TT系列《低中频电脑治疗仪》设计原理

来源 :电子医疗与健康 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zfgzfgzfg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  TONGTU牌《低中频电脑治疗仪》(以下简称“治疗仪”)是根据现代物理治疗学、医学美容解剖学和电子工程学原理,经过多年的试验而精心研制的,由广州市天河通途电子有限公司生产。它集静态、动态干扰电、三维动态干扰电疗法、正弦调制、脉冲调制中频电疗法、双调制中频电疗法、间动电疗法、经皮电刺激疗法、按摩疗法、脉动直流电药物离子导入疗法等多种疗法于一体,充分结合了"低频电疗仪"和"中频电疗仪"的优点重新设计出来的新一代《低中频电脑治疗仪》。它的先进性主要体现在●大幅提高仪器的参数指标,把最新理疗成功经验融进通途医疗处方里。●全自动化的治疗过程:组合多种治疗方法,由电脑自动存储,自动执行,降低使用门槛。●人性化的人机界面,易学易用。●大型液晶屏配合中文资料库,图文并茂、资料齐全。●设计周全的外形结构。
  
  一、工作原理设计:
  
  人体组织具有电学特性,皮肤之间的阻抗相当于电阻(体液特性)与电容(细胞膜特性)的并联值,而电容产生的阻抗XC=1/2πfc,它与作用电流的频率成反比,以5000Hz中频及50Hz低频为例,显然低频电的容抗是中频电的100倍,即使流过电阻部分的电流保持不变,而流过电容的中频电电流是低频电电流的100倍,综合电阻电容的作用,中频电总电流可比低频电电流约大80倍。
  另外,中频电通过阀强度电流时,对皮肤没有强烈的刺激,没有低频电刺激时的不适和疼痛感觉。当中频电的频率高到6K-8KHz时,电流刺激时的肌肉收缩阀值低于痛觉阀值。因此接受治疗者可以承受较大的电流(TT系列产品中频电可达11kHz正是基于这个原理)。
  频率低于1000Hz的各种脉冲电流在物理治疗上称为低频电,它的周期≥1ms,每一个这样的脉冲都能使运动神经和横纹肌产生一次兴奋,我们称它们(电流与运动神经、横纹肌)能同步地反应关联。不同频率低频电作用下,运动神经可引起单个收缩、强直收缩,对感觉神经可引起振颤感、镇痛和镇静;对于植物神经,可兴奋交感神经、兴奋迷走神经。大于1000Hz的电流由于周期小于1ms,当人体受过电剌激之后会停止兴奋1-2ms,这又叫乏兴奋期,故频率大于1000Hz的电流不能引起连续的兴奋反应。
  低频电的特点是能产生对人体神经肌肉的兴奋作用,有改善血液循环、加速淋巴管的扩张导流以及较强的镇静、镇痛作用,能消退非特异性炎症;但它也存在作用表浅、对皮肤剌激大、有电解作用、治疗者不能承受较大的电流等缺点。而中频电有对改善局部血液循环、提高活性生物膜的通透性,对皮肤刺激不明显、治疗者能承受较大的电流、作用较深、无极性、无电解作用。(工作原理见图1)
  


  本机设计的调制中频、双调制中频、动态干扰电及三维动态干扰电疗法等正是充分发挥低频电及中频电的优点:利用中频电作用深度到达肌肉的特点,把调制中频电的低频包络波或干扰原理产生的差频(低频1~250Hz)引入人体深层,兼具低频电及中频电的治疗作用;利用中频电有提高活性生物膜的通透性作用,把中频电整流后的脉动直流电来代替常用的直流电进行离子药物导入,导入的药物要多。而间动电疗法、电按摩疗法、经皮电刺激神经疗法(TENS)等传统的低频电疗法由于有其特殊功效且常用还必须保留,故机器定名为“低中频电脑治疗仪”。对于某些疾患可以采用交叉使用上述多种电流来治疗,效果得到互补,这就是本机的特色之处。
  
