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摘 要：该文以中医针灸理论和电刺激治疗机理为基础，利用现代智能手机和移动医用APP等技术，设计了一种新型的基于电刺激的经络导通仪。系统包括主机和移动终端两个部分，并通过蓝牙进行无线通讯。主机包括嵌入式ARM处理器、电刺激产生电路、肌电检测电路、运动状态检测电路、蓝牙通信模块五大功能电路组成。移动终端基于Android平台而开发的应用程序，实现了与主机的蓝牙通信、参数设置等功能。基于移动医疗的电刺激经络导通仪具有高效、低成本、用户界面友好、操作方便、人性化等特点，为风湿、关节炎、颈腰椎疾病，以及神经肌肉疾病等多种病症等临床应用及研究搭建了良好的应用平台。
关键词：移动医疗 Android 经络导通 电刺激
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0101-02
经络“内属脏腑，外络肢节”，是中医学说的重要组成部分。经络联系肢节与脏腑，腧穴分布于经络之上，针灸疗法就是依照腧穴-经络-脏腑间的辩证关系进行的。针灸疗法，源远流长，已被广泛用来治疗脑血管疾病引起的偏瘫、风湿、关节炎、颈腰椎疾病，以及神经肌肉疾病等多种病症。经络导通疗法[1-2]从理论上说就是调理整个经络的能量状态，使能量运行恢复平衡。其促进康复机制尚不清楚，但作为电刺激治疗方法的一种，经络导通刺激延缓肌肉失神经支配废用性萎缩和增强肌力的作用是明显的；另外，从现在对经络研究的成果来看，经络导通刺激过程产生的系统的弥散的外周神经感觉信息不断传入中枢也从根本上促进中风患者受损中枢的修复，加快康复进程和提高康复质量。
随着移动4G网络和智能手机的普及，移动医疗正在改变了过去传统的医疗方式，使得病人无论是在医院还是家里，都能随时获取医疗咨询，及时与医护人员沟通等。将移动医疗技术与传统中医结合将使的传统中医诊疗换发出新的活力。
作者以传统中医理论和现代电刺激疗法为基础，依托现代电子工程技术手段，介绍一种基于移动医疗的电刺激经络导通仪，该仪器具有刺激经穴和电刺激治疗的双重作用，能够对偏瘫、风湿、关节炎等疾病进行有效的物理治疗。该电刺激经络导通仪通过蓝牙与智能手机连接，能够连接医疗中心，接受医生的指导信心；智能手机上的应用软件（APP）能够控制经络导通仪的工作，为患者提供各种反馈信息的视听感受。本文主要从硬件电路设计和软件程序两方面入手，介绍了仪器的设计组成。
1 系统总体设计
系统包括主机和移动终端两个部分，并通过蓝牙进行无线通讯。主机采用嵌入式设计，能够通过传感器采集表面肌电信号和患者的运动状态，还能够产生各种经络电刺激信号，通过阵列式电刺激电极作用于患者。移动终端控制主机工作，为患者提供各种反馈信息的视听感受，并通过移动通信网络与医疗中心连接。移动终端基于Android平台而开发的应用程序。
电刺激经络导通仪的治疗电极由一组12×12矩阵排列的电极触点组成，且正负极电极针间隔排列，从而形成正负电极列阵，用于输出电刺激信号能量。通过电极上144个均匀布置的电极点，可以覆盖相应穴位的皮肤表面，电极的能量的大小、能量持续时间、电极作用方式等参数都可以通过移动终端上的医用软件调节，方便用户操作使用。
电刺激经络导通仪的主机包括嵌入式ARM处理器、电刺激产生电路、肌电检测电路、运动状态检测电路、蓝牙通信模块五大功能电路组成。系统结构框图见图1。
用户通过移动终端上的APP选择治疗的穴位，设定治疗参数，移动终端将治疗参数通过蓝牙发送到主机，电刺激电路产生PWM信号，经推挽放大、功率放大后隔离输出到电极，刺激相应穴位产生治疗效果。治疗过程中的肌电状态、病人运动状态等反馈给ARM控制器，并通过蓝牙发送到移动终端，显示给用户。
2 硬件设计
2.1 ARM控制系统
系统采用STM32F103处理器作为控制器，该处理器由意法半导体公司出品，基于ARM公司的Cortex-M3内核，是32位标准RISC（精简指令集）处理器，最高72MHz工作频率，高达512K字节的Flash存储器，最大64K字节的SRAM，具有丰富的通用I/O端口，自带USB2.0接口，在多种领域如电机驱动、医疗、手持设备、编程控制器（PLC）等方面具有广泛的应用[3-4]。该ARM处理具有低成本、高性能、片上资源丰富的特点，能够胜任本系统各功能电路的控制和上下位机数据传输要求。
