本發(fā)明涉及一種功能性電刺激裝置。用于對例如由中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周圍神經(jīng)系統(tǒng)病變所致功能障礙的肢體進(jìn)行功能性電刺激。

背景技術(shù)：

腦血管疾病，又稱中風(fēng)，俗稱腦卒中，具有高發(fā)病率、高致殘率和高致死率的特點而對人類具有重大威脅，腦卒中逐年升高的發(fā)病率，成為危害我國乃至世界人類健康的殺手，約70％-80％的腦卒中患者遺留后遺癥，影響工作和學(xué)習(xí)，嚴(yán)重者留有殘疾甚至終身癱瘓，帶來身體和精神的雙重性巨大的痛苦。臨床治療中風(fēng)后肢體功能障礙的方法很多，被廣泛應(yīng)用的如營養(yǎng)神經(jīng)等藥物治療、物理治療、針灸治療以及康復(fù)功能治療。上述療法中，藥物需要經(jīng)肝腎代謝，針灸引起疼痛，如何尋得一種即安全，又有效，并且無痛無創(chuàng)的療法，是我們迫切需要解決的問題。

1961年，Liberson等人發(fā)明了一種方法，目的是利用腳踏型開關(guān)控制電流刺激腓神經(jīng)支配的相應(yīng)肌肉，進(jìn)而產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)背屈，幫助患者行走，稱此種方法就是功能性電療法。1962年才正式定義為FESfunctional electrical stimulation。FES屬于神經(jīng)肌肉電刺激neuromuscular electrical stimulation，NES的方法之一，其機理是通過低頻脈沖電流達(dá)到一定的范圍，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序刺激相應(yīng)部位的肌肉，誘發(fā)該肌肉正常運動，即使不能達(dá)到正常運動，也可以模擬正常的自主運動，從而改善被刺激肌肉或肌群功能。

一些研究者，為脊髓損傷的患者設(shè)計了專門的刺激系統(tǒng)和植入式電極，通過外科手術(shù)，將電極植入患者肌肉組織，可以達(dá)到刺激深層肌肉，但是可能出現(xiàn)感染和手術(shù)合并癥，并且植入系統(tǒng)價格昂貴，臨床推廣存在困難，如果可以將電極置于皮膚表面，避免手術(shù)，又可以通過刺激電極，恢復(fù)肢體功能，增加療法的安全性和可行性?，F(xiàn)如今新型功能電刺激應(yīng)蘊而生，美國專利申請10/278,575中，發(fā)明人公開了用于腕部功能恢復(fù)的功能電刺激系統(tǒng)。美國專利申請10/278,575中，公開了一種足下垂的功能電刺激。很多應(yīng)用在中風(fēng)病患者的電刺激，為了緩解屈肌痙攣，常常是單純刺激伸肌。隨著仿生控制技術(shù)，將腦機接口BCI和中樞模式發(fā)生器CPG的仿生FES控制方法，利用BCI識別上層控制命令發(fā)送給CPG相應(yīng)模式，然后控制FES，該儀器技術(shù)先進(jìn)，具有智能化，可是需要與電腦連接，因此價格高，不利于臨床推廣。

現(xiàn)存的系統(tǒng)中，存在如下缺陷：首先，不能做到個體化，他們只能接受預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行電刺激，不能根據(jù)自身的情況來控制刺激模式；其次，為緩解痙攣的屈肌，單純刺激伸肌為主；最后，與電腦相連，具有智能化，但價格昂貴，操作復(fù)雜，并不適應(yīng)很多教育水平偏低的醫(yī)務(wù)人員和患者。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的電刺激系統(tǒng)操作復(fù)雜，并且只能接受預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行電刺激，缺少能夠根據(jù)患者個體差異選擇電刺激方式的功能性電刺激裝置的問題?，F(xiàn)提供一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置。

