專利名稱：波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及波形發(fā)生器，特別是產(chǎn)生供肌肉力量訓(xùn)練用的低頻雙向方波的波形發(fā)生器。
肌電刺激(ESM)是指以電流波形使肌肉產(chǎn)生收縮。功能肌電刺激(ESMF)是對健全的肌肉進(jìn)行有目的性的刺激，它能極大地提高肌肉的再生效力和力量，是現(xiàn)代肌肉力量訓(xùn)練的一種優(yōu)越和有效的手段?？紤]到安全，可將ESMF波形轉(zhuǎn)換成振動力后再作用于肌肉，其效果也不錯。
第一代ESMF波形是用低頻交流電調(diào)制中頻正弦電流，而肌生理學(xué)研究表明對運(yùn)動神經(jīng)的刺激，其效果取決于電流上升或下降的速度，以陡直脈沖為好。由于正弦波的上升速度較慢，在刺激運(yùn)動神經(jīng)的同時，對皮膚感覺神經(jīng)也產(chǎn)生刺激，因此有很大的疼痛感。第二代ESMF電流為幾十HZ的低頻單向方波，效果好于第一代，但由于單向方波有直流分量和方向性，因此會造成對皮膚的燒灼感。目前國內(nèi)這方面的儀器如中低頻治療儀、便攜式電子理療儀等多采用第一代和第二代ESMF電流，從機(jī)理上即存在缺陷，此外中低頻電子治療儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，便攜式電子理療儀輸出波形種類少，且大多以電池為電源，不能提供充足的刺激強(qiáng)度。
肌生理學(xué)研究還表明人體肌肉分為白肌纖維(快肌)、紅肌纖維(慢肌)和中間肌三類，其中快肌屬力量型肌肉，其收縮放松的頻率約33HZ；紅肌屬耐力型肌肉，其收縮放松的頻率較慢，約為10HZ；而中間肌則兼具快肌和慢肌的特性。
本實(shí)用新型的目的是提供可以輸出針對上述三種肌纖維特性的第三代ESMF電流，即低頻雙向方波脈沖電流，且構(gòu)成簡單的波形發(fā)生器。第三代ESMF中包括T1～T4四個參數(shù)，其中方波寬度T1為幾百us～幾ms，它是刺激強(qiáng)度的參量；雙向方波的周期T2為幾十ms可調(diào)，它對應(yīng)不同肌纖維的收縮放松頻率；雙向方波序列持續(xù)時間T3為幾秒～十幾秒；間歇時間T4為幾秒～幾十秒。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種波形發(fā)生器由外殼、直流電源、功放電路、波形產(chǎn)生電路和接在功放電路后面的輸出變壓器組成。波形產(chǎn)生電路包括頻率控制、單脈沖發(fā)生、程序轉(zhuǎn)換、調(diào)制頻率及調(diào)制器五個單元。其中頻率控制單元為頻率可調(diào)的振蕩器，它產(chǎn)生與肌肉收縮放松頻率相符的單向脈沖T2去觸發(fā)單脈沖發(fā)生單元；單脈沖發(fā)生單元將所收的單向脈沖轉(zhuǎn)變成雙向方波送給調(diào)制器單元，每個方波的寬度為T1；調(diào)制頻率單元為可產(chǎn)生脈寬為T3、周期為T3＋T4的調(diào)制波的振蕩器；程序轉(zhuǎn)換單元分別為頻率控制、單脈沖發(fā)生和調(diào)制頻率單元提供用于調(diào)節(jié)脈寬和頻率的可選擇的定時電阻；調(diào)制器單元用調(diào)制頻率單元輸出的調(diào)制波將單脈沖發(fā)生單元輸出的雙向方波調(diào)制成邊沿緩變的輸出波，然后送至功放電路。
本實(shí)用新型通過程序轉(zhuǎn)換單元可選擇四種不同的T1～T4值，經(jīng)功放電路和輸出變壓器產(chǎn)生對止痛及對快肌、慢肌、中間肌刺激的低頻雙向方波脈沖。用一個電控振動裝置將此脈沖轉(zhuǎn)換成振動力后，再通過探針傳遞至肌肉，即可進(jìn)行肌肉力量訓(xùn)練。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型組成框圖；圖2是本實(shí)用新型中的波形產(chǎn)生電路的原理圖3是本實(shí)用新型的外殼。
