[发明专利]混沌多维电刺激系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种混沌多维电刺激系统。

背景技术

人体是通过生物电传导实现肌肉动作的，当外伤或疾病引起生物电传导异常后，人们需要使用电刺激康复治疗设备进行治疗，通过外部电流以替代生物电对神经-肌肉系统进行刺激，从而达到防止肌肉萎缩，甚至使早期瘫痪病人重建神经网络、治愈康复。同时，使用神经肌肉电刺激，配合主动运动，可增强运动员肌力，提高运动员训练效果。

通过对文献检索发现，目前电刺激平台已有多种实现方法以及相关产品，如中国发明专利申请(申请号：200710037653.7)实现了可选择脉冲波、方波、三角波、梯形波等几种常见波形电信号进行电刺激的平台系统；中国发明专利(申请号：200420102908.5)则通过将病人患部肌电信号采集并予以放大之后，对肌肉-神经进行刺激；中国发明专利(申请号：96111681.1)通过仿生学原理，将传统推拿、按摩的生物电信号简化成脉冲信号、纺锤形信号，然后予以病人电刺激达到特点的效果。

目前功能电刺激康复治疗系统均是通过一对正负电极，是利用确定的单相波(例如脉冲波)或者交变信号(例如方波、三角波等)对肌肉-神经系统进行刺激训练或者治疗。电刺激时在两个电极之间形成电场，该电场大小随时间变化，但是空间方向却是固定的，即为交变脉动电场，而形成的刺激电流为交变脉动电流。同时，这些确定的波形信号，仅能改变频率占空比、频率等少量参数，且只含有少量的离散的谐波成分，对人体的刺激是机械、重复式的。而人体是复杂的、连续的、混沌而又有序的有机体，容易对这种机械式的电刺激产生疲劳，并且对该类型电刺激进行抑制，这样，长时间的机械式的交变脉动电刺激治疗效果不能保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种混沌多维电刺激系统，采用多漩涡混沌电路产生连续频谱的多维混沌信号，将所得的多维信号放大以及并对混沌状态进行控制，实现对刺激电场和电流的控制；通过在肌肉-神经等人体部位布置多通道刺激电极，实现对电场以及刺激电流的空间控制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：多维混沌信号发生器、多通道功率放大控制器、控制模块以及若干多通道刺激电极，其中：多维混沌信号发生器产生连续的三维可调混沌信号并输出至多通道功率放大控制器，多通道功率放大控制器对输入的三维混沌信号进行电能放大并输出电压和电流至多通道刺激电极，控制模块分别输出控制指令至多维混沌信号发生器和多通道功率放大控制器以使混沌信号发生器进入不同的震荡状态并独立调节各通道刺激信号强度，多通道刺激电极设置于人体表；所述的多维混沌信号发生器为多涡卷混沌电路，内置多个级联的不同斜率伏安特性的非线性二极管。

所述的多维混沌信号发生器包括：震荡储能部分和与之相连的混沌模式控制部分，其中：震荡储能部分由第一电容、蔡氏电感和蔡氏电阻组成，混沌模式控制部分由可调电阻和并联的第二电容以及非线性电阻组成，其中：非线性电阻为多级并联形式且并联级数为3～6级；三维混沌信号分别取自电路中第一电容电压U_c1、第二电容电压U_c2以及蔡氏电阻电压U_R0，通过调节可调电阻的阻值实现不同的混沌状态的切换。

所述的多通道功率放大控制器包括至少三个单通道独立可调的功率放大单元，每个功率放大单元采用功率放大集成芯片LM3886构成独立单元，并通过输出变压器升压至适合的刺激电压值。

所述的功率放大单元信号输入端设有可变电阻以对输入信号进行衰减，当可变电阻对信号无衰减时得到该功率放大单元的最大电压增益为120；该功率放大单元的空载最大输出电压Vpp＝140v，短路最大输出电流ipp＝100mA。

所述的控制模块包括：电源开关、控制电路、显示电路和电流电压限制电路，其中：控制电路由增益旋钮、模式旋钮及控制电位器组成，模式旋钮与可调电阻相连用于切换调节电刺激混沌信号，增益旋钮分别与控制电位器对应连接用于调节各通道输出电压的大小；显示电路由A/D转换单元、单片机以及液晶屏组成；电流电压限制电路将单片机采集的电刺激电流电压信号进行分析，并在刺激电压或者电流超过设定阈值时发出控制信号关闭多通道功率放大控制器。

所述的多通道刺激电极共六个且每两个一对构成多通道空间三维电刺激模式，三对多通道刺激电极之间相互垂直并形成空间旋转和/或脉动电场。

本发明技术效果包括：