一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置，它包括箱體、電源開關(guān)、6個通道選擇器、6個通道、計數(shù)器、電源、信號控制裝置和n個電極，n＞2，

n個電極，用于分別放在人體的屈肌和伸肌上，對屈肌和伸肌施加電刺激，

6個通道選擇器和計數(shù)器均嵌在箱體的上表面，電源和信號控制裝置均位于箱體內(nèi)部，6個通道為箱體的上表面開設(shè)的小孔，

箱體的側(cè)面設(shè)有電源開關(guān)，電源開關(guān)連接電源的電源信號輸入端，

電源，用于將外部輸入電源轉(zhuǎn)換成直流電源給n個電極提供電刺激所需的電能，

每個通道選擇器的下端對應(yīng)設(shè)置有一個通道，

6個通道選擇器均連接信號控制裝置的通道選擇信號輸入端，計數(shù)器連接信號控制裝置的計數(shù)信號輸入端，信號控制裝置的控制信號輸出端通過通道上的導(dǎo)線連接電極的控制信號輸入端，

每個通道選擇器，用于選擇待施加電能的電極以及對該電極選擇相應(yīng)的信號模式，

計數(shù)器，用于增加或者減小信號模式和增加或者減小該模式下的工作時間，

信號控制裝置，用于根據(jù)每個通道選擇器選擇的不同模式，將來自電源的電能施加給與該通道選擇器選擇的電極上。

本發(fā)明的有益效果：打開電源開關(guān)，按下箱體上的開始按鍵，將電極放在人體的屈肌和伸肌上，然后旋轉(zhuǎn)該電極對應(yīng)連接的通道選擇器，選擇通道選擇器一種工作模式，使通道選擇器工作，通過計數(shù)器可以加減模式或者加減該模式下的工作時間，采用該系統(tǒng)可以根據(jù)自身需要進(jìn)行自行調(diào)節(jié)電刺激的模式及電刺激的工作時間。該系統(tǒng)操作方便、無痛、無創(chuàng)，對于緩解偏癱患者痙攣、疼痛、改善中風(fēng)后肢體運動功能及日常生活能力、擴大關(guān)節(jié)活動度等方面都有顯著療效。本發(fā)明能夠針對個體差異選擇合適的刺激方式，通過設(shè)定的頻率刺激肌肉，誘發(fā)肌肉隨著電刺激做自主運動或模擬自主運動，最終達(dá)到改善或恢復(fù)肌肉功能的目的。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為每個通道選擇器選擇的屈伸肌刺激比為1:1模式下的時間序列圖；

圖3為每個通道選擇器選擇的屈伸肌刺激比為1:2模式下的時間序列圖；

圖4為每個通道選擇器選擇的屈伸肌刺激比為1:3模式下的時間序列圖；

圖5為每個通道選擇器選擇的屈伸肌刺激比為0:1模式下的時間序列圖；

圖6為多諧振蕩器的電路示意圖；

圖7為分頻電路示意圖；

圖8為時序邏輯控制器電路示意圖；

圖9為繼電器開關(guān)電路示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置，它包括箱體1、電源開關(guān)2、6個通道選擇器3、6個通道4、計數(shù)器5、電源、信號控制裝置6和n個電極，n＞2，

n個電極，用于分別放在人體的屈肌和伸肌上，對屈肌和伸肌施加電刺激，

6個通道選擇器3和計數(shù)器均嵌在箱體的上表面，電源和信號控制裝置均位于箱體內(nèi)部，6個通道4為箱體的上表面開設(shè)的小孔，

箱體1的側(cè)面設(shè)有電源開關(guān)2，電源開關(guān)2連接電源的電源信號輸入端，

電源，用于將外部輸入電源轉(zhuǎn)換成直流電源給n個電極提供電刺激所需的電能，

每個通道選擇器3的下端對應(yīng)設(shè)置有一個通道4，

6個通道選擇器3均連接信號控制裝置6的通道選擇信號輸入端，計數(shù)器5連接信號控制裝置的計數(shù)信號輸入端，信號控制裝置6的控制信號輸出端通過通道4上的導(dǎo)線連接電極的控制信號輸入端，

每個通道選擇器3，用于選擇待施加電能的電極以及對該電極選擇相應(yīng)的信號模式，

計數(shù)器5，用于增加或者減小信號模式和增加或者減小該模式下的工作時間，

信號控制裝置6，用于根據(jù)每個通道選擇器3選擇的不同模式，將來自電源的電能施加給與該通道選擇器3選擇的電極上。

本實施方式中，通道選擇器，用于選擇通道即選擇對哪些電極施加電能以及相應(yīng)的信號模式的，通道選擇器采用旋鈕形式，加計數(shù)器和減計數(shù)器也采用旋鈕形式，通過旋轉(zhuǎn)旋鈕用來對信號模式和時間進(jìn)行選擇。通道選擇器、加計數(shù)器和減計數(shù)器，這些旋鈕形式的控制器件可以很方便地針對患者個體具體地調(diào)整和確定需要施加的電刺激信號的模式。