圖中1－頻率控制2－單脈沖發(fā)生3－程序轉(zhuǎn)換9－輸出調(diào)節(jié)器4－調(diào)制頻率5－調(diào)制器6－功放電路7－直流電源8－輸出變壓器10～13、20、21、26、27－CD4098單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器33－輸出顯示屏14～16、22－CD4066雙向模擬開關(guān)18、19－CD4052多路模擬開關(guān)24－CD4051多路模擬開關(guān)17、25－CD40193四位二進(jìn)制計數(shù)器23－CD4095JK觸發(fā)器28－10HZ振蕩器29～32－CD4023與非門
圖1所示的波形發(fā)生器由外殼(圖中未畫出)、直流電源7、依次串聯(lián)的波形產(chǎn)生電路、功放電路6、輸出變壓器8及輸出調(diào)節(jié)器9組成。所說波形產(chǎn)生電路包括頻率控制1、單脈沖發(fā)生2、程序轉(zhuǎn)換3、調(diào)制頻率4及調(diào)制器5五個單元。其中頻率控制1為頻率可調(diào)的振蕩器，它產(chǎn)生與肌肉收縮放松頻率相符的單向脈沖T2去觸發(fā)單脈沖發(fā)生2；單脈沖發(fā)生2將所收的單向脈沖轉(zhuǎn)變成雙向方波送給調(diào)制器5，每個方波的寬度為T1；調(diào)制頻率4為可產(chǎn)生脈寬為T3、周期為T3＋T4的調(diào)制波的振蕩器；程序轉(zhuǎn)換3分別為頻率控制1、單脈沖發(fā)生2和調(diào)制頻率4提供用于調(diào)節(jié)脈寬和頻率的可選擇的定時電阻；調(diào)制器5用調(diào)制頻率4輸出的調(diào)制波將單脈沖發(fā)生2輸出的雙向方波調(diào)制成邊沿緩變的輸出波后送至功放電路6。
在圖2中頻率控制1－－由第一單穩(wěn)10和第二單穩(wěn)11組成，兩者的輸入輸出交叉連接成多諧振蕩器，為典型應(yīng)用。第一單穩(wěn)的定時電阻固定，第二單穩(wěn)的定時電阻由第五多路模擬開關(guān)19的一路提供。第一單穩(wěn)產(chǎn)生T21，第二單穩(wěn)產(chǎn)生T22，這里T22>>T21，T21＋T22＝T2，可認(rèn)為T2≈T22，改變它的定時電阻即可改變T22(T2)。第二單穩(wěn)的輸出接第三單穩(wěn)12和第四單穩(wěn)13的TR＋腳。
單脈沖發(fā)生2－－由第三單穩(wěn)12、第四單穩(wěn)13、第一至第三單路模擬開關(guān)14～16組成，第一至第三單路模擬開關(guān)成星形連接，第一模擬開關(guān)14的另一端接電源正端，第二模擬開關(guān)15的另一端接地，第三模擬開關(guān)16的另一端作為單脈沖發(fā)生2的輸出點(diǎn)與并在電源和地之間的電阻串聯(lián)支路的串聯(lián)點(diǎn)B相接，平時B點(diǎn)的電位為Vc／2。第三單穩(wěn)和第四單穩(wěn)的定時電阻由第四多路模擬開關(guān)18的兩路輸出分別提供，第三單穩(wěn)12的兩路輸出分別接第一模擬開關(guān)14和第二模擬開關(guān)15的控制端，第四單穩(wěn)13的輸出接第三模擬開關(guān)16的控制端。當(dāng)A點(diǎn)即第三單穩(wěn)12和第四單穩(wěn)13的TR＋腳有一上升沿觸發(fā)時，單穩(wěn)12從其Q和
