體，不僅具有理療的功效，而且對(duì)外用藥物使用物理手段達(dá)到了較強(qiáng)的透皮效果。
本止痛儀經(jīng)重慶醫(yī)科大學(xué)附屬一院、第三軍醫(yī)大學(xué)附屬一院臨床驗(yàn)證，對(duì)退行性病變癥、肩周炎、各類軟組織損傷和無名腫痛總有效率95.15％，其中治愈顯效率64.07％。
下面再結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1為本止痛儀的原理框圖。
圖2為本止痛儀主電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本止痛儀的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本止痛儀的另一實(shí)施方式電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本止痛儀的開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)圖。
如
圖1所示，多功能電子止痛儀，由電極、電源、合成控制電路、脈沖觸發(fā)振蕩電路、脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路和峰值加熱輸出電路組成，其中合成控制電路分為時(shí)間控制電路和脈沖選擇控制電路兩部分。脈沖觸發(fā)振蕩電路分成1Hz脈寬輸出電路、10Hz脈寬輸出電路和100-50KHz載波脈沖輸出電路連接至合成控制電路中的脈沖選擇控制電路。脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路的輸入端連接合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，輸出端接至主、副電極。峰值加熱輸出電路的輸入端與合成控制電路中的時(shí)間控制電路相連，輸出端連接至主電極。
其工作原理如下(見圖3-5)1．脈沖觸發(fā)振蕩電路由電阻R1-R6、二極管D1-D5、電容C1-C4經(jīng)U1(40106)集成電路四個(gè)施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器，輸出1Hz、10Hz工作信號(hào)和100-50KHz載波脈沖。1Hz脈寬輸出電路由電容C2、二極管D1、D2、電阻R2、R3和一個(gè)施密特觸發(fā)器組成，D1的陰極、D2的陽極和施密特觸發(fā)器的輸入端相并接，D1的陽極、D2的陰極分別連接電阻R2、R3的一端，R2、R3的另一端與施密特觸發(fā)器的輸出端并接作為該電路的輸出端，輸出至脈沖選擇控制電路中的或門或或非門的一個(gè)輸入端。其中D1、D2、R2、R3構(gòu)成1Hz脈沖脈寬調(diào)制器與C2決定頻率控制1Hz的脈寬輸出。10Hz脈寬輸出電路由電容C3、C4和兩個(gè)施密特觸發(fā)電路組成，電阻R6與一個(gè)施密特觸發(fā)器并聯(lián)后接入二極管D5的陽極，D5的陰極接至一由二極管D3、D4、電阻R4、R5和一個(gè)施密特觸發(fā)器構(gòu)成的脈寬輸出電路，其輸出也連接至脈沖選擇控制電路中的或門或或非門的一個(gè)輸入端。其中D4、D3、R4、R5構(gòu)成10Hz間隙波脈寬調(diào)制器與C3、C4決定10Hz間隙波頻率；D5構(gòu)成一個(gè)與門，使1Hz、10Hz合成為10Hz的間隙波；R1、C1決定載波頻率。從電路上看脈沖振蕩是由施密特觸發(fā)器和相關(guān)元件組成，具有施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)。施密特觸發(fā)器有著以下特點(diǎn)(1)波型變換可將變化平緩的脈沖信號(hào)變換為理想的方波信號(hào)；(2)信號(hào)鑒幅對(duì)于輸入的不問脈沖信號(hào)當(dāng)其達(dá)到規(guī)定值時(shí)才會(huì)輸出信號(hào)；(3)構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)融發(fā)器利用施密特融發(fā)器回差特性，可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)融發(fā)器。