本實施方式中，可以將電極作用到一些穴位上。對本發(fā)明的研究發(fā)現(xiàn)：在中風(fēng)患者痙攣期時，通過對上肢運動的反復(fù)刺激，刺激肌腱感受器時，其神經(jīng)沖動經(jīng)向心路徑傳至脊髓中樞，抑制肌肉痙攣，并使皮質(zhì)下中樞發(fā)生代償作用，可增加主動肌收縮能力和單位時間內(nèi)的做功能力，改善關(guān)節(jié)活動度、改善痙攣異常模式和日常生活自理能力。在治療方式上，屈伸肌交替穴位電刺激治療疼痛小、易操作，患者更易于接受。

具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，信號控制裝置6包括信號發(fā)生器6-1、時序邏輯控制器6-2和繼電器6-3，

信號發(fā)生器6-1，用于根據(jù)每個通道選擇器選擇的不同模式，產(chǎn)生所需周期的信號；

時序邏輯控制器6-2，用于接收所需周期的信號，產(chǎn)生將來自電源的電能施加給電極的模式；

繼電器6-3，用于接收將來自電源的電能施加給電極的模式，將電源的電能施加給電極。

具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式二所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，信號發(fā)生器6-1包括多諧振蕩器6-1-1和分頻電路6-1-2，

多諧振蕩器包括型號為STM32F103C8T6的芯片U1、電容C1、電容C2、電容C3、晶振X1、按鍵S1、電阻R1、電阻2和電阻R3，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的5號引腳同時連接電容C1的一端和晶振X1的一端，電容C1的另一端連接電源地，晶振X1的另一端同時連接型號為STM32F103C8T6的芯片U1的6號引腳和電容C2的一端，電容C2的另一端連接電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的44號引腳連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的7號引腳同時連接3.3V供電電源、按鍵S1的一端和電容C3的一端，按鍵S1的另一端同時連接電容C3的另一端和電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的20號引腳連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的25號引腳連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的23號引腳、型號為STM32F103C8T6的芯片的25號引腳、型號為STM32F103C8T6的芯片U1的47號引腳和型號為STM32F103C8T6的芯片的8號引腳均連接電源地，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的1號引腳、型號為STM32F103C8T6的芯片U1的24號引腳、型號為STM32F103C8T6的芯片U1的48號引腳和型號為STM32F103C8T6的芯片U1的9號引腳均連接3.3V供電電源，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的10號引腳連接分頻電路6-1-2的振蕩信號輸入端，

型號為STM32F103C8T6的芯片U1的14號引腳連接、型號為STM32F103C8T6的芯片U1的15號引腳連接、型號為STM32F103C8T6的芯片U1的16號引腳連接和型號為STM32F103C8T6的芯片U1的17號引腳連接均連接通道選擇器3的通道選擇信號輸出端；

分頻電路6-1-2包括NPN三極管Q1、NPN三極管Q2、NPN三極管Q3、NPN三極管Q4、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻R7，

NPN三極管Q1的集電極連接5V供電電源，NPN三極管Q1的基極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接多諧振蕩器6-1-1的振蕩信號輸出端，

NPN三極管Q1的發(fā)射極同時連接電阻R5的一端、電阻R6的一端和電阻R7的一端，

電阻R5的另一端連接NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2的發(fā)射極連接電源地，

電阻R6的另一端連接NPN三極管Q3的基極，NPN三極管Q3的發(fā)射極連接電源地，

電阻R7的另一端連接NPN三極管Q4的基極，NPN三極管Q4的發(fā)射極連接電源地，

NPN三極管Q2的集電極、NPN三極管Q3的集電極和NPN三極管Q4的集電極均連接時序邏輯控制器6-2的周期信號輸入端。

具體實施方式四：本實施方式是對具體實施方式二或三所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，時序邏輯控制器6-2包括電容C4、電容C5、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15和比較器U2，

比較器U2的兩個調(diào)零端之間串聯(lián)電阻R11，比較器U2的反相輸入端同時連接電阻R13的一端和電阻R15的一端，電阻R13的另一端同時連接5V供電電源、電阻R12的一端、電容C4的一端、電容C5的一端和比較器U2的正極供電端，電容C4的另一端連接電源地，電容C5的另一端連接電源地，