  二、整体结构设计:
  
   “治疗仪”在先进技术上采用高清晰、高分辨率及高亮度的蓝底白字LED点阵显示屏,共使用6-9块MCU(微电脑芯片),采用模块化结构设计,整机结构合理(外壳采用人体工程学原理进行设计的,其中显示屏与水平面的夹解为40度,不论从站立或坐姿均有最大的视角,键盘与水平面的夹角为10°,长时间编程或使用均不会感到疲劳)。使用点阵液晶显示屏可以任意组合构造屏幕信息,可显示图表文字,使显示的信息丰富,人机界面友善,深受广大用户欢迎。点阵液晶屏的设计有显示驱动电路,贮存器(贮存帮助文件,图像,含贴片图、穴位图、治疗参数、处方)。背光源(荧光、LED、场致发光)驱动电路,它们都比一般的数码管(LED)、发光管(LED)作指示仪器的设计要复杂得多,造价也高得多。但由于具有以上优点,还是越来越受用户欢迎。有关其电路设计由于篇幅所限在此不作介绍,在这里主要讲述的是其屏幕的角度设计。
  


  一般的液晶点阵屏如果按最佳视角分类,可分6点钟及12点钟两种。6点钟即从屏幕下方向上方看,而12点钟则是从屏幕的上方向下方看。6点钟及12点钟液晶屏幕的最佳视角范围可参考图1。从图中可以看到:两种屏幕在垂直方向的最佳视角分布在以屏幕中心垂线上下方从10°开始至50°之间的40°范围内。
  而在最佳视角的40°范围内,也不是每点的清晰度(对比度)均一致的,从图2可以看出,φ1交与φ2角之间的清晰度可由K值表示,当K大时,清晰度高。在φ1-φ2角的与对比度曲线的交点均落在K=2.0的水平线上,而φ1与φ2中点的K值最高,可见在10°至50°之间的40°范围中,与屏幕垂线成30°角处的对比度(及清晰度)最高,颜色最鲜艳。(见图2~图4)
  


  不管采用哪一种屏幕,要想简单地采用垂直或水平放置而想兼顾站立或坐姿时视点都能落在最佳视角范围是办不到的。有许多仪器的液晶屏都采用水平及垂直两种角度放置。这两种放置的角度都存在观看不易的弊端,笔者就曾发现在观看这类产品屏幕时要反复调整视点,最终还是不能如意。而TT系列产品在设计屏幕与水平面成40°,键盘采用了与水平面10°的角度。
  TT系列产品的液晶屏与水平面成40°角放置,这样可兼顾站立和坐姿,以及离治疗仪2米均有最高的清晰度。从图3可以看出,治疗仪显示屏前方的40度角为最佳视角范围,而A、B、C三点均落在最佳视角范围内。A点为身高1.6-1.7米的医护人员站在治疗仪面前的视点。B点离治疗仪背部的墙壁约2米远,这刚好是一张理疗床的长度,B点为一个从床边经过的人的视点。当医护人员从B点向A点移动时视点均落在最佳视角范围内。这样,医护人员巡查时从很远就可以通过显示屏了解治疗过程。C点的高度离地面1.2米,相当于一个人坐在椅子上的高度,当他坐在治疗仪前方时,视点也正好落在最佳视角范围内。由此可见,当屏幕设计成与水平面成40度角的适用范围是其它角度所无法比拟的。此外,键盘与水平面积的10°也可大大减低操作者手腕的疲劳程度。
  可见该公司在设计产品时的严谨务实的态度。当然这样设计出来的塑料模具及塑料外壳的造价都比水平或垂直屏幕要高得多。目前该产品外形已申请了专利。
  另外,该治疗仪的治疗其它方面都做了周详的设计,如:
  1、 输出插座安排在正前方,既不影响插拔,又不破坏键盘及面板的美观性;
  2、 后面的电源开关、插座都仔细作了安排:右手伸到右后方顺手一扳为开,逆向推为关,符合常规用法;
  3、 左右两侧有两个扶手位置,便于搬挪移动而不会滑下,并兼有装饰的功效;合理的分色:使底座与上盖之间使用不同颜色的塑料,显得更生动;
  4、 按键:考虑到手感及寿命,没有使用省钱的薄膜开关,而是采用镀金印板,导电橡胶触点外加塑料按键;
  5、 而特别值得一提的是本机功能很多,为使用方便,特地安排了一个圆盘形的单键飞梭旋扭,配合图文并茂的液晶点阵显示屏,选择菜单处方参数均非常方便,一目了然,让人使用起来感到亲切,就好象在操作一台高智能的傻瓜机一样。
  