端分別輸出寬度為T1的正負(fù)脈沖，使第一模擬開關(guān)14通，第二模擬開關(guān)15斷，同時單穩(wěn)13輸出一個寬度為2T1的正脈沖，使第三模擬開關(guān)16通，于是B點(diǎn)接Vc產(chǎn)生上半脈沖；經(jīng)T1時間后，模擬開關(guān)14斷，模擬開關(guān)15通，而此時模擬開關(guān)16仍通，于是B點(diǎn)接地產(chǎn)生下半脈沖。經(jīng)2T1時間后，單穩(wěn)13工作結(jié)束，模擬開關(guān)16斷，使B點(diǎn)的電位維持為Vc／2，單脈沖產(chǎn)生過程結(jié)束，等待下次A點(diǎn)的上升沿觸發(fā)。
程序轉(zhuǎn)換3－－由第一計數(shù)器17、第四和第五多路模擬開關(guān)18、19及裝在外殼上的程序選擇鍵K1組成。第四和第五多路模擬開關(guān)的各輸入腳分別經(jīng)定時電阻與電源正端相接，第四多路模擬開關(guān)18的兩路輸出分別接第三單穩(wěn)12和第四單穩(wěn)13的定時電阻輸入腳，第五多路模擬開關(guān)19的兩路輸出分別接第二單穩(wěn)11和第六單穩(wěn)21的定時電阻輸入腳，第四和第五多路模擬開關(guān)18、19的控制端接第一計數(shù)器17的輸出。當(dāng)K1不斷按下，便觸發(fā)計數(shù)器17，使其輸出端QBQA按00－01－10－11－00循環(huán)變化，更使多路模擬開關(guān)18、19的COM1和COM2端分別接通自己的0－1－2－3－0端，即相當(dāng)于第二單穩(wěn)11的定時電阻分別選擇R21、R22、R23、R24，第三單穩(wěn)12的定時電阻分別選擇R11、R12、R13、R14，第四單穩(wěn)13的定時電阻分別選擇R15(＝2R11)、R16(＝2R12)、R17(＝2R13)、R18＝2R14)，第六單穩(wěn)21的定時電阻分別選擇R25、R26、R27、R28。這樣通過不同的T1T2T3的選擇便實(shí)現(xiàn)了不同程序的轉(zhuǎn)換。
調(diào)制頻率4－－由第五和第六單穩(wěn)20～21、第六單路模擬開關(guān)22、觸發(fā)器23和裝在外殼上的通斷控制鍵K2組成。第五單穩(wěn)20和第六單穩(wěn)21的輸入輸出交叉連接成多諧振蕩器，第六單路模擬開關(guān)22串接在單穩(wěn)20和21的輸入輸出交叉回路中，觸發(fā)器23的輸出接第六單路模擬開關(guān)22的控制端，第六單穩(wěn)21的輸出接第七單穩(wěn)26和第八單穩(wěn)27的輸入端。按下K2，觸發(fā)器23的Q輸出端將由0變?yōu)?或反之，受其控制的第六模擬開關(guān)22將通或斷，從而控制該多諧振蕩器的起振或停振，產(chǎn)生T3脈沖作為調(diào)制波。
調(diào)制器5－－由第七模擬開關(guān)24、第二計數(shù)器25、第七單穩(wěn)26、第八單穩(wěn)27、用非門和阻容元件構(gòu)成的10HZ振蕩器28和與非門29～32組成。第七多路模擬開關(guān)24的輸入、輸出和控制端分別接單脈沖發(fā)生2的輸出、第二計數(shù)器25的輸出和功放電路6的輸入；與非門29和30的第一個輸入端接10HZ振蕩器28的輸出，第二個輸入端接第二計數(shù)器25輸出的門控信號，第三個輸入端分別接第七單穩(wěn)26和第八單穩(wěn)27的輸出，與非門29和30的輸出分別接計數(shù)器25的遞增計數(shù)端和遞減計數(shù)端；調(diào)制頻率4的輸出點(diǎn)即C點(diǎn)分別接第七單穩(wěn)26的TR＋腳和第八單穩(wěn)27的TR－腳。