2．合成控制電路由CMOS集成電路和相關(guān)元件組成CMOS集成電路是由PMOS管和NMOS管并聯(lián)構(gòu)成，其低導(dǎo)通阻抗和高截止電阻，具有靜態(tài)功耗低接近理想開關(guān)，CMOS構(gòu)成的傳輸門導(dǎo)通與否取決控制電壓，CMOS傳輸門具有雙向性，也稱雙向開關(guān)。
本止痛儀采用CMOS集成電路4060作時(shí)鐘控制電路，用40106觸發(fā)器倒相，4013、4071集成電路和相關(guān)元件作治療控制和脈沖選擇控制。
選擇控制開關(guān)信號(hào)由4060、4013集成電路和40106的12、13腳、D7、R7、R8、R9、C5、C6、C7、K2構(gòu)成控制電路。接通電源后儀器清零未工作。
(1)治療工作時(shí)間控制電路治療開關(guān)K1的觸發(fā)信號(hào)送入4013集成電路11腳由4013的12腳輸出到4060的12腳4060開始計(jì)數(shù)，由R7、R8、C5構(gòu)成基準(zhǔn)振蕩頻率接在4060的9、10、11腳，此時(shí)4060的2、3腳輸出低電平，2腳到4071集成電路，3腳到D10，止痛儀開始工作；15分鐘后4060的2腳輸出高電平，經(jīng)4071的2腳和40106的12、13腳倒相形成低電平此時(shí)D7導(dǎo)通，脈沖工作截止；30分鐘后4060的3腳輸出高電平，D10導(dǎo)通，經(jīng)4013的11腳使其12、13腳翻轉(zhuǎn)，13腳輸出低電平，使D17導(dǎo)通，加熱工作截止。C7為止痛儀工作復(fù)位電容。
(2)脈沖選擇控制電路止痛儀正常工作時(shí)，由K12和4013、4071構(gòu)成脈沖選擇電路選擇1Hz或10Hz間隙波、載波作為工作信號(hào)經(jīng)D6、D7、D8、D9送到脈沖輸出激勵(lì)電路。
開機(jī)時(shí)清零，4013的1腳輸出高電平，2腳輸出低電平，該電平送到4071的6、9腳；由D6-D9構(gòu)成的與門，D6-D9任一端電壓為零時(shí)均無輸出；此時(shí)在4071的6、4腳為高電平，D8截止，形成恒高電平，此時(shí)只有載波和1Hz波能夠通過，在D9形成脈沖。脈沖治療到規(guī)定時(shí)間關(guān)閉由4060的2腳輸出的高電平，經(jīng)4071的2在經(jīng)40106倒相后使D7導(dǎo)通，脈沖停止工作。反之，K2動(dòng)作，使4013的1、2腳翻轉(zhuǎn)，1腳為低電平，2腳為高電平，此時(shí)，只有10Hz間隙波和載波能通過。
(3)CMOS4071或門可由CMOS4001或非門代換，其工作電路要作相應(yīng)的改動(dòng)(見圖3)，以滿足D6-D9構(gòu)成的與門要求。脈沖時(shí)間控制經(jīng)4001的11、13腳輸出不需反相，而脈沖選擇后經(jīng)4001輸出到D8、D9的中間需加一級(jí)反相器，以滿足D6-D9與門要求。
本止痛儀可采用40106、4001集成電路余下的觸發(fā)器和或非門作倒相器，或者再加一塊40106作倒相器。
3．脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路由三極管Q1、Q2和電阻R14、R15、WR1構(gòu)成脈沖輸出激勵(lì)級(jí)和放大級(jí)，Q2的基級(jí)與合成控制電路中脈沖選擇控制電路二極管D6-D9的共陽極點(diǎn)相連。信號(hào)經(jīng)放大后供給脈沖升壓變壓器B1，再依次經(jīng)二極管D12整流，電容C12、C13和電阻R16組成的Ⅱ型濾波撿出100-50KHz的載波后送給主、副電極，形成正規(guī)的方波。
工作脈沖輸出到Q2的基級(jí)，R15為Q2的偏質(zhì)電阻，R14為激勵(lì)級(jí)的調(diào)整電阻，信號(hào)經(jīng)WR1電位器加到Q2功率放大的基級(jí)，WR1可調(diào)節(jié)脈沖輸出的強(qiáng)弱；Q1輸出至升壓變壓器，升壓后經(jīng)D12整流，在經(jīng)C12、C13、R16型п濾波，濾去100-50KHz的載波后得到1Hz脈沖或10Hz間隙治療脈沖經(jīng)輸出接口與治療電級(jí)相連。