2.2 电刺激模块电路
本系统采用调制的方波或正弦波信号作为电刺激信号，系统采用直接数字频率合成器（DDS）AD9834来产生所需波形。AD9834是一款最高75MHz、低功耗DDS器件，能够产生高性能的调制波输出[5]。AD9834提供相位调制和频率调制功能，频率寄存器为28位，时钟频率为1 MHz时，AD9834可以实现0.004 Hz的分辨率。主控芯片STM32F103通过串行外设接口（SPI）与AD9834通讯。
AD9834产生系统所需的波形，先由第一级放大器初步放大，再经功率放大器后输出给电极产生电刺激。
本系统的功放电路选用了集成功放芯片TDA8920CTH，TDA8920CTH是飞利浦公司生产的一种高效、低功耗的双通道D类音频功率放大器，供电范围为±12.5 V至±32.5V。本系统对TDA8920CTH采用±30V供电，单个通道输出功率为110W，若用桥接负载的方式者输出功率达到220W。功放电路如图3所示。
2.3 肌电检测电路
肌电采集电路用于检测和采集患者的体表肌电信号，电路主要包括了前置放大、高通滤波、低通滤波、隔离放大、工频陷波、增益控制电路。该部分电路将采集到的体表肌电根据体统要求放大1250～10000倍。增益控制电路由STM32F103的GPIO来控制，将压力转换成0至5V的电压输出，然后由AD7607完成模数转换。AD7607是一款完全集成的多通道数据采集解决方案，采用5V单电源供电，可实现16位无失码性能，在高噪声电源条件下也能保持这一性能。
3 软件设计
移动医疗应用软件基于Android系统[6]，移动医疗应用软件架构摒弃传统的二层C/S与B/S架构[7]，而是采用Android App、数据库服务器C/S、应用服务器的三层架构[8]模式来构建，形成拉动式服务平台，Android App[9]不直接访问数据库，而是加入了REST[9]接口（Representational State Transfer，表述性状态转移），实现分布式处理数据，增强软件功能的伸缩性，降低软件架构的耦合度，对数据库服务器的负载能力要求也相应降低。
从模块结构来看，软件系统由数据层、通信网络层、业务逻辑层及Android App构成。其中，Android App属于应用端，主要实现人机交互，实现用户对设备的操作，反馈设备状态，让用户得到较好的使用体验。
本系统Android App采用了模块化的设计思想，把整个软件系统划分为系统自检模块、参数设置模块、实时处理模块、显示模块和刺激模块，功能模块图如图3所示。
操作系统加载程序完毕后，系统自检蓝牙模块，并与主机进行通信配对测试；设备通信配对成功后，按用户选定的治疗部位、治疗疾病等给出治疗处方，对主机进行参数初始化，等待治疗的开始。治疗之前或治疗过程中，用户可以在参数设置模块中修改治疗参数。治疗过程中，在治疗过程中，用户可以根据患者的实际情况修改治疗模式、强度、治疗时间、刺激方式等参数以达到最佳的治疗效果。
4 结语
该文介绍一种基于Android智能手机平台设计的电刺激经络导通仪，能够通过智能手机的应用软件，以无线的方式控制可穿戴的电针刺激模块，提供各种反馈信息的视听感受，并通过网络分享治疗效果和感受。主机部分采用嵌入式ARM为核心设计，智能手机应用软件基于Android APP的模块化设计，针对不同疾病存储了多种治疗处方，具有高效、低成本、用户界面友好、操作方便、人性化等特点，为风湿、关节炎、颈腰椎疾病，以及神经肌肉疾病等多种病症等临床应用及研究搭建了良好的应用平台，具有较大的实际意义和应用前景。
参考文献
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[3]张团善，张娜，武玉婷.基于增强型STM32驱动双极步进电机的研究[J].电子测量技术，2010，33（10）：16-18.
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