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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710897841.0 (22)申请日 2017.09.28 (71)申请人 广州博厚医疗技术有限公司 地址 510663 广东省广州市广州高新技术 产业开发区科学城科丰路31号G7栋 301 (72)发明人 苗季熊晓明谢植刚胡晓翎 王敏 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 冯右明 (51)Int.Cl. A61N 1/36(2006.01) (54)发明名称 康复系统的神经肌肉电刺激电路以及康复 系统 (57)摘要 本发明涉及一种。
2、康复系统的神经肌肉电刺 激电路以及康复系统。 所述康复系统的神经肌肉 电刺激电路包括依次连接的单片机、 电信号调节 模块和输出接口， 所述电信号调节模块包括电流 调节电路和电压调节电路； 所述单片机输出PWM 信号和控制信号， 所述电流调节电路接收所述 PWM信号和控制信号， 根据所述控制信号对所述 PWM信号进行电流放大， 将电流放大后的PWM信号 输送至电压调节电路进行电压放大， 最后通过所 述输出接口输出符合神经肌肉电刺激的PWM信 号。 本发明能够克服输出神经肌肉电刺激信号时 存在电流跳变的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 107737404 A 2018.02.27。
3、 CN 107737404 A 1.一种康复系统的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 包括依次连接的单片机、 电信号 调节模块和输出接口， 所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压调节电路； 所述单片机输出PWM信号和控制信号， 所述电流调节电路接收所述PWM信号和控制信 号， 根据所述控制信号对所述PWM信号进行电流放大， 将电流放大后的PWM信号输送至电压 调节电路进行电压放大， 最后通过所述输出接口输出符合神经肌肉电刺激的PWM信号； 其中， 所述电流调节电路包括驱动芯片， 所述电压调节电路包括第一可调变压器和第 二可调变压器； 所述驱动芯片的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2分别连接。
4、单片机的第一PWM信号输出 脚RA0、 第二PWM信号输出脚RA1； 所述驱动芯片的第三输入脚IN3、 第四输入脚IN4分别连接 单片机的第三PWM信号输出脚RA2、 第四PWM信号输出脚RA3； 由所述驱动芯片的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2输入的PWM信号， 通过驱动芯片的第 一输出脚OUT1和第二输出脚OUT2输出至第一可调变压器； 由所述驱动芯片的第三输入脚 IN3、 第四输入脚IN4输入的PWM信号， 通过驱动芯片的第三输出脚OUT3和第四输出脚OUT4输 出至第二可调变压器； 第一可调变压器、 第二可调变压器分别与一个输出接口连接； 所述驱动芯片的公共端GND均连接单片机的控。
5、制信号输出脚RE0； 所述单片机输出的控 制信号用于对所述驱动芯片的通电时间占空比进行控制， 以调节驱动芯片输出的PWM信号 的电流大小。 2.如权利要求1所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 所述电流调节电路还包括第 一隔离电路和第二隔离电路； 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分别通过 第一隔离电路、 第二隔离电路连接PCB板的VCC端； 和/或， 所述电流调节电路还包括第一电容C33和第二电容C24； 所述驱动芯片的第一电源输入 脚、 第一电源输入脚分别通过第一电容C33、 第二电容C24连接PCB板的GND端。 3.如权利要求2所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 。
