专利名称：电脑嗓音治疗仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种康复理疗仪器，具体的说是一种集治疗、保健为一体多功能高效电脑嗓音治疗仪，属于A61N1/00类。
多年来临床应用嗓音病治疗方法，至今仍多采用音频电疗方法，并以国产的“YL-3型音频电疗仪”为典型的音频电疗仪器，该仪器在临床应用中的缺点是病人在治疗过程中有时会发生输出电流刺激大，病人不舒服的现象，原因是电路未加抗干扰滤波电路，全部选用分立的电子原器件，易损坏，故障率高，经常出现输出电流不稳定及抖动的现象发生；病人在治疗时易产生适应感，这是由于输出频率为2000周/秒的等幅波，波形变化小；病人在治疗时，只局限于表皮，不能深达有关器官，这是由于人体的阻抗主要以容性为主，它对低频电呈现很大容抗，以致无法通过；病人在治疗时由于振荡器所形成高次谐波使波形失真，无柔和舒适感；应用此仪器治病时电流处方单调，原因是波形单一，无派生多种新波形的功能，该仪器为按钮开关，电表显示，按键多，操作复杂，治病时操作不简便，确保治疗安全不理想，此外用该仪器治病时，不能有效的将药物(中西药)随电流送入人体组织，故难以达到高水平的疗效。
本发明的目的是针对上述之不足，设计一种输出电流稳定病人无电流刺激大不适感，病人不产生适应感，电流能深达人体器官，感觉柔和舒适，处方丰富多采，并能方便调节剂量，仪器结构紧凑合理，操作简便，又能将药物随电流送入人体的多功能高效电脑嗓音治疗仪。
本发明的目的是这样达到的，一种由单片微电脑控制，实现了操作使用智能化管理的电脑嗓音治疗仪，其特点是以单片微型计算机为核心的集成电路，所构成单片机最小工作系统，通过软件编程，控制调制波形成电路D/A转换，并产生三动态电流(变频、变幅、变波形)调制波信号，经放大器放大后，升压输出。
所述单片机最小工作系统，实现处方治疗时间LED显示和治疗结束、蜂鸣器提示是通过软件编程及操作键盘控制。
所述操作键盘是由处方键、治疗键和停止键组成。
所述三动态电流调制波信号的输出幅度频率LED显示，其实现是由与放大器电连接。
所述双向、对称、无极性的三动态电流调制波信号，是中频载波和低频波的综合，有连调、间调、断调、变调四种调制方式，其调制度可分为五档次(0％、25％、50％、75％、100％)，其波形有正弦波、方波、三角波、指数波和组合波。
所述三动态电流调制波信号，配合中、西药，中药可加温，把药的离子随电流透入人体，电流、药物和局部温热三种物理因子联合作用编制六种电流处方。
所述三动态电流调制波的输出幅度即剂量的调节，可使用遥控器。
本发明的积极效果和优点是(1)本发明的仪器输出电流稳定，无输出电流刺激大，病人不舒服的现象。对比文件中类似的仪器采用专用的振荡器和分立的电子元件，有明显的波形失真、器件易损率高、造成输出不稳、抖动现象，病人在治疗中会发生突然刺激感。本仪器采用全新电路程控系统，以单片微型计算机为核心，由中、大规模的集成电路组成，故输出电流稳定，不会发生输出电流刺激大，病人不舒服的现象。
(2)本发明的仪器克服了治疗中病人产生适应感的现象。类似的仪器由于输出固定的频率和等幅波，如输出频率为2000周/秒，波形变化很小，病人在治疗时易产生适应感。影响治疗效果，本发明的仪器采用双向、对称等幅波无极性三动态电流输出，其一是频率变化，不再是单纯的2000周/秒频带加宽为4000-5000周/秒，用中频电为载波低频电为调制波，中、低频电组合应用，其二是幅度变化，可时大时小，按五种调制度交替出现，其三是波形变化，在保留类似仪器音频电疗机输出正弦波的基础上加添了方波、三角波、指数波和组合波等，并有连调、间调、断调、变调等四种调制方式。故克服了单一固定频率，波形无变化造成的病人适应感现象。
(3)本发明的仪器，治疗时输出电流能深达人体器官。类似的仪器，病人在治疗时，往往只局限于表皮，不能深达有关器官，这里由于人体呈容性阻抗，使低频电无法通过。本发明的仪器采用较高频率的中频电载波，用低频电调制组合而同时进入人体达到深部器官，而且波形多样化，加强了综合疗效。