電阻R15的另一端同時連接電源地和電阻R14的一端，電阻R14的另一端同時連接電阻R12的另一端和比較器U2的同相輸入端，

比較器U2的負(fù)極供電端同時連接電源地和比較器U2的參考電壓端，

電阻R12的一端、電阻R12的另一端和電阻R14的一端均連接分頻電路6-1-2的周期信號輸出端，

比較器U2的輸出端連接繼電器的控制信號輸入端。

具體實施方式五：本實施方式是對具體實施方式二所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，繼電器6-3，用于在時序邏輯控制器6-2的控制下打開或者關(guān)閉來實現(xiàn)繼電器觸點的吸合或者分離，繼電器觸點的吸合或者分離從而控制電極的通與斷。

具體實施方式六：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，計數(shù)器5包括減計數(shù)器5-2和加計數(shù)器5-1，

加計數(shù)器5-2，用于增加信號模式和增加該模式下的工作時間，

減計數(shù)器5-1，用于減少信號模式和減少該模式下的工作時間。

本實施方式中，通道選擇器和/或計數(shù)器可以包括加計數(shù)器和減計數(shù)器可以是圖形用戶界面的形式。例如，觸摸屏和工控機等上的操控界面。

具體實施方式七：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，通道選擇器和計數(shù)器均是機械旋鈕形式。

具體實施方式八：參照圖2至圖5具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，每個通道選擇器選擇的模式包括屈伸肌刺激比為1:1、屈伸肌刺激比為1:2、屈伸肌刺激比為1:3和屈伸肌刺激比為0:1。

本實施方式中，圖2所示的屈伸肌刺激比為1:1的模式，在屈肌的一個休息時間段上，對屈肌進(jìn)行一個時間段的刺激；接下來，在伸肌的一個休息時間段上，對伸肌進(jìn)行一個時間段的刺激；

圖3所示的屈伸肌刺激比為1:2的模式，在屈肌的一個休息時間段上，對伸肌進(jìn)行兩個時間段的刺激，并且在兩個刺激時間段之間，伸肌休息一個時間段；在接下來的伸肌休息時間段上，對屈肌進(jìn)行一個時間段的刺激；

圖4所示的屈伸肌刺激比為1:3的模式，在屈肌的一個休息時間段上，對伸肌進(jìn)行三個時間段的刺激，并且在每兩個相鄰刺激時間段之間，伸肌休息一個時間段；在接下來的伸肌休息時間段上，對屈肌進(jìn)行一個時間段的刺激；

圖5所示的屈伸肌刺激比為0:1的模式，在屈肌的一個休息時間段上，對伸肌進(jìn)行一個時間段的刺激，隨后伸肌休息一個時間段。

具體實施方式九：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，它還包括顯示器7，

顯示器7嵌在箱體1的前面板上，顯示器7采用7段碼顯示器或者液晶顯示器實現(xiàn)，

信號控制裝置6的控制信號輸出端連接顯示器7的控制信號輸入端，

顯示器6，用于顯示信號模式和該模式下的工作時間。

本實施方式中，箱體前面板上的顯示器，可以是本領(lǐng)域已知的任何顯示裝置，例如液晶顯示器和分段顯示器等等。

當(dāng)采用計數(shù)器增減工作模式時，顯示器會顯示例如1，這個1表示的是1模式，當(dāng)采用計數(shù)器增減當(dāng)前工作時間時，顯示器上會顯示時間增減的數(shù)字。

具體實施方式十：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一或六所述的一種用于治療癱瘓的屈肌和伸肌交替電刺激裝置作進(jìn)一步說明，本實施方式中，它還包括確認(rèn)鍵、一號通道指示燈、二號通道指示燈和開始鍵，

確認(rèn)鍵，用于確認(rèn)減計數(shù)器5-2和加計數(shù)器5-1開始工作，

開始鍵，用于控制整個系統(tǒng)工作，

一號通道指示燈和二號通道指示燈分別嵌在箱體1的前面板上，一號每個指示燈用于顯示三個通道選擇器3中任意一個通道選擇器3開啟的工作狀態(tài)，二號通道指示燈用于顯示另外三個通道選擇器3中任意一個通道選擇器3開啟的工作狀態(tài)。