  三、治疗参数设计:
  
  TT-系列低中频电脑治疗仪参数(个别参数仅限于个别机型;红色参数为较高参数):
  1、低频波:
  低频频率:10Hz~250Hz
  低频波形:正弦波、三角波、方波、梯形波、阶梯波、微分波、积分波、锯齿波、不对称双向变形方波
   波形组合:疏波、密波、疏密波、起伏波、间升波、断续波
  2、中频波:
  中频频率:1kHz~25kHz
  中频波形:正弦波、三角波、方波、不对称双向变形方波
  3、调制波\双调制波:
  低频调制频率:0.016Hz~250Hz\低频调制波扫频范围:1Hz~250Hz
  低频调制波形:正弦波、三角波、方波、梯形波、阶梯波、微分波、积分波、锯齿波
  中频载波频率:1kHz~11kHz\中频载波扫频范围:1kHz~11kHz
  中频载波波形:正弦波、三角波、方波
  调制方式:连调、断调、变调、间调
  


  4、动态干扰电流\立体动态干扰电流:
  中频频率:1kHz-11kHz正弦波
  差频频率范围:1Hz~250Hz
  中频扫频周期:1s~60s
  动态节律:1s~60s
  5、治疗方法:间动电疗法;电按摩疗法;经皮电刺激神经疗法(TENS);等幅中频电疗法;调制中频电疗法;双调制中频电疗法;传统干扰电疗法;动态干扰电疗法;立体动态干扰电疗法;脉冲直流电药物导入疗法。
  6、低频最大输出幅度:有效值25V;
  7、中频输出电流:50mA~100mA、100V(负载500Ω)
  8、输出通道:2-12通道(由不同型号确定)
  9、输出方式:
   单向脉动直流输出:使用一路离子导入专用输出端子
  双向交流输出:使用两路双向输出端子
  调制或未调制中频电流输出:使用两路双向输出端子
  动态干扰电流输出:使用两路双向输出端子
  立体动态干扰电流输出:使用三路双向输出端子
  10、区域移动治疗方式:关、快、中、慢
  11、遥控方式:红外线;遥控距离:8米
  12、额定电源:a.c.220V±22V,50Hz±1Hz
  


  四、功能特点设计:
  