6、所述电流调节电路还包括第 一电阻R5、 第二电阻R15、 第三电阻R6和第四电阻R16； 所述驱动芯片的第一输入脚IN1通过第一电阻R5连接单片机的第一PWM信号输出脚 RA0； 所述驱动芯片的第二输入脚IN2通过第二电阻R15连接单片机的第二PWM信号输出脚 RA1； 所述驱动芯片的第三输入脚IN3通过第三电阻R16连接单片机的第三PWM信号输出脚 RA2； 所述驱动芯片的第四输入脚IN4通过第四电阻R16连接单片机的第四PWM信号输出脚 RA3。 4.如权利要求3所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 所述电流调节电路还包括第 五电阻R12； 所述驱动芯片的公共端GND通过第五电阻R12。
7、连接单片机的控制信号输出脚 RE0； 和/或， 所述电流调节电路还包括第六电阻R8； 所述驱动芯片的公共端GND还通过第六电阻R8 连接PCB板的GND端。 5.如权利要求1所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 包括至少两个电信号调节模 块； 且每个电信号调节模块分别对应两个输出接口， 每个电信号调节模块对应的两个输出 接口输出的PWM信号反相。 权利要求书 1/2 页 2 CN 107737404 A 2 6.如权利要求5所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 还包括电极片， 所述输出接 口通过导线连接所述电极片。 7.如权利要求6所述的神经肌肉电刺激电路， 其特征在于， 所述电极片设。
8、置有粘贴部， 所述电极片通过所述粘贴部与肢体表面粘贴。 8.一种康复系统， 其特征在于， 包括权利要求1至7任一项所述的神经肌肉电刺激电路。 权利要求书 2/2 页 3 CN 107737404 A 3 康复系统的神经肌肉电刺激电路以及康复系统 技术领域 0001 本发明涉及电子电路领域， 特别是涉及康复系统的神经肌肉电刺激电路以及康复 系统。 背景技术 0002 肌肉功能性电刺激是常用的康复系统， 属于神经肌肉电刺激的范畴， 是利用一定 强度的脉冲电流， 通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉， 诱发肌肉运动或模拟正常 的自主运动， 以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。 0003 然。
9、而， 现有康复系统的神经肌肉电刺激电路输出的电信号的电流大小只能按照设 定的梯度进行调节， 当改变输出神经肌肉电刺激信号的电流时， 存在电流强度跳变的问题。 发明内容 0004 基于此， 本发明提供一种康复系统的神经肌肉电刺激电路以及康复系统， 能够解 决输出神经肌肉电刺激信号的电流强度跳变的问题。 0005 本发明一方面提供一种康复系统的神经肌肉电刺激电路， 包括依次连接的单片 机、 电信号调节模块和输出接口， 所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压调节电路； 0006 所述单片机输出PWM信号和控制信号， 所述电流调节电路接收所述PWM信号和控制 信号， 根据所述控制信号对所述PWM信号。
10、进行电流放大， 将电流放大后的PWM信号输送至电 压调节电路进行电压放大， 最后通过所述输出接口输出符合神经肌肉电刺激的PWM信号； 0007 其中， 所述电流调节电路包括驱动芯片， 所述电压调节电路包括第一可调变压器 和第二可调变压器； 0008 所述驱动芯片的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2分别连接单片机的第一PWM信号 输出脚RA0、 第二PWM信号输出脚RA1； 所述驱动芯片的第三输入脚IN3、 第四输入脚IN4分别 连接单片机的第三PWM信号输出脚RA2、 第四PWM信号输出脚RA3； 0009 由所述驱动芯片的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2输入的PWM信号， 通过驱动芯片。
