專利名稱:一種功能性電刺激裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域,具體涉及一種功能性電刺激裝置。
背景技術(shù):
據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,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小電流刺激患者肌肉組織,幫助恢復(fù)人體肢體或手部運動,屬于物理理療方法,典型的運用就是低頻治療儀。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題是使用電流刺激偏癱、截癱患者模擬健康人的功能運動,以達到中風(fēng)后的康復(fù)效果。中國實用新型專利《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CN201431704Y)公開了一種功能性低頻電刺激裝置,該裝置需要借助進程控制模塊,即外部的觸發(fā)的開關(guān)以協(xié)助該裝置的正常使用,在治療時間內(nèi),無數(shù)次的協(xié)助無論是醫(yī)護人員還是家人來說這個工作都是繁重的,另一種方法是病人自己觸發(fā),這個對本身已行動變形或不變的患者來說,更不能夠很好實現(xiàn)?!吨袊t(yī)療器械信息》2010年第16卷第2期記載了文獻《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。
實用新型內(nèi)容實用新型目的:本實用新型的目的在于針對需要人為若干次外部觸發(fā)功能性電刺激裝置的問題,提供一種能控制電流通斷時序的功能性電刺激裝置。技術(shù)方案:本實用新型提供了一種功能性電刺激裝置,包括顯示屏、單片機、刺激電流發(fā)生器和電極片,顯示屏連接單片機,用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù),單片機內(nèi)嵌模擬正常人肢體運動涉及到的肌肉活動時序的程序,程序控制刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生刺激電流的時序,刺激電流通過電極片作用于肌肉;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主開關(guān)與變壓器相連,所述變壓器通過反饋電路連接比較放大器的輸入端,同時變壓器的輸出端與電極片相連。為了與人體各個肢體部位肌肉動作相適應(yīng),刺激電流發(fā)生器含有四個以上通道,每個通道設(shè)置一種肌肉動作時序,每個通道連接I組電極片,每組電極片共有2片。作為本實用新型的進一步優(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作的小于IOOmA的電流。根據(jù)所述功能性電刺激裝置產(chǎn)生的一種功能性電刺激方法,包括以下步驟:[0010](I)所述單片機將程序中的時序信號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)時序信號通斷;(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)生的反饋信號通過反饋電路輸回比較放大器;(4)變壓器產(chǎn)生的刺激電流通過所述電極片傳導(dǎo)給人體各個肢體部位的肌肉;(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。具體時序為,從O時刻計數(shù)起,用于尺側(cè)腕屈肌的功能性電刺激裝置的起止時間為10-80s,用于橈側(cè)腕伸肌的功能性電刺激裝置的起止時間為O-1Os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間為50-80S,并以此設(shè)定作為一個循環(huán),循環(huán)一次以上?;蛘撸瑥腛時刻計數(shù)起,用于脛前肌的功能性電刺激裝置的起止時間為0_5s和55-lOOs,用于腓腸肌的功能性電刺激裝置的起止時間為5-50s,用于股四頭肌的功能性電刺激裝置的起止時間為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間為0-5s和80-100S,并以此設(shè)定作為一個循環(huán),循環(huán)一次以上。有益效果:1、本實用新型實現(xiàn)了程序化控制作用在人肢體部位的電極片上流過電流的通斷時序,不需要外部的協(xié)助就可以完成整個治療過程;2、本實用新型裝置的通道數(shù)多,可以精確實現(xiàn)人體運動動作的模擬,實現(xiàn)對患者的康復(fù)治療;3、本實用新型方法通過設(shè)定人體各個肢體部位動作的 序,模擬正常人運動的肌肉動作,實現(xiàn)對患者的康復(fù)治療。
圖1本實用新型裝置的原理圖;圖2本實用新型裝置一個通道的電路圖。
具體實施方式