  整机方框图见图4,其中每一个方块代表一个功能模块,基本上每个功能模块都包含有MPU,A/D(模数变换),D/A(数模变换)专用的功能芯片或集成电路。整机根据不同型号共有6-11块独立的模块,每个模块都作了精心的设计。
  在研制过程中,本电路几经改型,多次优化,最终从传统的分立元体、小规模集成电路、采用阻容振荡及乘法器进行调制等。早期初级的电路型式,改革为采用晶体振荡稳频,采用频率合成的方式来实现任意波形,任意频率(标准规定之内)的产生;采用微电脑电路来实现对调制、输出幅度、稳定幅度及调制度的控制。治疗模式、电流强度、时间、适应的疾病,都采用全中文显示;全部采用轻触控制和数字化控制。
  电路结构采用按功能划分方式,设计条理清晰,各功能之间互不干扰。独立设计便于分步升级换代及更新。由于全部采用大规模的集成电路,使用过程中的环境温度对其影响甚微,安装好的机器一致性好,不需调试便能工作,减少调试的麻烦。
  由于采用频率合成技术产生波形,故本机使用的低频波形多达十余种,包括:正弦波、方波、三角波、梯形波、微分波、积分波、双向对称变形方波、双向不对称变形方波、渐变式的(周期变、幅度变)不对称变形方波。值得一提的是这种波形产生的难度较大,使用了复杂的函数方程来产生波形,而用于治疗的感觉及效果是很好的。中频调制波有正弦波、方波、三角波且频率可上到11KHz,频率高,可进入人体较深的部位,而且感觉较4-5KHz更好。由于扫频的正弦波比较难合成,目前市面较多的理疗仪中多数高档的仪器都使用容易产生的方波来代替它。尤其是低频扫频波,本机可以从1Hz按1Hz的步长一直扫到250Hz;对于中频扫频波,可以从1KHz以1Hz的步长一直扫到11KHz,这样高的参数指标在高档低中频治疗仪中是不多见的。
  多种波形的搭配及宽阔的频率范围无疑给物理治疗师以更多的选择,对于医疗研究所、医疗院校也非常合适选用。
  双调制波是用于亚健康治疗的一种新型波形,它变化的低频(可从1Hz变化到250Hz)可对各种神经具有广泛的无针对性刺激的作用,而与其调制的中频(可从1KHz-11KHz),可以以较大电流作用于人体,并加速局部血液循环,不发生电解作用,即使使用大电流也不会产生不适感。由于低频和中频都在变化,故使用者不容易产生适应性。总的来说可以起到活血,调节神经、镇痛、消除疲劳的作用。
  本系列产品的另一特点是三维动态干扰电。由于使用电脑合成波形,可以很方便地把不同感觉的波形编成程序,治疗过程中不断地变换,使治疗者乐于接受。
  此外:本机有许多特色功能均是业内首创的,择其部分简述如下:
  1、 使用结束音乐:本机共有4首世界名曲(部分机有12首)在治疗结束时播放,兼具提示及告知医护人员的作用,多首音乐均可在屏幕菜单中选择,当使用高速一系列的多台产品时可以通过听音乐来区别是哪 一台机治疗结束。
  2、 遥控功能:每台机均配有2只遥控器,分为医生(护士)用及治疗者用,医生可通过遥控器远距离操作仪器或1人操作多台仪器,仪器的所有功能都可以通过遥控器加以控制。而治疗者使用的遥控器只有强度(电流)+、—、暂停、选择电极是供多路电极共同作用时分别选择电极而设的,治疗者手握遥控器便可以自己控制强度而不必不断地呼叫医护人员,但这个遥控器不能选择处方及停止治疗。
  3、 对于高档机型可以有12个快捷键及100个数字键以存贮多达112个不同的治疗方案(因为同一处方可有多种不同的感觉组合),分别对应12种常见病及100个以编号命名的患者,这样当不同编号的患者接爱治疗时只需按下对应的编号即可立即开始治疗,真正做到高智能,低使用难度,甚至近傻瓜式,这正是医护人员最需要的。
  4、 不使用仪器自动进入待机状态。为了节省电能,延长机器使用寿命,尤其是显示屏(有荥光灯管)的使用寿命,当开启电源未进入治疗状态或治疗结束后10分钟不操作即自动进入休眠状态,休眠状态下按遥控器或键盘上的任意键均可唤醒机器立即进入工作状态。即使长期不关闭机器背后的总电源开关也不会损坏机器。当然并不是提倡长期不关闭总电源开关,长期不使用的机器还是应遵循关闭总电源开关及拔除电源插头,以策安全。
  5、 全中文(或全英文、日文等)屏幕使用指引:本机共有12MB的存贮器,对疾病的判别,治疗机理、治疗部位、穴位的位置,使用的处方,导入的药物,使用的电极类型、尺寸等都有详尽的介绍,使用过程中,所需要的帮助都可以通过按下键盘的帮助键直接调出而不用去翻说明书及使用指引,极大地方便了使用者,避免了反复使用说明书导致丢失等。对于深挖机器的功能、潜力并起做到最好治疗效果起到不可忽视的作用。笔者曾参观某大医院由护士长操作一台日本进口的三维动态干扰治疗仪,她仅知供货商留下一张小纸条,内写简单操作几个步骤,而这仅是该机一个最基本的功能,相当多的一批高级功能根本不会用,不想用也不想知道怎么用,因为说明书一大本,加上一些日本特点的中文,名词术语与中国常用的不一致,使人望而生畏,一台昂贵的仪器所用的功能可能与国产一般机无二,甚为可惜,也辜负了原设计者的辛勤劳动。
  6、 全新视觉的治疗监视屏:任意预置治疗参数,感觉模式的组合,治疗时间、治疗强度都可以通过大型中文屏幕一目了然。
  7、 输出图形指示器:采用彩色发光管(LED)阵列组成,可以动态地监视治疗过程中电极是否开路、短路现象,及时纠正多路治疗过程中某一路接触不良或短路而未能充分发挥治疗的效果。
  8、准确的电流限定:脉冲直流电离子药物导入,较高频率的中频,用于皮肤表面护理保养,必须严格限制电流量,本机采用A/D自动检拾电流,监测电流,使实际电流与标准电流一致,起到保护及尽可能提高治疗效果。
  
