在2025年，电疗仪行业正朝着更加高效、便携和智能化的方向发展。随着人们对健康关注度的提升，以及医疗技术的不断进步，电疗仪作为一种重要的医疗设备，其市场需求持续增长。在众多电疗仪产品中，低功耗透皮给药电疗仪凭借其独特的优势，成为行业内的创新焦点。

  一、电疗仪设计背景与需求

  《2025-2030年全球及中国电疗仪行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，透皮给药系统作为一种先进的给药方式，近年来备受关注。它通过让药物以特定速率透过皮肤，经毛细血管吸收进入人体循环产生药效，能有效避免胃肠道酶解和肝脏首过效应，降低药物副作用。目前，市场上各类电子理疗设备不断涌现，部分已应用于临床并取得一定效果。然而，传统透皮给药医疗仪存在体积庞大、功能单一等缺点，难以满足患者日益多样化的需求。因此，开发一款低功耗、多功能的透皮给药电疗仪成为当务之急。

  二、低功耗透皮给药电疗仪总体设计

  低功耗透皮给药电疗仪主要由主控制模块、电源模块、存储模块、人机交互模块、报警模块、电致孔模块、电导脉冲模块和超声模块构成。以 STC89C52 作为主控制模块的核心，负责协调系统各部分的运行。人机交互模块包含 LCD1602 和矩阵键盘，方便用户设置运行参数。存储模块利用 AT24C02 保存用户信息。报警模块由蜂鸣器和负载反馈检测电路组成，当治疗探头脱落时能及时报警。

  三、电疗仪硬件设计详解

  (一)电疗仪的电致孔模块设计

  为降低电致孔模式的局限性，设计了强度可调节的电致孔电路。通过滞回比较器将 + 5V 正弦波转换为 ±15V 方波，再经 RC 微分电路变成正负尖脉冲，利用 R7 和 D3 滤除多余负尖脉冲。单片机的 P3.0 口控制电致孔脉冲，通过调节变压器电压，使输出端获得合适强度的电致孔脉冲，可在细胞间双层类脂中形成可逆性瞬态含水孔，提高药物透皮效率。其脉冲波形清晰，幅度可通过调节变压器变比在 28V 至 142V 之间调节，虽幅值较高，但作用时间短，在人体可接受范围内。

  (二)电疗仪的电导脉冲模块设计

  药物透皮离子导入是在电流影响下，离子化药物分子通过皮肤生物膜的传质过程。为此设计了强度可调的电导脉冲发生电路。在该差分放大电路中，单片机 P3.1 口输出脉宽 0.5ms、周期 1ms、占空比 50% 的方波，将 45V 直流脉动电截成小段，得到调制后的电导脉冲，可提高药物导入流量。调节电位器能改变电导脉冲强度，以达到最佳治疗效果。其基波为脉宽 0.5ms、周期 1ms、频率 1kHz、占空比 50% 的方波，与调制波相乘后可得清晰的电导脉冲波，调节电位器可小范围调节其强度。

  (三)电疗仪的超声波模块设计

  临床研究表明，低频超声在透皮给药系统中比高频超声疗效更显著。因此采用简单的 RC 桥式振荡电路产生 20kHz 左右的低频超声波。运放 NE532N 构成 RC 桥式振荡电路，通过公式f=2πRC1=2πA~—700A~—10A~—10−91=22.478kHz

  可计算出频率。单片机的 P2.2 口控制运放电源供给来控制超声波产生，调节电位器能改变超声波频率和幅值。其脉冲为周期 45μs、频率 22kHz、幅值 17V 左右的正弦波，调节电位器可改变其频率和幅值，仿真时能得到理想波形，实物测试时因外界电磁干扰幅值有一定衰减。

  (四)电疗仪的报警电路设计

  报警电路使用阻值 1k 的 R4 代表人体手臂，SW1 模拟探头脱落。该负载检测电路灵敏度高，当探头脱落(SW1 断开)时，Q1 截止，继电器停止工作，红色警报灯 LED1 点亮，P3.2 产生中断，使治疗暂停并控制蜂鸣器报警，待探头重新接好后治疗继续。

  四、电疗仪软件设计要点

  电疗仪采用 Small_RTOS51 操作系统，该系统可移植性强、小巧简单且免费开源，适用于 51 系列单片机开发。通过它可判断各事件优先级，合理调度硬件模块协同工作，在所有任务完成后使系统进入睡眠模式，实现低功耗设计。系统软件设计包括主程序和子程序，主程序负责系统初始化、治疗脉冲控制、人机交互、用户信息存储等;子程序用于负载检测和探头脱落报警。

  五、电疗仪实验结果验证

  实验采用以STC89C52单片机为核心的测试板、示波器、探头、直流稳压电源和仿真软件 proteus 7.8。实验结果显示，电致孔波形、电导脉冲波形和超声波波形均符合设计预期。电致孔波形幅度可调节，电导脉冲波清晰且强度可小范围调节，超声波波形虽在实物测试时因电磁干扰有幅值衰减，但整体性能满足要求。

  六、总结

  2025年电疗仪行业技术发展迅速，低功耗透皮给药电疗仪展现出良好的发展前景。本文所介绍的低功耗透皮给药电疗仪，通过独特的硬件和软件设计，可产生电致孔、电离子导入和超声波三种治疗脉冲，实现了给药的高效性和可控性。实验结果表明，该电疗仪运行稳定、操作简单、功耗较低，具有较高的应用价值。不过，在未来研究中，仍需在治疗脉冲精度以及电疗仪智能化、自动化方面进一步深入研究，以推动电疗仪行业技术不断发展，更好地满足医疗市场需求。