(4)本发明的仪器，治疗中病人感觉柔和、舒适、有手法按摩感。类似的仪器采用音频信号发生器，其振荡器电路输出的波形有失真，治疗中病人有不舒适感，本发明仪器为多种波形，是电脑程序软件形成的电流处方输出，排除了各种振荡器所形成的高次谐波、波形失真，输出各种波形边缘规整、圆滑、治疗时使病人感觉柔和舒适，有模拟人体各种手法按摩感。
(5)本发明的仪器，处方丰富多采，并能方便调节剂量。经大量临床观察实践，本发明创新六种独特的嗓音病适应症的电流处方，治疗时除电流产生的治疗作用外，还同时有药物随电流透入人体组织，可产生药物作用，进行中药透入时，因中药包先经加热，故还有局部温热作用，有利改善血液循环，促进药物吸收。治疗时患者手持遥控器可自行调节剂量，治疗中如有不适可立即按动遥控器上安全开关中止治疗。
(6)本发明仪器操作面板选用薄膜轻触开关，操作手感好。功能显示稳定清晰，结构紧凑合理，操作简便。
以下结合附图及实施例对发明作进一步说明
图1是本发明电脑嗓音治疗仪立体结构示意2是本发明电路原理方框3至图6是本发明实施例电路7是本发明以正弦波为例的波形调制方式8是处方选择程序流程9是以三角波形为例的输出波形选择程序流程图如图1所示，本发明仪器其壳体1内部装有全新电路设计，包括单片微电脑控制的各类电子器件，印刷电路板和集成电路块等，其前面板101安装有操作键盘，是由三个功能键即处方键6、治疗键7和停止键9组成。在前面板上左侧有处方时间显示器窗孔5，并排右方有剂量显示器窗孔8，在左下角有遥控器插孔3，通过导线与带有“安全开关”302的遥控器301相联，可用以中断治疗输出，确保治疗安全可靠。与其并排设有双向对称无极性、三动态电流输出插孔4，经专用的输出变压器送入人体，低频电与中频电共同作用，增强综合疗效。在右侧下角配置剂量控制旋钮10，本仪器操作面板选用薄膜轻触开关面板，操作手感好，美观大方，功能显示稳定，清晰。后面板102配置有电源插头13、电源开关2、保险座11和一排散热孔12。本仪器输出治疗电压、电流在安全阈值范围以内，仪器机壳的全塑材料不存在电器的非安全性问题。
如图2所示，为本发明仪器电路原理方框图。本仪器输出具有频变、幅变及丰富的波形变换三动态电流。这种电流既有中频电的成分，又有低频电的成分，对人体的作用不同于传统的常规的音频电，低频电、直流电，它的独特之处是人体对其阻抗较低，作用较深；无电解作用，对皮肤无刺激；治疗时可采用较强电流，人体不易产生适应性；无任何不良副作用。本仪器根据六种常见的嗓音病的病理表现，选用合适的频率、波形、调制方式的电流，组合编制成六个电流处方。这六个处方的电流作用可深达喉部，使病人有类似模拟手法的舒适感。
单片机最小工作系统15，经程序设计，以数字化形式输出未调制的治疗波形。图3实施例中单片机是由集成电路A1 8031 8位微控制器、A4 74LS373 8位D锁存器及A2 2764 8K×8位NMOS EPROM只读存储器组成，在A1 8031中P10-P17、P00-P07和P20-P27为8位双向I/D接口；INT1、INT0为外部中断1和0的接口；T1，T0为定时器1或0的外部输入接口，在A4 74LS373中D0-D7为输入端，Q1-Q7为输出端，LE为输入选通门控制端，OE为输出控制端，在A2 2764中A0-A12为输入端(地址)，D0-D7为输出端(数据)。如前所述的操作键盘14，由于本仪器减少了按键数量，与国内同类仪器相比，简化了操作步骤。
关于处方号及治疗时间LED显示17，采用二位半七段(a，b.....g)码LED显示，采用复用形式来显示处方号、治疗时间和治疗与停止工作状态。A1 8031的10、11脚即串行输入口、串行输出口，分别控制三极管T3、T4导通、截止，控制LED、H、I端分别显示十位、个位。来自8031的P10-P17输出不同的变化电压，经R1-R8 430Ω电阻限流和加到LED显示器上，驱动发光。调节R1-R8的阻值，可改变LED上的电压和电流，从而控制亮度。
关于按键选择治疗结束蜂鸣器提示16，该电路是由8031 15脚-3K电阻-T1三极管放大-蜂鸣器M1发出音响。D2为保护二极管，蜂鸣器的作用是每次按动处方键、治疗键和停止键时都有音响提示；治疗时间到蜂鸣器音响提示，15秒钟后自停(程序控制)。