  五、安全性能设计:
  
  本机经广州市技术监督医疗保健器具产品质量监督检验站作质检全部合格。
  由于机器性能指标符合国标(行业标准)及企业标准,其通用性的安全指标是可以保证的。在电路回路里设计了恒流输出、过压击穿保护、输入端加装了过流保护保险丝及抗干扰滤波器,所有的供电电压都采用稳压供电。
  输送到人体中的电流采用三次隔离变换的方式:即使用市电220V经变压器变成低压(36V以下-人体安全电压),经整流滤波后供给电路使用,由频率合成电路产生一定频率和波形的治疗信号,通过功率放大后再由升压变压器进行升压,这样到达人体的电流实际是经过2个变压器互相隔离的,确保有足够高的安全系数。电流及电压侧均放置了稳压管,这样便可稳定输出电压,从而把输出电流限制在标准之内,不会对人体造成危害。
  
  六、TT系列设计:
  
  
  本机经多家大医院临床证明总有效率达96%以上;得到多位理疗专家的推荐;乔志恒教授对本机的特色功能给予肯定并一直关心本机的研制,在此对乔志恒教授致以衷心感谢。
其他文献
摘要:现阶段,网络技术已经逐渐地普及到了人们的日常生活当中,一些以网络技术为基础技术的设备逐渐地成为了人们的生活必需品,同时在社会生产当中也有着较为广泛的应用。可以说网络技术是推进时代发展步伐的主要原动力一直,但是网络技术同属于一把双刃剑,在给人们生活带来便捷的同时,也带来了一定的风险。在这种情况下,就需要高质量的网络管理技术作为支持,有效地杜绝一些违法乱纪行为的出现。而该种也是目前我国政府正在支
期刊
摘要:随着我国通讯技术的不断发展与进步,现阶段,我国政府部门正在积极努力的倡导无线通讯网的节能发展,其最终目的就在于有效的实现节能减排计划,保证我国的生态环境得到保护,各项资源得以充分利用,在无线通讯网的所有管理工作当中,节能管理机制的建设极为重要,该项机制的建设质量在一定程度上会直接影响到无线通讯网能够实现节能管理,进而影响到无线通讯网的整体发展速度。对于无线通讯网管理机制的创新以及无线通讯网节
期刊
摘要:随着现在我国社会的不断发展,以及科学技术水准的不断提升,社会各界对信息通信技术在物联网中的应用的关注程度越发增加。通过对电子信息技术的深度应用,能够在相当大的程度上提高物联网的运作效率,保障物联网的各个节点之间的有效联系,促使物联网朝向多个领域发展。所以,有关工作人员以及设计人员需要对信息通信技术予以充足的重视,寻找更为行之有效的措施,以此来利用二者相互推进现下互联网产业的进步与发展。下面本
期刊
摘要:在社会经济不断发展的过程中,我国的科技研发水平,也在不断地提高。当前计算机网络技术的应用范围,变得越来越广,对居民的日常生产生活,产生了巨大的影响。但是计算机网络技术在发展时,因为网络的过度开放等问题。导致居民在获取大量的数据信息资源时,会遭受信息数据的窃听和盗取等问题。导致网络环境的安全问题,变得更加严重,而且引起了社会各界人士的广泛关注。所以,在进行计算机网络通信技术应用时,必须保证技术
