專利名稱：一種功能性電刺激裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種功能性電刺激裝置及方法。
背景技術(shù)：
據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，目前中風(fēng)已成為世界人口的第二大死因，僅次于缺血性心臟病。全世界每6個(gè)人中就有I人可能罹患中風(fēng)，每6秒鐘就有I人死于中風(fēng)，每6秒鐘就有I人因中風(fēng)而永久致殘。中風(fēng)患者由于屈肌痙攣，常受到舒張肌無(wú)力或不自主肌肉收縮的困擾。早在1971年，Liberson就是用電刺激的方法幫助足下垂患者行走，電刺激的方法就是通過(guò)小電流刺激患者肌肉組織，幫助恢復(fù)人體肢體或手部運(yùn)動(dòng)，屬于物理理療方法，典型的運(yùn)用就是低頻治療儀。在各種電刺激康復(fù)中，功能性電刺激最為復(fù)雜，原因是功能性電刺激解決的問(wèn)題是使用電流刺激偏癱、截癱患者模擬健康人的功能運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到中風(fēng)后的康復(fù)效果?！ぶ袊?guó)實(shí)用新型專利《一種基于人體行走模式的功能性低頻電刺激治療裝置》(授權(quán)公告號(hào)CN201431704Y)公開了一種功能性低頻電刺激裝置，該裝置需要借助進(jìn)程控制模塊，即外部的觸發(fā)的開關(guān)以協(xié)助該裝置的正常使用，在治療時(shí)間內(nèi)，無(wú)數(shù)次的協(xié)助無(wú)論是醫(yī)護(hù)人員還是家人來(lái)說(shuō)這個(gè)工作都是繁重的，另一種方法是病人自己觸發(fā)，這個(gè)對(duì)本身已行動(dòng)變形或不變的患者來(lái)說(shuō)，更不能夠很好實(shí)現(xiàn)?！吨袊?guó)醫(yī)療器械信息》2010年第16卷第2期記載了文獻(xiàn)《基于行走模式的低頻脈沖電刺激癱瘓治療儀》，所述設(shè)備也是需要借助外部的觸發(fā)開關(guān)以協(xié)助該裝置的正常使用，對(duì)于模擬行走康復(fù)的康復(fù)方法也是基于上述設(shè)備所做出的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對(duì)需要人為若干次外部觸發(fā)功能性電刺激裝置的問(wèn)題，提供一種能控制電流通斷時(shí)序的功能性電刺激裝置及系統(tǒng)。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種功能性電刺激裝置，包括顯示屏、單片機(jī)、刺激電流發(fā)生器和電極片，顯示屏連接單片機(jī)，用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù)，單片機(jī)內(nèi)嵌模擬正常人肢體運(yùn)動(dòng)涉及到的肌肉活動(dòng)時(shí)序的程序，程序控制刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生刺激電流的時(shí)序，刺激電流通過(guò)電極片作用于肌肉；
所述刺激電流發(fā)生器包括控制開關(guān)、比較放大器、主開關(guān)、反饋電路和變壓器，單片機(jī)與控制開關(guān)相連，所述控制開關(guān)連接比較放大器，比較放大器的輸出端通過(guò)主開關(guān)與變壓器相連，所述變壓器通過(guò)反饋電路連接比較放大器的輸入端，同時(shí)變壓器的輸出端與電極片相連。為了與人體各個(gè)肢體部位肌肉動(dòng)作相適應(yīng)，刺激電流發(fā)生器含有四個(gè)以上通道，每個(gè)通道設(shè)置一種肌肉動(dòng)作時(shí)序，每個(gè)通道連接I組電極片，每組電極片共有2片。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，變壓器為脈沖變壓器，原副邊線圈匝數(shù)比為15:1，用以產(chǎn)生適于刺激人體肌肉動(dòng)作的小于IOOmA的電流。一種功能性電刺激方法，包括以下步驟(1)所述單片機(jī)將程序中的時(shí)序信號(hào)傳遞給所述刺激電流發(fā)生器中的控制開關(guān)，控制開關(guān)根據(jù)時(shí)序信號(hào)通斷；
(2)放大比較器根據(jù)所述控制開關(guān)的通斷將比較后信號(hào)用于控制主開關(guān)的通斷；
(3)主開關(guān)的通斷控制變壓器產(chǎn)生隨之頻率相同的刺激電流，并將產(chǎn)生的反饋信號(hào)通過(guò)反饋電路輸回比較放大器；
(4)變壓器產(chǎn)生的刺激電流通過(guò)所述電極片傳導(dǎo)給人體各個(gè)肢體部位的肌肉；
(5)顯示屏顯示所述功能性電刺激裝置工作中的參數(shù)。上述方法可用于人體各個(gè)肢體部位的肌肉，優(yōu)選地為尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕伸肌、三角肌后部、肱二頭肌、三角肌前部、肱三頭肌、脛前肌、腓腸肌、股四頭肌或胭繩肌。