调制波形成电路D/A转换18，是由A2 2764的D0-D7端输出数字量，至A5 DAC0832 DI0-DI7(脚7、6、5、4、16、15、14、13)八位数字量输入端，进行数字量模拟量转换，低频量经8脚-电位器P1 10K接三极管T2的集电极，同时A1 8031的14脚的中频量接T2的基极进行调制，形成了中频调制治疗波输出。
放大器20。由DAC 0832的11、12脚电流输出端输出的调制波接运算放大器A7 LM351进行信号放大，经输出端(接图4R15)再送到功率放大器A8 tda 2030进行功率放大，LM351采用反向比例运算电路，这种电路输入电阻不高，输出电阻低，适合本发明设计要求。
升压输出22，来自图4A8 2003功率放大器放大的输出电压，经专用的输出变压器B1送到输出孔接至电极，专用的输出变压器为了与人体匹配，通常选负载为500Ω。
关于输出幅度调节及遥控器21，从LM351的输出端-R15 12K固定电阻(图4)-P3 10K连接的分压电路构成幅度衰减器，通过调节P3阻值，可改变输出幅度大小，电位器移到左端接地，输出幅度为零，电位器动触点至右端，10K全值接入，输出幅度最大，此变化的电压可加到A8 2003的同相输入端进行功率输出放大。外接有线遥控器是将10K电位器，通过10K电位器输出孔引出。治疗时病人可自己调节。遥控器插头插入时，断开了K点，即断开了10K电位器的连接，不起作用。外接遥控器起作用。如果拔出遥控器插头，K点闭合，机内调节起作用。这是互锁保护设计。外接遥控器加有安全开关按键，如果病人治疗中有不适感觉，随时用来中断治疗输出，即按动安全开关键时，开关闭合接地，输出为零。
关于输出幅度、频率的ED显示19。输出幅度、频率变化采用LED模拟装置显示器。这种显示器亮度高、寿命长、响应速度快、颜色鲜、功耗小。驱动电路采用专用集成电路A6 LM3914、驱动10只LED。输出幅度大小变化时以亮发光二极管的多少区分，输出治疗波频率多为低频调制波LED以闪耀快慢显示。
关于稳压电源23。如图5、图6所示，为+5V、-5V及+12V两种电路。
另外整机采用模拟地和数字地分别连接的共地系统以增强抗干扰能力。
图7是以正弦波为例的波形调制方式，本发明由于采用电脑技术，克服了传统的固定模式，在一个治疗时间内可以出现正弦波、方波、三角波、指数波、或上述波形的组合波。关于波形的调制方式，有连调如图7(a)调制波可连续出现。断调如图7(b)所示，调制波与断电交替出现。间调如图7(c)所示，调制波与等幅波交替出现，T1、T2为调制波与等幅波出现的时间。变调如图7(d)所示，是频率低的调制波与频率高的调制波交替出现，T1、T2为低频率与较高频率调制波出现的时间。如图7(e)表示了0％、25％、50％、75％、100％五档调制度，可使幅度变化，避免了幅度无变化易产生适应感。本设计在保留输出正弦波的基础上，加添了方波、三角波、指数波和组合波。同时也可派生多种新的波形，在同一处方中交替出现，使波形丰富多采，这种由电脑程序软件形成的电流处方输出，从根本上排除了各种振荡器所形成的高次谐波，波形失真，因此治疗时感觉柔和舒适，有摸拟各种手法按摩感。本发明仪器频率不是单纯的2000周/秒(指对比文件)，频带加宽为4000-5000周/秒，使得输出电流透入人体组织的深度加大。单纯的低频电作用于人体只局限于表皮不能克服人体对低频电呈现的很大容抗，本发明采用了低频电通过中频载波传到人体组织深部，其疗效大为增强。
