电针灸 治疗仪 治疗 电路 设计 实验

电针灸治疗仪治疗电路设计实验

实验目的(1) 熟悉并掌握555时基电路的原理及其波形发生电路的设计

(2) 熟悉穴位治疗电刺激波形基本参数要求及其脉冲序列模式

(3)熟悉并掌握电路的测试调试方法、技术

实验要求(1) 设计出等间隔连续脉冲、断续波脉冲、幅度调制脉冲三种波形发生电路以及电压和电流输出电路，通过手动开关控制选择不

同的治疗刺激脉冲序列的输出

(2)输出脉冲的电压幅值为12V、电流最大值为80mA

实验手段在面包板上搭建电路，采用示波器测试电路的输出波形。采用万用表、电流表和示波器测试和调试电路。

实验原理

电子针灸治疗仪是在针刺入穴位得气后，在针上通以接近人体生理电的微量电流，利用针和电两种刺激相结合来达到治疗疾病的目的。电针疗法的优点是疗效高，效果好，利用单片机控制可以灵活的选择刺激波形，准确地控制和调整刺激量，以适应不同种类的疾病和不同体质的患者。根据功能的不同整机电路可以分为两部分：治疗电路和控制电路。

治疗电路我们以时基集成电路555为主要器件，设计多种针灸刺激波形的发生电路，其中脉冲输出电流最大不超过80mA、宽度为150μS－300μS，脉冲序列具备四种模式：等间隔连续脉冲、断续波脉冲、疏密波脉冲、幅度调制脉冲。

控制电路以单片机为核心组成控制系统，包括硬件和软件，用以实现仪器对治疗电路输出刺激波形的控制和显示。

本次实验设计治疗电路的等间隔连续脉冲、断续波脉冲、幅度调制脉冲三种波形发生电路以及电压和电流输出电路，通过手动开关控制选择不同的治疗刺激脉冲序列的输出。

电针机理与治疗电路结构

一、电针机理及电针模式选择的依据

电针是在针刺腧穴得气后，在毫针柄上通以接近人体生物电的微量电流以防治疾病的一种疗法。在针刺的基础上加以脉冲电的治疗作用，针与电两种刺激相结合，故对某些疾病能提高疗效，能方便的调节刺激参数代替手法运针，使患者针下出现相应的浚、麻、胀、重、冷、热的感觉，甚至沿着一定部位向一定方向扩散。

电针机理：人体组织是由水分、无机盐和带电生物胶体组成的复杂的电解质导体，当一种频率不断变化的脉冲电流作用于人体时，组织中的离子会发生定向运动，清除细胞膜极化状态，使离子浓度和分布改变，这是脉冲电流治疗作用最基本的电生理基础。

低频连续波脉冲通过毫针刺激腧穴，具有调整人体功能、止痛静神、促进血气循环、调整肌胀等作用。

断续波脉冲是有节律的时断时续自动出现，使机体不容易产生适应，其动力作用颇强。能提高肌肉组织的兴奋性，对横纹肌有良好的刺激收缩作用。

幅度调制脉冲是脉冲按锯齿样自动起伏波形，其频率接近人体的呼吸规律，

可用于对膈神经作人工电呼吸，抢救呼吸衰竭，并有提高神经肌肉兴奋性、调整经络功能、改善血气循环等功能。

频率调制脉冲是疏波和密波自动交替出现的波形，克服单一波形易产生适应的缺点，动力作用大，治疗的兴奋效应占优势，能促进新陈代谢、血气循环，改善组织营养，消除炎症水肿。

二、治疗电路结构框图

图1-1 针灸仪治疗电路结构框图

设计参数及主要性能

一、基本波形要求

基本波形的输出电流幅度不超过80mA，通过手动微调旋扭连续可调；宽度应介于150μS-300μS之间。

二、脉冲序列模式

脉冲序列具备四种模式，如图1-2所示。

模式一为等间隔连续脉冲，见图1-2(a)，脉冲频率60Hz；

模式二为断续波脉冲，见图1-2(b)，脉冲频率60Hz，重复周期3S；

模式三为幅度调制脉冲，见图1-2(c)，脉冲频率60Hz，重复周期2S。

模式四为频率调制脉冲，见图1-2(d)，脉冲频率90～20Hz，重复周期2S；前三种模式的电压要求为12V，模式四的电压为0～12V。

图1-2脉冲序列模式

（a）连续脉冲；（b）断续脉冲；

（c）幅度调制脉冲；（d）频率调制脉冲

实验电路原理

图1－3 针灸仪实验电路

一、连续脉冲发生电路

采用由(LM555CN) U4 与其外围电路组成的占空比连续可调的脉冲振荡电路，如图1－3所示。

图中二极管D2为充电引导管，二极管D1为放电引导管，充电回路为R3→R4上(R4上半部分) →D2→C4，放电回路为C4→D1→R6→R4下(R4下半部分)→R6。充放电的时间可以由式（1－1）来确定：

()()4C 462ln 4

C 432ln 下放上充＝＝R R T R R T ++ （1－1）

理论上讲，只要R1、R2、R3的值设置的合适，调节电位器的大小就可以使占空比在0.01％～99.99%之间改变。上图中通过调节R4可以改变输出脉冲的宽度。当各参数的设置如上图时，输出频率为60HZ 、宽度约为200μS 的矩形波，如图1-4所示。

图1－4 等间隔连续脉冲

二、断续脉冲发生电路

由于555的输出受控于它的复位端（即第4脚），当复位端为高电平时，555有输出；当复位端为低电平时，输出被截至，即输出为0。因此可以利用另外一片555的输出来控制连续脉冲发生电路的复位端得到所需的断续波。现在需要做的就是用一片555来产生周期为3S 的方波，称为断续波调制电路。

(1) 断续波调制电路

断续波调制电路实际上就是周期为3S 的方波产生电路，本设计采用由(LM555CN) U3 与其外围电路组成间接反馈型无稳类电路（即多谐振荡电路）来实现此功能。充放电的时间可以由式（1－2）来确定：

()()6C 82ln 6

C 1182ln R T R R T ＝＝放充+ （1－2）

如图1－3所示R8 》R11产生占空比接近50%的方波，周期约为3S。

图1－5断续波调制电路输出波形

(2)断续脉冲发生电路

将U3的3脚输出到U4的4脚（将单刀双置开关K1置于左侧）。这样就由U3、U4以及它们的外围器件构成了断续脉冲发生电路。其输出波形见图1-2(b)

图1－6 断续脉冲波电路输出波形