下面對本實用新型技術(shù)方案進行詳細說明,但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。實施例:本實用新型一種功能性電刺激裝置,如圖1所示,包括顯示屏1、單片機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2,用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù),單片機2內(nèi)嵌模擬正常人肢體運動涉及到的肌肉活動時序的程序,該程序控制刺激電流發(fā)生器3產(chǎn)生刺激電流的時序,刺激電流通過電極片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2的信號控制控制開關(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通過反饋電路303將反饋信號輸入到比較放大器302,最終電流通過變壓器305傳輸?shù)诫姌O片4。刺激電流發(fā)生器3含有四個通道,每個通道對應(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 —個通道的具體連接電路如圖2所示,IXD顯示屏I連接美國愛特梅爾半導(dǎo)體公司(Atmel)的ATmaga8單片機2,ATmaga8單片機2根據(jù)當前通道設(shè)定的時序輸出2路脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號,一端接入晶體管Ql的基極,即一路PWM信號輸入到晶體管Q1,另一端連接晶體管Ql的集電極,同時晶體管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)生動作。使用上述裝置的功能性電刺激方法,包括以下步驟:(I)所述單片機將程序中的時序信號傳遞給刺激電流發(fā)生器中的晶體管Q1,晶體管Ql根據(jù)時序信號通斷;(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)生的刺激電流通過所述電極片4傳導(dǎo)給人體各個肢體部位的肌肉;(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,設(shè)定的具體時序為:從O時刻計數(shù)起,用于尺側(cè)腕屈肌的功能性電刺激裝置的起止時間為10-80S,用于橈側(cè)腕伸肌的功能性電刺激裝置的起止時間為
O-1Os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間為50-80S,并以此設(shè)定作為一個循環(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,設(shè)定的具體時序為:從O時刻計數(shù)起,用于脛前肌的功能性電刺激裝置的起止時間為0-5s和55-lOOs,用于腓腸肌的功能性電刺激裝置的起止時間為5-50s,用于股四頭肌的功能性電刺激裝置的起止時間為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間為0_5s和80-100s,并以此設(shè)定作為一個循環(huán),循環(huán)一次以上。以上兩種設(shè)定的時序都是模擬正常人體運動時肌肉動作的時序,因此促使患者恢復(fù)正常人的肌肉功能運動,達到治療康復(fù)的目的。如上所述,盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型,但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下,可對其在形式上和細 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(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(2),用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù),所述單片機(2)控制刺激電流發(fā)生器(3)產(chǎn)生刺激電流的時序,刺激電流通過電極片(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(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)的輸出端通過主開關(guān)(304)與變壓器(305)相連,所述變壓器(305 )通過反饋電路(303 )連接比較放大器(302 )的輸入端,同時變壓器(305 )的輸出端與電極片(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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1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。
專利摘要本實用新型公開了一種功能性電刺激裝置,包括顯示屏、單片機、刺激電流發(fā)生器和電極片,顯示屏連接單片機,用于顯示所述功能性電刺激裝置的參數(shù),單片機控制刺激電流發(fā)生器的通斷,刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生的電流通過電極片作用于肌肉,單片機內(nèi)嵌模擬正常人肢體運動涉及到的肌肉活動時序的程序,程序控制刺激電流發(fā)生器產(chǎn)生刺激電流的時序;本實用新型實現(xiàn)了程序化控制作用在人肢體部位的電極片上流過電流的通斷時序,不需要外部的協(xié)助就可以完成整個治療過程,裝置的通道數(shù)多,可以精確實現(xiàn)人體運動動作的模擬,實現(xiàn)對患者的康復(fù)治療,本實用新型方法通過設(shè)定人體各個肢體部位動作的時序,模擬正常人運動的肌肉動作,實現(xiàn)對患者的康復(fù)治療。
文檔編號A61N1/36GK203090255SQ20122062771
公開日2013年7月31日 申請日期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 申請人:南京偉思醫(yī)療科技有限責任公司