1、引言
电刺激治疗方法是当今临床康复和日常物理治疗最常用和最重要的手段之一,具有镇痛、消肿、消炎、脱敏、缓解肌肉痉挛、加强组织张力、促进恢复正常的神经传导和调节功能等治疗作用。无极性微分型指数波形,由电荷相等的正负脉冲波构成,负指数脉冲起神经纤维去极化作用,正脉冲起电荷平衡的作用,具有避免组织损伤的特点[1,2,3]。
本文提出了一种双极性恒流电刺激器的设计方案,并给出了具体的实现方法,该刺激器可用于合成多种信号调幅的无极性指数脉冲,不仅能满足治疗效果,还兼顾了刺激的安全性。
2、系统硬件结构与设计
系统硬件结构包括MSP430F4270主控芯片、信号合成模块以及信号输出模块,如图1所示。
图1 系统硬件结构框图
调幅信号产生方式采用了数字式波形发生器方式[4],预先把所需要的调幅信号产生的波形以某一采样率数字化成为波形数据,存储到MSP430的FLASH中,刺激开启时,再把这一波形所对应的数据根据刺激参数以一定的频率送到片内的12位数-模转换电路,输出的就是需要的调幅信号。这种波形发生器方式克服了纯硬件电路方式产生每一种波形几乎都需要一种特定的电子电路硬件和灵活性不高的缺点。
超低功耗单片机MSP430F4270的工作电压为1.8V-3.6V,晶振为32.768kHz的低速晶振,活动模式的功耗仅为250μA,使系统具有较低的动态功耗;具有32KBFLASH,用于存储程序和较大量的调幅信号波形数据;内置12位D/A转换器用于调幅波形数据的片内数模转换,输出特定频率和幅度的调幅信号;TimerA定时器用于产生特定频率的方波调制信号和外围电路控制信号。另外,MSP430还五种低功耗模式,可以通过软件控制芯片的工作方式,进行系统状态的实时调度,使整个系统达到最低的功耗并发挥其最优的性能[5,6] 。
2.2 信号合成模块
包括方波调制电路和微分电路两部分,信号合成原理如图2所示。
图2 信号合成原理图
(1)调幅电路:实现方波信号调幅,电路如图3。
图3 调幅电路
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