11、 的第一输出脚OUT1和第二输出脚OUT2输出至第一可调变压器； 由所述驱动芯片的第三输入 脚IN3、 第四输入脚IN4输入的PWM信号， 通过驱动芯片的第三输出脚OUT3和第四输出脚OUT4 输出至第二可调变压器； 第一可调变压器、 第二可调变压器分别与一个输出接口连接； 0010 所述驱动芯片的公共端GND均连接单片机的控制信号输出脚RE0； 所述单片机输出 的控制信号用于对所述驱动芯片的通电时间占空比进行控制， 以调节驱动芯片输出的PWM 信号的电流大小。 0011 本发明还提供一种康复系统， 包括上述所述的神经肌肉电刺激电路。 0012 上述技术方案， 通过设置依次连接的单片机、 电信。
12、号调节模块和输出接口， 由单片 机输出PWM信号和控制信号， 电流调节电路根据所述控制信号对所述PWM信号进行电流放 大， 将电流放大后的PWM信号输送至电压调节电路进行电压放大， 最后通过所述输出接口输 出符合神经肌肉电刺激的PWM信号。 本发明实施例的方案， 能够输出任意电流强度的PWM信 说明书 1/5 页 4 CN 107737404 A 4 号， 有效克服了电流强度跳变的问题， 有利于提升肢体康复效果。 附图说明 0013 图1为一实施例的康复系统的神经肌肉电刺激电路的示意性结构图； 0014 图2为一可选实施例的电信号调节模块的示意性结构图； 0015 图3为另一可选实施例的电信号。
13、调节模块的示意性结构图。 具体实施方式 0016 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并 不用于限定本发明。 0017 如图1所示， 本发明提供的一种康复系统的神经肌肉电刺激电路包括： 包括依次连 接的单片机、 电信号调节模块和输出接口， 所述电信号调节模块包括电流调节电路和电压 调节电路。 0018 其中， 所述单片机可输出PWM信号和控制信号， 所述电流调节电路接收所述PWM信 号和控制信号， 根据所述控制信号对所述PWM信号进行电流放大， 将电流放大后的PWM信。
14、号 输送至电压调节电路进行电压放大， 最后通过所述输出接口输出符合神经肌肉电刺激的 PWM信号。 通过所述神经肌肉电刺激电路输出的PWM信号的电流强度和电压均应当在对人体 肌肉进行电刺激的范围内。 0019 通过所述单片机可灵活其输出的控制信号， 由于所述控制信号灵活可调， 因此电 流调节电路基于所述控制信号能够对PWM信号的电流强度进行灵活放大， 因此其输出的PWM 信号的电流强度不受限于按照固定的梯度变化， 可克服输出电流强度跳变的问题。 0020 在一可选实施例中， 参考图2所示， 其中， 所述电流调节电路包括驱动芯片U0， 所述 电压调节电路包括第一可调变压器L4和第二可调变压器L5。。
15、 所述驱动芯片U0的输入端为其 所在电流调节电路的输入端， 驱动芯片U0的输出端为其所在的电流调节电路的输出端。 0021 参考图2所示， 所述驱动芯片U0的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2分别连接单片机 的第一PWM信号输出脚RA0、 第二PWM信号输出脚RA1； 所述驱动芯片U0的第三输入脚IN3、 第 四输入脚IN4分别连接单片机的第三PWM信号输出脚RA2、 第四PWM信号输出脚RA3。 进而， 由 所述驱动芯片U0的第一输入脚IN1、 第二输入脚IN2输入的PWM信号， 通过驱动芯片U0的第一 输出脚OUT1和第二输出脚OUT2输出至第一可调变压器L4； 由所述驱动芯片U0的第三。
16、输入脚 IN3、 第四输入脚IN4输入的PWM信号， 通过驱动芯片U0的第三输出脚OUT3和第四输出脚OUT4 输出至第二可调变压器L5。 0022 此外， 第一可调变压器L4、 第二可调变压器L5分别与一个输出接口连接。 即第一可 调变压器L4的次级线圈连接输出接口P1， 第二可调变压器L5的次级线圈连接输出接口P2。 通过改变可调变压器的初级线圈和次级线圈的比例， 可灵活调整输出的PWM信号的电压大 小。 0023 同时， 所述驱动芯片U0的公共端GND均连接单片机的控制信号输出脚RE0； 所述单 片机输出的控制信号用于对所述驱动芯片的通电时间占空比进行控制， 以此调节驱动芯片 输出的PW。