具體時(shí)序?yàn)?，從O時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于尺側(cè)腕屈肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為10-80S，用于橈側(cè)腕伸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為O-IOs和80-90S，用于三角肌后部和肱二頭肌的功能性電刺激裝置起止時(shí)間為20-50S，用于三角肌前部和肱三頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為50-80S，并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)一次以上?；蛘?，從O時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于脛前肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5S和55-lOOs，用于腓腸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為5-50s，用于股四頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s、55-65s和90-100S，用于胭繩肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s和80-100S，并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)一次以上。有益效果1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了程序化控制作用在人肢體部位的電極片上流過(guò)電流的通斷時(shí)序，不需要外部的協(xié)助就可以完成整個(gè)治療過(guò)程；2、本發(fā)明裝置的通道數(shù)多，可以精確實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的康復(fù)治療；3、本發(fā)明方法通過(guò)設(shè)定人體各個(gè)肢體部位動(dòng)作的時(shí)序，模擬正常人運(yùn)動(dòng)的肌肉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的康復(fù)治療。


圖I本發(fā)明裝置的原理 圖2本發(fā)明裝置一個(gè)通道的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例本發(fā)明一種功能性電刺激裝置，如圖I所示，包括顯示屏I、單片機(jī)2、刺激電流發(fā)生器3和電極片4，所述顯示屏I連接單片機(jī)2，用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù)，單片機(jī)2內(nèi)嵌模擬正常人肢體運(yùn)動(dòng)涉及到的肌肉活動(dòng)時(shí)序的程序，該程序控制刺激電流發(fā)生器3產(chǎn)生刺激電流的時(shí)序，刺激電流通過(guò)電極片4作用于肌肉。刺激電流發(fā)生器3包括控制開關(guān)301、比較放大器302、主開關(guān)304、反饋電路303和變壓器305，單片機(jī)2的信號(hào)控制控制開關(guān)301的通斷，控制開關(guān)301連接比較放大器302，比較放大器302用比較后的信號(hào)控制主開關(guān)304的通斷，主開關(guān)304連接變壓器305，變壓器305通過(guò)反饋電路303將反饋信號(hào)輸入到比較放大器302，最終電流通過(guò)變壓器305傳輸?shù)诫姌O片4。刺激電流發(fā)生器3含有四個(gè)通道，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接一組電極片4，一組包括2片電極片。刺激電流發(fā)生器3 —個(gè)通道的具體連接電路如圖2所示，IXD顯示屏I連接美國(guó)愛(ài)特梅爾半導(dǎo)體公司(Atmel)的ATmaga8單片機(jī)2,ATmaga8單片機(jī)2根據(jù)當(dāng)前通道設(shè)定的時(shí)序輸出2路脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，一端接入晶體管Ql的基極，即一路PWM信號(hào)輸入到晶體管Q1，另一端連接晶體管Ql的集電極，同時(shí)晶體管Ql的集電極連接比較放大器Ul的同相輸入端，即晶體管Ql的輸出和另一路PWM信號(hào)疊加后輸入到比較放大器Ul的同相端，晶體管Ql的發(fā)射極接地；比較放大器Ul的輸出端連接晶體管Q2的基極，比較放大器Ul的輸出信號(hào)控制晶體管Q2的通斷，晶體管Q2的發(fā)射極 連接反饋電阻R1，同時(shí)反饋電阻Rl連接放大器Ul的反相端，即晶體管Q2的發(fā)射極輸入反饋電阻Rl的反饋信號(hào)經(jīng)分壓后接入放大器Ul的反相端，反饋電阻Rl的另一端接地；變壓器Tl為脈沖變壓器，原副邊線圈匝數(shù)比為15:1，變壓器Tl的原邊接入正極電源Vcc，晶體管Q2的集電極連接在變壓器Tl原邊的另一端，晶體管Q2的通斷導(dǎo)致變壓器Tl原邊電流的斷續(xù)，控制V CC通過(guò)變壓器產(chǎn)生的脈沖電流，變壓器Tl的副邊連接電極片4，副邊電流由于電磁耦合產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖電流輸入電極片4，電流通過(guò)電極片4傳導(dǎo)給患者的肌肉，患者肌肉受到電流的刺激，產(chǎn)生動(dòng)作。使用上述裝置的功能性電刺激方法，包括以下步驟