本止痛儀的濾波電路還可以用電感L代換R16，構(gòu)成電感п形濾波器，同樣可以濾去100-50KHz的載波后得到1Hz脈沖或10Hz間隙治療脈沖經(jīng)輸出接口與治療電極相連。C11為去耦電容，避免脈沖變壓器工作時(shí)對(duì)前級(jí)電路的干憂；D11為防反相過沖電流，保護(hù)變壓器不被反相過沖的引響。
4．峰值加熱輸出電路止痛儀的峰值加熱輸出電路包括由WR2、R19、R20、D14、D15、C9和40106構(gòu)成的脈寬調(diào)制多諧振蕩電路，該電路一路輸出至二極管D16的陰極，另一路連接至三極管Q3的發(fā)射極，Q3基極連接二極管D13的陰極，二極管D16、D17共陽極連接后經(jīng)三極管Q4輸出至主電極，D17的陰極與D13的陽極分別連接至?xí)r間控制電路中4013集成塊的Q端和Q端。
脈寬調(diào)制的多諧振蕩電路控制加熱溫度的高低，或?qū)囟瓤刂圃?0℃左右；D16、D17構(gòu)成與門，加熱控制信號(hào)經(jīng)D16送到Q4放大輸出供工作電極使用。治療時(shí)間控制由4013的13腳經(jīng)D17控制加熱工作的長短。
治療開關(guān)K1的觸發(fā)信號(hào)送入4013集成電路11腳由4013的12腳輸出到4060的12腳4060開始計(jì)數(shù)，由R7、R8、C5構(gòu)成基準(zhǔn)振蕩頻率接在4060的9、10、11腳，此時(shí)4060的3腳輸出低電平，D10截止，此時(shí)4013的13為高電平，高電平反向加在D17上，D17截止時(shí)，多諧振蕩電路的振蕩脈沖通過D16送到Q4的基極，由Q4送出加熱工作電平到多功能電極；輸出電能的控制由R19、WR2、D14、D15構(gòu)成的脈寬調(diào)制器控制，改變WR2的阻值，可改變輸出脈寬，從而控制輸出能量；加熱工作完畢時(shí)，4013的13腳使D17導(dǎo)通，在Q4的基集也成為低電平，Q4停止輸出能量。
為解決快速加熱又不能出現(xiàn)燙傷，特設(shè)制了8-9V的峰值加熱電路，該電路由R18、R17、C10和Q3組成。
在接通電源時(shí)4013的12腳為高電平經(jīng)D13對(duì)C1充電，K1開關(guān)觸動(dòng)后4013的12腳為低電平，D13停止導(dǎo)通，Q3基集供電以由C10承擔(dān)，此時(shí)Q3導(dǎo)通，電源直接對(duì)Q4供電，脈寬調(diào)制控制無作用，其峰值加熱的時(shí)間長短由R18、C10構(gòu)成電路放電時(shí)間常數(shù)決定。C10放電完畢后，Q3基集為零電平，Q3截止，加在D16上的反向高電平消失，此時(shí)能量輸出由脈寬調(diào)制組成的多諧振蕩器控制。
加熱時(shí)間到時(shí)4060的3腳輸出高電平，D10導(dǎo)通，經(jīng)4013的11腳使其12、13腳翻轉(zhuǎn)，13腳輸出低電平，使D17導(dǎo)通，加熱工作截止。
5．開關(guān)電源(見圖4)開關(guān)電源是采用自激式開關(guān)電源，其結(jié)構(gòu)如下該開關(guān)電源的工作原理是網(wǎng)電經(jīng)L1、L2、R1、R2、C1、C2線路濾波和浪涌電流抑制后送入D1-D4橋式整流、再經(jīng)C3濾波送出280V左右的直流電送到L3變壓器和R3、R4、R5、R6、C4、C5、C6、D5、D6、L1、Q1、Q3構(gòu)成自激過流保護(hù)開關(guān)電路；由Q2、Q4、R7-R13、C8-C10和光耦DB1構(gòu)成輸出取樣、檢測(cè)控制電路控制開關(guān)電路的輸出；經(jīng)L3變壓送出9V的脈沖電流、由D7、L2、C7、C9整流濾波后送出9V直流電供止痛儀電流。網(wǎng)電是通過變壓器L3和光耦隔離。
6．治療用多功能橡膠電極(見圖2)止痛儀的主電極為橡膠制成的集加熱、脈沖為一體的柔性電極。
工作電極是采用同種橡膠，分別制成絕緣橡膠和導(dǎo)電橡膠；主電極長12.5cm、寬為8.5cm、厚2-3cm，正面為絕緣橡膠1、被面為1-10KΩ的導(dǎo)電橡膠2，中間發(fā)熱原件3為0.19-0.21的康銅絲；制造工藝為先固定發(fā)熱絲、在與絕緣橡膠和導(dǎo)電橡膠一起硫化成形。