當(dāng)T3上升沿作用C點(diǎn)后，單穩(wěn)26的Q端產(chǎn)生一個1S的脈沖輸出，將與非門29打開，于是10HZ振蕩器28輸出的脈沖作用于計數(shù)器25的遞增計數(shù)端，使計數(shù)器25的輸出端QCQBQA從000每隔0.1秒變化一次遞增到111，使模擬開關(guān)24的COM腳輸出在0.7秒內(nèi)從零上升至滿幅度。由于此時QCQBQA＝111，使與非門31翻轉(zhuǎn)，封住了與非門29，故計數(shù)器25因無計數(shù)脈沖輸入而處保持狀態(tài)。這樣模擬開關(guān)24輸出的便是上升沿緩變的治療波形。當(dāng)T3下降沿作用C點(diǎn)后，單穩(wěn)27輸出一個1S的脈沖，將與非門30打開，使10HZ脈沖作用于計數(shù)器25的遞減計數(shù)端，使其QCQBQA從111逐漸下降到000，于是模擬開關(guān)24的COM腳輸出從滿幅度均勻下降至零的下降沿緩變的治療波形。此后QCQBQA＝000，使與非門32翻轉(zhuǎn)，封住與非門30，使計數(shù)器25保持，等待下次C點(diǎn)上升沿脈沖觸發(fā)。
圖3所示外殼的面板上裝有輸出調(diào)節(jié)器9的調(diào)節(jié)健、輸出顯屏33、程序選擇鍵K1、通斷控制鍵K2及各指示燈。
本實(shí)用新型可輸出低頻雙向方波脈沖電流，輸出的波形其上升沿和下降沿均經(jīng)緩變處理，用于肌電刺激時無燒灼感和疼痛感，且具有四種程序可供用戶選擇，針對性強(qiáng)、使用方便；本實(shí)用新型采用全CMOS電路，并采用輸出變壓器將波形升壓和隔離，具有電路構(gòu)成簡單、調(diào)節(jié)方便和使用安全的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.波形發(fā)生器有外殼、直流電源(7)、功放電路(6)和波形產(chǎn)生電路，其特征在于它還包括接在功放電路(6)后面的輸出變壓器(8)，所說波形產(chǎn)生電路由頻率控制(1)、單脈沖發(fā)生(2)、程序轉(zhuǎn)換(3)、調(diào)制頻率(4)及調(diào)制器(5)組成，其中頻率控制(1)為頻率可調(diào)的振蕩器，它產(chǎn)生與肌肉收縮放松頻率相符的單向脈沖去觸發(fā)單脈沖發(fā)生(2)；單脈沖發(fā)生(2)將所收的單向脈沖轉(zhuǎn)變成雙向方波送給調(diào)制器(5)；調(diào)制頻率(4)為可產(chǎn)生調(diào)制波的振蕩器；程序轉(zhuǎn)換(3)分別為頻率控制(1)、單脈沖發(fā)生(2)和調(diào)制頻率(4)提供可選擇的定時電阻；調(diào)制器(5)用調(diào)制頻率(4)輸出的調(diào)制波將單脈沖發(fā)生(2)輸出的雙向方波調(diào)制成邊沿緩變的輸出波后送至功放電路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形發(fā)生器，其特征在于所說頻率控制(1)由第一單穩(wěn)(10)和第二單穩(wěn)(11)組成；所說單脈沖發(fā)生(2)由第三單穩(wěn)(12)、第四單穩(wěn)(13)、第一至第三單路模擬開關(guān)(14)～(16)組成；所說程序轉(zhuǎn)換(3)由第一計數(shù)器(17)、第四和第五多路模擬開關(guān)(18)～(19)組成；所說調(diào)制頻率(4)由第五和第六單穩(wěn)(20)～(21)、第六單路模擬開關(guān)(22)、觸發(fā)器(23)組成；所說調(diào)制器(5)由第七模擬開關(guān)(24)、第二計數(shù)器(25)、第七單穩(wěn)(26)、第八單穩(wěn)(27)、10HZ振蕩