(1)所述單片機(jī)將程序中的時(shí)序信號(hào)傳遞給刺激電流發(fā)生器中的晶體管Q1，晶體管Ql根據(jù)時(shí)序信號(hào)通斷；
(2)放大比較器Ul根據(jù)所述晶體管Ql的通斷將比較后信號(hào)用于控制晶體管Q2的通
斷；
(3)晶體管Q2的通斷控制變壓器Tl產(chǎn)生隨之頻率相同的刺激電流，并將產(chǎn)生的反饋信號(hào)經(jīng)反饋電阻Rl分壓后輸回給比較放大器Ul ；
(4)變壓器Tl產(chǎn)生的刺激電流通過(guò)所述電極片4傳導(dǎo)給人體各個(gè)肢體部位的肌肉；
(5)顯示屏I顯示所述功能性電刺激裝置工作中的參數(shù)。上述方法用于人體的尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕伸肌、三角肌后部、肱二頭肌、三角肌前部、肱三頭肌和脛前肌時(shí)，設(shè)定的具體時(shí)序?yàn)閺腛時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于尺側(cè)腕屈肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為10-80S，用于橈側(cè)腕伸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為O-IOs和80-90s，用于三角肌后部和肱二頭肌的功能性電刺激裝置起止時(shí)間為20-50s，用于三角肌前部和肱三頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為50-80S，并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)一次以上。上述方法用于人體的脛前肌、腓腸肌、股四頭肌和胭繩肌時(shí)，設(shè)定的具體時(shí)序?yàn)閺腛時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于脛前肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5S和55-100S，用于腓腸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為5-50s，用于股四頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s、55-65s和90-100S，用于胭繩肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0_5s和80-100s,并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán),循環(huán)一次以上。以上兩種設(shè)定的時(shí)序都是模擬正常人體運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉動(dòng)作的時(shí)序，因此促使患者恢復(fù)正常人的肌肉功能運(yùn)動(dòng)，達(dá)到治療康復(fù)的目的。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種功能性電刺激裝置，包括顯示屏(I)、單片機(jī)(2)、刺激電流發(fā)生器(3)和電極片(4)，其特征在于所述顯示屏(I)連接單片機(jī)(2)，用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù)，所述單片機(jī)(2)內(nèi)嵌模擬正常人肢體運(yùn)動(dòng)涉及到的肌肉活動(dòng)時(shí)序的程序，所述程序控制刺激電流發(fā)生器(3)產(chǎn)生刺激電流的時(shí)序，刺激電流通過(guò)電極片(4)作用于肌肉； 所述刺激電流發(fā)生器(3)包括控制開關(guān)(301)、比較放大器(302)、主開關(guān)(304)、反饋電路(303)和變壓器(305)，單片機(jī)(2)與控制開關(guān)(301)相連，所述控制開關(guān)(301)連接比較放大器(302)，所述比較放大器(302)的輸出端通過(guò)主開關(guān)(304)與變壓器(305)相連，所述變壓器(305 )通過(guò)反饋電路(303 )連接比較放大器(302 )的輸入端，同時(shí)變壓器(305 )的輸出端與電極片(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的功能性電刺激裝置，其特征在于所述刺激電流發(fā)生器(3)含有四個(gè)以上通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能性電刺激裝置，其特征在于所述刺激電流發(fā)生器(3)的每個(gè)通道連接一組電極片(4 )，每組包括2片電極片(4 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功能性電刺激裝置，其特征在于所述變壓器(305)為脈沖變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能性電刺激裝置，其特征在于所述脈沖變壓器的原副邊線圈匝數(shù)比為15:1。