權(quán)利要求1．多功能電子止痛儀，包括電極、電源和合成控制電路，合成控制電路由時(shí)間控制電路和脈沖選擇控制電路組成，其特征在于還設(shè)有脈沖觸發(fā)振蕩電路、脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路和峰值加熱輸出電路，所述脈沖觸發(fā)振蕩電路分成三路連接至合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，所述脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路的輸入端連接合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，輸出端接至主、副電極，所述峰值加熱輸出電路的輸入端與合成控制電路中的時(shí)間控制電路相連，輸出端連接至主電極。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述脈沖觸發(fā)振蕩電路由1Hz脈寬輸出電路、10Hz脈寬輸出電路和100-50KHz載波脈沖輸出電路組成，所述1Hz和10Hz脈寬輸出電路分別輸出至脈沖選擇控制電路中的或門或或非門的一個(gè)輸入端，所述載波脈沖輸出電路輸出端連接至脈沖選擇控制電路中二極管D6的陰極。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述1Hz脈寬輸出電路由電容C2、二極管D1、D2、電阻R2、R3和一個(gè)施密特觸發(fā)器組成，D1的陰極、D2的陽極和施密特觸發(fā)器的輸入端相并接，D1的陽極、D2的陰極分別連接電阻R2、R3的一端，R2、R3的另一端與施密特觸發(fā)器的輸出端并接作為該電路的輸出端。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述10Hz脈寬輸出電路由電容C3、C4和兩個(gè)施密特觸發(fā)電路組成，電阻R6與一個(gè)施密特觸發(fā)器并聯(lián)后接入二極管D5的陽極，D5的陰極接至另一脈寬輸出電路。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路由三極管Q1、Q2和電阻R14、R15、WR1構(gòu)成脈沖輸出激勵(lì)級(jí)和放大級(jí)，Q2的基級(jí)與合成控制電路中脈沖選擇控制電路二極管D6-D9的共陽極點(diǎn)相連，經(jīng)放大后的信號(hào)輸入脈沖升壓變壓器B1，依次經(jīng)二極管D12整流，電容C12、C13和電阻R16或電感L組成的Ⅱ型濾波電路輸出至電極。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述峰值加熱輸出電路包括脈寬調(diào)制多諧振蕩電路，該電路一路輸出至二極管D16的陰極，另一路連接至三極管Q3的發(fā)射極，Q3基極連接二極管D13的陰極，二極管D16、D17共陽極連接后經(jīng)三極管Q4輸出至電極，D17的陰極與D13的陽極分別連接至?xí)r間控制電路中CMOS集成塊的Q端和Q端。根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的多功能電子止痛儀，其特征在于所述主電極一面為絕緣層，相對(duì)面為導(dǎo)電層，絕緣層和導(dǎo)電層間嵌有發(fā)熱原件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能止痛儀，包括電極、合成控制電路、脈沖觸發(fā)振蕩電路、脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路和峰值加熱輸出電路。脈沖觸發(fā)振蕩電路分成三路連接至合成控制電路中的脈沖選擇控制電路，脈沖調(diào)制解調(diào)輸出電路的輸入端連接合成控制電路，輸出端接至主、副電極，峰值加熱輸出電路的輸入端與合成控制電路中的時(shí)間控制電路相連，輸出端連接至主電極。本止痛儀采用高頻或低頻升壓變壓器，電極峰值加熱，可避免患者燙傷。
文檔編號(hào)A61N1/32GK2446998SQ0024468
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2000年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者李心 申請(qǐng)人:李心