期刊
通讯作者:张割,1974年12月,男,汉族,北京,就职于北京航空工程技术研究中心,高级工程师,本科。研究方向:电子机械设备结构设计。  摘要:随着科学技术的广泛应用,通讯产品快速与社会发展深入融合,并逐渐成为人们工作和生活中不可或缺的一部分,为人们带来极大的便捷。但是在通讯产品的应用过程中,常常会受到电子干扰,使通讯产品的信号出现不稳定等情况,对通讯产品的正常使用带来极大的影响。为了能够更好地的使
期刊
摘要:对于通信电源设备的防雷建设来说属于系统性的工程,必须从市电交流电力网超高压开始,逐步的制定防雷措施。在对电力线入局之前的电力变压器设备低压侧进行防雷保护时,要做好通信机房的屏蔽和防雷地线的设置等工作,需要保证各个环节的防雷措施都能發挥应有的作用。还要按照规程对通信电源设备进行有效的保护,才能提高通信的安全,实现预期的建设目标。现阶段在对通信电源设备进行防雷保护时,相关技术已经得到了初步的发展
期刊
摘 要:随着科学技术的不断探究和创新,计算机技术获得了各行各业的广泛运用,为人们的日常生活和工作提供了非常大的便利。安全防护工作占据了计算机网络化创建过程当中很大一部分比重。所以,计算机用户一定要格外关注网络安全的预防问题,根据计算机网络安全的真实状况,利用高效的安全防护策略。  关键词:计算机网络;安全防护;云计算技术  一、前言  如今是一个信息化的时代,人们每时每刻都在和信息接触,计算机网络
期刊
通讯作者:王晓东,1978年6月,男,汉,辽宁朝阳人,现任职于朝阳市委党校,副教授,本科。研究方向:电子商务与政务信息化。  摘要:5G+AI的综合应用研究对人类社会及经济的影响力与日俱增,在这种新的形势下,研究其对人类社会造成的影響具有十分重要的意义。通过对生产率、劳动力就业、收入不平等等经济方面的影响以及对人类思维方式、生产方式、生活方式等社会方面的影响进行充分的研究,从中找出5G+AI的综合
期刊
摘 要:随着我国经济建设工作的不断发展,社会各界的运作方式都在原有的基础上产生了翻天覆地的变化。电力行业的运作方式也在这种新的时代背景下具有更加先进的运作方式。不同类型所有制的企业的生产过程和管理模式都会具备不同的特点,企业在社会中的竞争力会因此受到影响。因此,企业领导需要将自己的眼光放得长远一些,认真研究现阶段市场环境的实际情况,并积极利用自己的工作之余分析市场未来的发展走势,并根据相关数据信息
期刊
摘 要:自从第三次工业革命以来,计算机信息技术取得了飞快发展,加快了大数据时代来临的脚步。随着网络技术的进步与发展,计算机信息处理技术逐渐成为了人们日常工作中的重要工具,传统的信息处理技术在逐渐被淘汰,在大数据时代下,计算机信息处理技术更是得到了广泛的应用,为数据信息处理提供了便利快捷的条件。本文通过对大数据定义和特点的进行分析,并对关键技术进行了分析研究。  关键词:大数据;计算机信息处理技术;
期刊