6.一種功能性電刺激方法，其特征在于包括以下步驟 (1)所述單片機(jī)將程序中的時(shí)序信號(hào)傳遞給所述刺激電流發(fā)生器中的控制開關(guān)，控制開關(guān)根據(jù)時(shí)序信號(hào)通斷； (2)放大比較器根據(jù)所述控制開關(guān)的通斷將比較后信號(hào)用于控制主開關(guān)的通斷； (3)主開關(guān)的通斷控制變壓器產(chǎn)生隨之頻率相同的刺激電流，并將產(chǎn)生的反饋信號(hào)通過(guò)反饋電路輸回比較放大器； (4)變壓器產(chǎn)生的刺激電流通過(guò)所述電極片傳導(dǎo)給人體各個(gè)肢體部位的肌肉； (5)顯示屏顯示所述功能性電刺激裝置工作中的參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能性電刺激方法，其特征在于步驟(4)中所述人體各個(gè)肢體部位的肌肉為尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕伸肌、三角肌后部、肱二頭肌、三角肌前部、肱三頭肌、脛前肌、腓腸肌、股四頭肌或胭繩肌。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功能性電刺激方法，其特征在于從O時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于尺側(cè)腕屈肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為10-80S，用于橈側(cè)腕伸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為O-IOs和80-90s，用于三角肌后部和肱二頭肌的功能性電刺激裝置起止時(shí)間為20-50s，用于三角肌前部和肱三頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為50-80s，并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)一次以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功能性電刺激方法，其特征在于從O時(shí)刻計(jì)數(shù)起，用于脛前肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s和55-lOOs，用于腓腸肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為5-50s，用于股四頭肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s、55-65s和90-100S，用于胭繩肌的功能性電刺激裝置的起止時(shí)間為0-5s和80-100S，并以此設(shè)定作為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)一次以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功能性電刺激裝置，包括顯示屏、單片機(jī)、刺激電流發(fā)生器和電極片，顯示屏連接單片機(jī)，用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù)，單片機(jī)控制刺激電流發(fā)生器的通斷，刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生的電流通過(guò)電極片作用于肌肉，單片機(jī)內(nèi)嵌模擬正常人肢體運(yùn)動(dòng)涉及到的肌肉活動(dòng)時(shí)序的程序，程序控制刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生刺激電流的時(shí)序；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了程序化控制作用在人肢體部位的電極片上流過(guò)電流的通斷時(shí)序，不需要外部的協(xié)助就可以完成整個(gè)治療過(guò)程，裝置的通道數(shù)多，可以精確實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的康復(fù)治療，本發(fā)明方法通過(guò)設(shè)定人體各個(gè)肢體部位動(dòng)作的時(shí)序，模擬正常人運(yùn)動(dòng)的肌肉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的康復(fù)治療。
文檔編號(hào)A61N1/36GK102921104SQ20121048278
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者楊瑞嘉, 苗盛巍, 徐賢彪, 史志懷 申請(qǐng)人:南京偉思醫(yī)療科技有限責(zé)任公司