17、M信号的电流大小。 使得输出的PWM信号的电流强度不受限于按照固定的梯度变 说明书 2/5 页 5 CN 107737404 A 5 化， 可克服输出电流强度跳变的问题。 0024 通过单片机的PWM信号输出脚RA0和PWM信号输出脚RA1的导通顺序控制， 可改变输 入可调变压器的初级线圈的电流方向。 例如： 当单片机的PWM信号输出脚RA0输出高电平、 PWM信号输出脚RA1输出为低电平时， 驱动芯片U0的输出脚OUT1为高电平， OUT2为低电平， 第 一可调变压器L4的初级线圈中的电流方向从OUT1流向OUT2。 反之， 当单片机PWM信号输出脚 RA0输出为低电平， PWM信号输出脚R。
18、A1输出为高电平时， 第一可调变压器L4的初级线圈中的 电流方向从OUT2流向OUT1， 由此产生交变磁场。 进而通过电磁感应原理使第一可调变压器 L4的次级线圈输出高压， 第一可调变压器L4的次级线圈输出的电压输送至对应的输出接 口， 完成从第一可调变压器L4输出的一路神经肌肉电刺激信号的输出。 第二可调变压器L5 输出电压的原理与第一可调变压器L4相同。 并且， 驱动芯片U0的公共端GND连接通过电阻 R12连接到单片机的控制信号输出脚RE0。 通过单片机编程设置， 对控制信号输出脚RE0输出 的控制信号进行调节， 来完成对驱动芯片U0的通电时间占空比的控制， 以此来完成神经肌 肉电刺激信。
19、号的电路强度的调节。 0025 在一可选实施例中， 所述驱动芯片U0的公共端GND还同时通过电容C8连接所述单 片机的控制信号输出脚RE0。 电容C8和电阻R12并联。 0026 此外， 参见图2所示， 所述驱动芯片U0的公共端GND还同时通过电阻R8连接PCB板的 GND端。 0027 可选地， 第一可调变压器L4、 第二可调变压器L5均可选用高频升压变压器。 所述驱 动芯片U0可选用型号为L293DD-AU的驱动芯片。 可以理解的， 基于同样的原理， 也可根据实 际情况， 对上述实施例的神经肌肉电刺激电路中涉及的电子器件作一些的替换。 0028 进一步地， 在一可选实施例中， 参考图3所示。
20、， 所述电流调节电路还包括第一隔离 电路和第二隔离电路； 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分别通过第一隔 离电路、 第二隔离电路连接PCB板的VCC端。 0029 可选地， 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分别通过第一隔离电 阻L6、 第二隔离电阻L2连接PCB板的VCC端。 0030 进一步地， 在一可选实施例中， 参考图3所示， 所述电流调节电路还包括第一电容 C12和第二电容C11； 所述驱动芯片的第一电源输入脚、 第一电源输入脚分别通过第一电容 C12、 第二电容C11连接PCB板的GND端。 0031 进一步地， 在一可选实施例中， 参考图3所示， 所述电。
21、流调节电路还包括第一电阻 R5、 第二电阻R15、 第三电阻R6和第四电阻R16。 所述驱动芯片的第一输入脚IN1通过第一电 阻R5连接单片机的第一PWM信号输出脚RA0； 所述驱动芯片的第二输入脚IN2通过第二电阻 R15连接单片机的第二PWM信号输出脚RA1； 所述驱动芯片的第三输入脚IN3通过第三电阻 R16连接单片机的第三PWM信号输出脚RA2； 所述驱动芯片的第四输入脚IN4通过第四电阻 R16连接单片机的第四PWM信号输出脚RA3。 0032 进一步地， 在一可选实施例中， 参考图3所示， 所述电流调节电路还包括第五电阻 R12； 所述驱动芯片的公共端GND通过第五电阻R12连接单。
22、片机的控制信号输出脚RE0。 0033 进一步地， 在一可选实施例中， 参考图3所示， 所述电流调节电路还包括第六电阻 R8； 所述驱动芯片的公共端GND还通过第六电阻R8连接PCB板的GND端。 0034 进一步地， 在一可选实施例中， 包括至少两个电信号调节模块； 且每个电信号调节 说明书 3/5 页 6 CN 107737404 A 6 模块分别对应两个输出接口， 每个电信号调节模块对应的两个输出接口输出的PWM信号反 相。 例如， 参考图3所示， 包括三个电信号调节模块， 对应六个输出接口。 因此可以输出多路 神经肌肉电刺激信号， 提高神经肌肉电刺激的效果。 0035 图3中， U2、。
