[发明专利]基于矢量阻抗反馈的自适应多通道经皮电刺激器

说明书

技术领域

本发明涉及一种经皮电刺激系统，属于生机电一体化技术领域。

背景技术

矢量阻抗测量是一种同时测量待测物体电阻、容抗和感抗特性的技术，其将物体的电气特性转化为一个复数，用该复数的实部表征物体的电阻，虚部表征物体的非阻性电抗。相对于单纯的电阻测量，其不仅描述了物体的直流伏安特性，还描述了物体的交流频带特性。

经皮电刺激是一种在人体皮肤表面敷设电极释放电流，刺激皮下目标区域或深层组织的电刺激手段。由于其不用将电刺激装置植入人体，因此具有创伤小，操作简便的优点，被广泛用于理疗、镇痛、假肢的感觉替代和功能康复中。

选择恰当的电刺激参数，可以使被刺激者感到震动、触动、麻木和压迫等不同的感觉，另一方面若电刺激参数选择不当，则会使被刺激者感到疼痛，甚至引起灼伤或其他组织损伤等不良后果。由于经皮电刺激的刺激电流通过人体皮肤注入皮下组织，电极-皮肤界面的变化影响着经皮电刺激的效果以及被刺激者的主观感觉，而电极与皮肤的极化效应，会在电极-皮肤界面形成双电层，导致电极-皮肤界面在具有阻性电抗的同时还具有容性电抗，单纯的电阻测量不能有效反映真实的人体电生理特性以及电极-皮肤界面状态。

但现有的经皮电刺激装置可靠性差，由于电刺激参数选择的规范性差，无法有效消除电极-皮肤界面变化引起的不安全隐患，不能准确观测人体的电生理状态和电极-皮肤界面参数。

发明内容

本发明目的是为了解决现有经皮电刺激装置可靠性不足，存在安全隐患的问题，提供了一种基于矢量阻抗反馈的自适应多通道经皮电刺激器。

本发明所述基于矢量阻抗反馈的自适应多通道经皮电刺激器包括控制器、DDS芯片、信号复用电路、电刺激电路、电极复用电路、电极、矢量阻抗测量激励电路和矢量阻抗测量反馈电路；电极贴在人体的皮肤表面；

控制器首先发出阻抗测量指令给DDS芯片、信号复用电路和电极复用电路，DDS芯片通过信号复用电路输出阻抗测量信号给矢量阻抗测量激励电路，矢量阻抗测量激励电路输出阻抗测量激励信号给电极；同时矢量阻抗测量反馈电路将电极-皮肤阻抗测量结果反馈给控制器；

控制器根据电极-皮肤阻抗测量结果调节电极与皮肤接触的状态，进而调节电刺激参数来改变电极-皮肤阻抗的大小，当电极-皮肤阻抗测量结果满足安全条件时，转入经皮电刺激状态；

控制器发出经皮电刺激指令给DDS芯片、信号复用电路和电极复用电路，DDS芯片通过信号复用电路输出电刺激信号给电刺激电路，电刺激电路输出电刺激电流通过电极给人体进行经皮电刺激。

本发明的优点：安全性高，能够反馈测量皮肤的矢量阻抗信息，方便经皮电刺激的自动进行。监测皮肤的矢量阻抗信息后再进行经皮电刺激，安全可靠。

附图说明

图1是本发明所述基于矢量阻抗反馈的自适应多通道经皮电刺激器的原理框图；

图2是信号复用电路与DDS芯片的电气连接具体电路图；

图3是电刺激电路的具体电路图；

图4是矢量阻抗测量激励电路的具体电路图；

图5是电极复用电路的具体电路图；

图6是电极的具体结构及与人体组织的关系图；

图7是复阻抗测量反馈电路的具体电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于矢量阻抗反馈的自适应多通道经皮电刺激器，它包括控制器1、DDS芯片2、信号复用电路3、电刺激电路4、电极复用电路5、电极6、矢量阻抗测量激励电路7和矢量阻抗测量反馈电路8；电极6贴在人体的皮肤表面；

控制器1首先发出阻抗测量指令给DDS芯片2、信号复用电路3和电极复用电路5，DDS芯片2通过信号复用电路3输出阻抗测量信号给矢量阻抗测量激励电路7，矢量阻抗测量激励电路7输出阻抗测量激励信号给电极6；同时矢量阻抗测量反馈电路8将电极-皮肤阻抗测量结果反馈给控制器1；

控制器1根据电极-皮肤阻抗测量结果调节电极6与皮肤接触的状态，进而调节电刺激参数来改变电极-皮肤阻抗的大小，当电极-皮肤阻抗测量结果满足安全条件时，转入经皮电刺激状态；

控制器1发出经皮电刺激指令给DDS芯片2、信号复用电路3和电极复用电路5，DDS芯片2通过信号复用电路3输出电刺激信号给电刺激电路4，电刺激电路4输出电刺激电流通过电极6给人体进行经皮电刺激。