器(28)和與非門(29)～(32)組成；其中在頻率控制(1)中－－第一單穩(wěn)(10)和第二單穩(wěn)(11)的輸入輸出交叉連接成多諧振蕩器，第一單穩(wěn)的定時電阻固定，第二單穩(wěn)的定時電阻由第五多路模擬開關(guān)(19)的一路提供，第二單穩(wěn)的輸出接第三單穩(wěn)(12)和第四單穩(wěn)(13)輸入；在單脈沖發(fā)生(2)中－－第一至第三單路模擬開關(guān)(14)～(16)成星形連接，第一模擬開關(guān)(14)的另一端接電源正端，第二模擬開關(guān)(15)的另一端接地，第三模擬開關(guān)(16)的另一端作為單脈沖發(fā)生(2)的輸出點(diǎn)與并在電源和地之間的電阻串聯(lián)支路的串聯(lián)點(diǎn)相接，第三單穩(wěn)(12)和第四單穩(wěn)(13)的定時電阻由第四多路模擬開關(guān)(18)的兩路輸出分別提供，第三單穩(wěn)(12)的兩路輸出分別接第一模擬開關(guān)(14)和第二模擬開關(guān)(15)的控制端，第四單穩(wěn)(13)的輸出接第三模擬開關(guān)(16)的控制端；在程序轉(zhuǎn)換(3)中－－第四和第五多路模擬開關(guān)(18)～(19)的各輸入腳分別經(jīng)定時電阻與電源正端相接，第四多路模擬開關(guān)(18)的兩路輸出分別接第三單穩(wěn)(12)和第四單穩(wěn)(13)的定時電阻輸入腳，第五多路模擬開關(guān)(19)的兩路輸出分別接第二單穩(wěn)(11)和第六單穩(wěn)(21)的定時電阻輸入腳，第四和第五多路模擬開關(guān)(18)～(19)的控制端接第一計數(shù)器(17)輸出；在調(diào)制頻率(4)中－－第五單穩(wěn)(20)和第六單穩(wěn)(21)的輸入輸出交叉連接成多諧振蕩器，第六單路模擬開關(guān)(22)串接在第五單穩(wěn)(20)和第六單穩(wěn)(21)的輸入輸出交叉回路中，觸發(fā)器(23)的輸出接第六單路模擬開關(guān)(22)的控制端，第六單穩(wěn)(21)的輸出接第七單穩(wěn)(26)和第八單穩(wěn)(27)的輸入端；在調(diào)制器(5)中－－第七多路模擬開關(guān)(24)的輸入、輸出和控制端分別接單脈沖發(fā)生(2)的輸出、第二計數(shù)器(25)的輸出和功放電路(6)的輸入，與非門(29)和(30)的第一個輸入端接10HZ振蕩器(28)的輸出，第二個輸入端接第二計數(shù)器(25)輸出的門控信號，第三個輸入端分別接第七單穩(wěn)(26)和第八單穩(wěn)(27)的輸出，與非門(29)和(30)的輸出分別接第二計數(shù)器(25)的遞增計數(shù)端和遞減計數(shù)端。
專利摘要波形發(fā)生器有外殼、直流電源7、依次串聯(lián)的波形產(chǎn)生電路、功放電路6和輸出變壓器8。由頻率控制1、單脈沖發(fā)生2、程序轉(zhuǎn)換3、調(diào)制頻率4及調(diào)制器5組成的波形產(chǎn)生電路，經(jīng)功放電路和輸出變壓器產(chǎn)生低頻雙向方波脈沖。將該脈沖經(jīng)電控振動裝置轉(zhuǎn)換成振動力，再由探針傳遞至肌肉，即可進(jìn)行肌肉力量訓(xùn)練。本實(shí)用新型采用全CMOS電路，有四種程序可供選擇，并采用輸出變壓器將波形升壓和隔離，電路簡單、調(diào)節(jié)方便、使用安全。
文檔編號A61N1/36GK2163658SQ9322026
公開日1994年5月4日 申請日期1993年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月31日
發(fā)明者王斐力 申請人:王斐力