23、 U6、 U9分别表示三个驱动芯片， L4、 L5、 L11、 L12、 L18、 L19分别表示六个 高频升压变压器， P1、 P2、 P5、 P6、 P10、 P11分别表示六个输出接口， 用以连接到神经肌肉电刺 激的电极片。 其中驱动芯片U2的输入脚IN1和IN2脚分别与电阻R5和R15连接， 并连接到单片 机的PWM信号输出脚RA0和RA1， 通过程序分别控制驱动芯片U2的输出脚OUT1和OUT2， 同时 OUT1和OUT2连接到高频升压变压器L4的初级线圈， 完成回路。 0036 通过单片机的PWM信号输出脚RA0和PWM信号输出脚RA1的导通顺序控制可完成对 高频升压变压器电流方向。
24、的改变， 当单片机的PWM信号输出脚RA0输出高电平、 PWM信号输出 脚RA1输出为低电平时， 驱动芯片U2的输出脚OUT1为高电平， OUT2为低电平， 高频升压变压 器L4的初级线圈中的电流方向从OUT1流向OUT2。 反之， 当单片机PWM信号输出脚RA0输出为 低电平， PWM信号输出脚RA1输出为高电平时， 高频升压变压器L4的初级线圈中的电流方向 从OUT2流向OUT1， 产生交变磁场， 通过电磁感应原理使高频升压变压器L4的次级线圈输出 高压， 高频升压变压器L4的次级线圈通过PCB布线连接到神经肌肉电刺激输出的输出接口， 完成一路神经肌肉电刺激信号的输出。 其他五路的神经肌肉。
25、电刺激信号的输出同理。 0037 并且， 驱动芯片U2、 U6、 U9的公共端GND连接通过电阻R12连接到单片机的RE0脚。 通 过单片机编程设置， 对控制信号输出脚RE0输出的控制信号进行调节， 来完成对驱动芯片 U2、 U6、 U9的通电时间占空比的控制， 以此来完成神经肌肉电刺激信号的电路强度的调节。 0038 可以理解的， 本领域技术人员应当知悉， 在所述至少两个电信号调节模块中， 对应 位置的电子器件可以选用相同的型号和相同参数， 也可以选用不同型号或者不同的参数。 0039 在一可选实施例中， 所述神经肌肉电刺激电路还可包括电极片， 所述输出接口通 过导线连接所述电极片。 各个输。
26、出接口分别连接对应的电极片， 将电极片贴合在肢体表面， 便可将所述神经肌肉电刺激电路产生的PWM信号用于进行肌肉刺激。 可选地， 为了提高神经 肌肉电刺激效果， 所述电极片还可设置有粘贴部， 所述电极片通过所述粘贴部与肢体表面 粘贴， 以使得PWM信号尽量多的传导到肌肉进行神经肌肉电刺激。 0040 通过本发明上述实施例的神经肌肉电刺激电路， 具有以下优点： 0041 有采用可调变压器器件， 控制电路简化， 所用器件较少， 因此生产成本交底， 生产 成品良品率高， 性能稳定； 0042 由于采用可调变压器器件， 可对轻松达到人体神经肌肉电刺激的电压强度； 0043 由于采用可调变压器器件， 次。
27、级线圈输出的高频神经肌肉电刺激电压与初级线圈 电路无直接的电气连接， 形成电气隔离， 不影响电路其他功能器件工作； 0044 以及， 由于采用单片机对驱动芯片的PWM占空比控制技术， 完成对神经肌肉电刺激 电流强度的连续可调， 克服了电流跳变问题。 0045 本发明还提供了一种康复系统的实施例， 本实施例的康复系统中设置有上述任一 实施例所述的神经肌肉电刺激电路。 0046 需要说明的是， 在上述实施例中， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 本领域技 术人员可以理解， 附图中示出的康复系统的神经肌肉电刺激电路结构并不构成对本发明的 限定， 可以包括比图示更多或更少的器件， 或者组合某些器件， 或者有不同的器件位置布 说明书 4/5 页 7 CN 107737404 A 7 置。 0047 以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式， 不能理解为对本发明专利范围 的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。 因此， 本发明专利的保护范围 应以所附权利要求为准。 说明书 5/5 页 8 CN 107737404 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 107737404 A 9 图3 说明书附图 2/2 页 10 CN 107737404 A 10 。