软件设计说明本系统共有3个功能键即处方键、治疗键、停止键。二位半显示器复用，显示处方号，治疗时间和治疗与停止工作状态。由于采用微电脑程序控制，提高了控制精度，确保治疗时间。当接通电源后，二位半LED显示器，显示处方号1，并发出音响，此初始化设计有两个特点一是不用任何设定，使程序跳往处方号选择分支，并进入状态；二是显示器显示的处方号1，代替了仪器电源指示灯，并有音响提示使用者“该仪器已通电”。选择处方号时，每按一次处方键，处方号就加1，并且1-6循环显示。当第一次按治疗键时，程序跳往治疗分支，为减少可能出现的误操作，每当执行治疗分支程序前，处方号显示呈闪耀状，提示使用者作好治疗前准备。当第二次按治疗键时，治疗程序启动、治疗时间程序同步启动，显示器改治疗时间(倒计时)显示。上述两个接口是这样处理的，在治疗程序启动前，作为普通I/O口使用，在治疗程序启动后作为外部中断源接口，即可在治疗程序执行中仍可观察治疗时间变化。治疗时所用的三动态治疗波的产生，是按所选处方设置定时器，每次定时器中断向D/A(数/模)输出一字节处方数据，直到该处方结束，每个处方最后一字节数据设置成结束标志，当结束标志被检测到后，启动蜂鸣器，发出音响，15秒后自停，提示处方结束。这时，要使程序返回初始的设定状态，以备下次设定和使用，同时又要恢复中断逻辑，以便响应后续中断。这里采用的编程是先修改堆栈内容，使其拨向初始设定状态，程序地址，然后执行中断返回指令。这时程序不再返回中断申请时的下一条指令，而是返回修改后的程序地址，同时也恢复了中断逻辑。另外在治疗程序执行中还可随时按停止键，停止治疗数据输出。
图8表示了处方号选择的程序流程图，图中方框表示工作框，方框中用简明的语言标明所完成的特定功能，它是一个入口和一个出口，用箭头表示，图中用菱形表示判断框，菱形内标明“比较”、“判断”的条件，它有一个入口和几个出口，并以箭头表示，在各出口要标明出口条件，条件成立则写Y(是)，条件不成立用N(否)。循环初态，用于循环过程的工作单元，在循环开始时要置以初态，即分别给它们赋一个初始值，在处方号选择程序中，设初态显示处方号1，在循环次数已知或确定情况下，常用计数器来控制循环，设计时用一个处方寄存器完成。按动处方键，如图8启动程序进行查询。
图9表示了产生三角波的程序流程图。图中SAMP为取样器，STEP为升高的电流或电压增量(指每一步长)，通常正弦波、三角波、方波、指数波等输出靠编程实现，故以三角波为例说明三角波的程序流程图，其它波形的编程可类推。在线性变化电压的基础上，把线性增长和下降合成，即得三角波。全部程序共分四段第一段由O开始线性增长，当SAMP(取样电压)增长到最大值如为+127即0111 1111时，再增加一个步长，则SAMP要变为1 000 0000即-128，此时令SAMP＝(SAMP+1)，变为+126，此后，每次减一步长，则形成了第二阶段-线性下降，但输出值仍为正，当减到小于0时，即为0000 0000-1111 1111，开始了第三段，继续减步仍为线性下降，但输出值为负；当SAMP减到最负值，1000 0000后再减步长，变为SAMP为0111 1111，此时令SAMP＝-SAMP，即变为-127，开始了第四阶段，以后每增加一步长，就形成了另一个线性上升段，但输出值仍为负，当上升到＞0时，就完成了一个循环，回到了第一段，其程序如下ORG2000HSTART LDHL，STEPUP1 LDA，DUP11 OUT (27H)，AADD A，(HL)JPP，UP11ADD A，(HL)CPLDOWN1 OUT (27H)，ASUB (HL)JPP，DOWN1DOWN2 OUT (27H)，ASUB (HL)JPM，DOWN2NEGUP2 OUT (27H)，AADD A，(HL)JPM，UP2JPUP1STEP DB01END START临床应用实践本发明经北京友谊医院物理医学康复科，艺术嗓音医学研究室临床应用证明该仪器针对嗓音常见病，对各类适应症的治疗，创新了一整套治疗方案，利用选择合适的6个电流处方，配以中、西药制成的6个经验药处方，非常成功的开拓了集治疗、保健为一体的高效康复理疗设备及理疗中，热、电、药物并用的各种嗓音适应证治疗方法。实验证实，用本发明治疗人体喉部疾病，总有效率达96％以上。
本发明临床应用中的突出特点和创造性举例(一)调制中频电临床功效载波2KHz作用最表浅，频率增高时作用深度增加，8KH时易引起肌肉收缩，而无痛。
调制波1-10HZ肌肉单收缩，增高血管张力，兴奋交感神经，刺激穴位。
20-40HZ肌肉不完全性强直收缩，兴奋交感神经。
50HZ肌肉强直收缩，扩张血管。
100-150HZ肌肉收缩减弱，消炎，扩张血管，抑制交感神经，止痛。
正弦波刺激作用小。
方波有效作用面积大，是刺激电流的最佳波形。
三角波(微分波)尖脉冲，模拟新感应电，无皮肤刺痛不适感，止痛、促进血循。
指数波(积分波)按指数曲线缓升缓降，适用于刺激失神经支配的肌肉与内脏平滑肌。调制方式连调调幅波连续出现，止痛，促进局部血循。
断调调幅波与断电交替出现，引起肌肉收缩。
锻炼肌肉，从而改善血循。
间调调幅波与等幅波交替出现，明显促进血循，消散水肿渗出，缓解慢性疼痛。
变调频率较低的调幅波与频率较高的调幅波交替出现，促进局部血循，促进渗出吸收，水肿消散，较持久止痛。
调制度＞50％时刺激作用较深，适用于慢性病，较轻疾病，＜50％时刺激作用较弱，适用于急性病，较重疾病。(二)六种药物处方及功效(每味中药附标为重量配比)。一、急性喉炎①青果3 玄参3 金银花5 麦门冬3 黄芩3(青果丸方)②8万单位/2ml(浸滤纸)。二、慢性喉性①坷子由2 麦门冬3 青果3 贝母3(铁笛丸方)②庆大霉素 8万单位/2ml(浸滤纸)。三、声带小结、生带肥厚①氢化考的松10mg/2ml(浸滤纸)。②10％碘化钾2ml(浸滤纸)。四、声带疲劳、喉肌弱症复方丹参液2ml(浸滤纸)。五、声带麻痹新斯的明0.5mg/1ml×2支(浸滤纸)。六、皮肤瘢痕肥厚、皮下粘连透明质酸酶10万单位/1ml×2支(浸滤纸)。
处方功能表
权利要求
1.一种由单片微电脑控制，实现了操作使用智能化管理的电脑嗓音治疗仪，其特征在于以单片微型计算机为核心的集成电路，构成单片机最小工作系统(15)，通过软件编程，控制调制波形成电路D/A转换(18)并产生三动态电流(变频、变幅、变波形)调制波信号，经放大器(20)放大后，升压输出。
2.根据权利要求1所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述单片机最小工作系统，实现处方治疗时间LED显示(17)和治疗结束、蜂鸣器提示(16)是通过软件编程及操作键盘(14)。
3.根据权利要求1所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述操作键盘(14)是由处方键(6)、治疗键(7)和停止键(9)组成。
4.根据权利要求1所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述三动态电流调制波信号的输出幅度频率LED显示，其实现是由与放大器(20)电连接。
5.根据权利要求1所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述双向、对称、无极性三动态电流调制波信号，为中频载波和低频波的综合，有连调、间调、断调、变调四种调制方式，其调制度可分为五档次(0％、25％、50％、75％、100％)，其波形有正弦波、方波、三角波、指数波和组合波。
6.根据权利要求1或5所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述三动态电流调制波信号，配合中、西药，中药可加温，把药的离子随电流渗透入人体，电流、药物和局部温热三种物理因子联合作用编制六种电流处方。
7.根据权利要求1或4所述的电脑嗓音治疗仪，其特征在于所述三动态电流调制波的输出幅度即剂量的调节，可使用遥控器(301)。
全文摘要
本发明公开了一种电脑噪音治疗仪，它是以单片微型计算机为核心所构成的最小工作系统，采用了大、中规模集成电路，通过软件编程产生三动态电流(变频、变幅、变波形)调制波信号经放大器放大，专用变压器升压输出到人体；本发明采用电、热、药共同直接作用于人体病变部位，治疗电流能深达人体器官，对人体无任何损害、副作用，使病人感觉柔和舒适，功能显示稳定、清晰、结构紧凑，操作简便，实验证明，用来治疗人体喉部疾病，总有效率达96％以上。
文档编号A61N1/32GK1140613SQ96102889
公开日1997年1月22日 申请日期1996年4月16日 优先权日1996年4月16日
发明者李永明, 谭维溢 申请人:首都医科大学附属北京友谊医院