專利名稱：微電腦肺功能康復治療機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于對慢性阻塞性肺疾病進行肺功能康復治療的由微電腦控制的電療機。
慢性阻塞性肺疾病(簡稱COPD)包括慢性支氣管炎、慢性肺氣腫、支氣管哮喘、支氣管擴張癥、彌漫性細支管炎等。COPD以肺組織彈性衰退，肺內(nèi)殘余氣體增加，胸部活動能力減弱，肺功能受損為主要病理改變。COPD患者由于通氣不足，缺氧和二氧化碳潴留，使呼吸加快，呼吸功增加，呼吸肌疲勞，收縮乏力和呼吸肌不能協(xié)調(diào)收縮，并往往形成各種不正確的呼吸方式，如淺弱的胸式呼吸，腹壁矛盾運動(吸氣時腹肌收縮)，胸腹式交替呼吸，廣泛使用輔助呼吸肌等，因此重建正確的呼吸類型是肺功康復的重要手段，即用深緩的腹式呼吸代替胸式或上胸式呼吸，以顯著提高有效通氣量。呼吸肌包括膈肌，肋間肌、胸廓輔助呼吸肌和腹肌。目前，腹式呼吸訓練主要通過醫(yī)師(或治療師)用手按壓患者胸、腹部，指導患者進行訓練，仍沒有專門的呼吸訓練儀器。這種方法由于治療師的工作量過大，動作繁雜，患者不易學會及堅持訓練，同時由于缺乏比較精確的儀器指導，控制呼吸的長短、快慢和比例，僅靠人工操作，呼吸訓練的模式難以統(tǒng)一，因而仍未廣泛推廣。
中國專利(專利號89200051.1)中公開了一種膈肌起博呼吸儀，其特征是由集成電路產(chǎn)生的脈沖串通過體表治療電極刺激膈神經(jīng)而引起膈肌運動增加，達到改善病人的呼吸困難癥狀，其缺點為(1)僅有單一的電刺激作用，不能指導病人作呼吸訓練使用;(2)沒有微機控制系統(tǒng)，不能按患者具體情況選擇不同的治療參數(shù)。還有一種高頻通氣膈肌起博器(專利申請?zhí)?0109631.8)，在原膈肌起博呼吸儀的基礎上增加了高頻噴射通氣裝置，也即增加了供氧裝置，該儀器同樣不能對病人作呼吸電刺激訓練使用。另有一種電腦中頻電療儀(專利申請?zhí)朇N85107310A)其特征是由微型計算機控制下能輸出多種調(diào)制波形的中頻電流，具有多種中頻電流治療的功能，但沒有呼吸訓練的功能。
同時，呼吸疾病康復治療的重要部分是排出肺內(nèi)分泌物，排痰的辦法，目前多數(shù)仍是以通過人手或機械裝置，敲擊或拍打病人的肺部，以幫助病人排出分泌物。日本京都大學胸部疾患研究所附屬醫(yī)院內(nèi)科川合滿副教授首先提出并應用干擾電流作電刺激排痰，通過放置在胸背部的4個電極，使干擾電流在氣管附近形成干擾低頻(差頻為70Hz)，干擾低頻使呼吸道分泌亢進，增強呼吸道纖毛的運送能力，改變痰的性狀，使其易于流動咳出，而且可增加血流，使溫度上升，故有利于排痰，該方法較為先進、科學和經(jīng)濟可靠。
本發(fā)明的目的，在于提供一種能夠?qū)OPD患者進行呼吸電刺激訓練，通過分別是刺激患者的膈神經(jīng)和腹肌神經(jīng)，交替送出一組低頻雙向方波和一組隨時間增幅的低頻調(diào)制正弦波，使患者隨機器所設定的時間和間隔進行正確的呼吸訓練，并在“吸氣”“呼氣”的同時由治療機給出兩組模擬呼氣和吸氣聲音信號和不同顏色的光信號，使患者能主動配合進行訓練;除此外，該治療機還能送出多個不同差頻(含70Hz差頻在內(nèi))的干擾電流，以對不同情況的病人進行排痰治療;還可以送出多種波形的調(diào)制中頻電流，既可同步從兩組電極輸出一組波形的調(diào)制電流，也可以異步輸出兩組不同波形不同頻率的調(diào)制中頻電流，作多用電療機使用。
本發(fā)明是這樣實施的，由帶鍵盤的主機、數(shù)值顯示器、聲光顯示器和兩對治療電極組成微電腦肺功能康復治療機，其中鍵盤是由六個輸入鍵組成，分別為開始鍵(2A)、暫停鍵(2B)、選擇鍵(2C)、遞減鍵(2D)、遞增鍵(2E)和復位鍵(2F)，聲音顯示器采用兩只機內(nèi)喇叭或兩只外接喇叭(19)(20)，光顯示器采用兩條不同顏色的10段LED條形數(shù)碼管(11)(17)，數(shù)值顯示器則采用一個兩位LED數(shù)碼管(21)，主機由單片機(1)、地址存貯器(4)、數(shù)據(jù)存貯器(5)組成單片計算器處理系統(tǒng)，通過地址總線由片選擇碼器(7)提供給各部件片選信號，再分別通過兩路D/A轉(zhuǎn)換器(8)、(14)，經(jīng)過各自的數(shù)據(jù)放大器(9)、(15)，從功率放大器(10)、(16)送到各阻抗變換器(12)、(18)接到兩對治療電極上。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明實施例

圖1是本發(fā)明所說微電腦肺功能康復機的控制面板示意圖;
圖2是本發(fā)明主機的電原理方框圖;
圖3是本發(fā)明所送出的隨時間增幅的低頻調(diào)制正弦波電流波形圖。
如圖1所示，本發(fā)明是由帶鍵盤的主機面板(22)、聲顯示器(19)(20)、光顯示器(11)(17)和兩對治療電極組成，其中，六個控制鍵分別為開始鍵(2A)、暫停鍵(2B)、選擇鍵(2C)、遞減鍵(2D)、遞增鍵(2E)和復位鍵(2F)，聲音顯示器(19)(20)采用兩只機內(nèi)喇叭或兩只外接喇叭，光顯示器(11)(17)采用和兩條10段LED條形數(shù)碼管，數(shù)值顯示器(21)則采用一只兩位LED數(shù)碼管。另外，在面板上還裝有定時顯示指示燈(3A)、音量顯示指示燈(3B)、A通道電流顯示燈(3C)、B通道電流顯示燈(3D)和處方選擇指示燈(3E)。
如圖2所示，本發(fā)明所說的主機是由單片機(1)、地址鎖存器(4)、EPROM存貯器(5)組成單片計算器處理系統(tǒng)，經(jīng)地址總線由片選擇碼器(7)提供給各部件片選信號，通過兩路D/A轉(zhuǎn)換器(8)、(14)，形成兩路輸出通道，經(jīng)各自的數(shù)控放大器(9)、(15)，從功率放大器(10)、(16)送到各阻抗變換器(12)、(18)，從兩對治療電極輸出信號。
在存貯器(5)中，由統(tǒng)一一塊EPROM存貯數(shù)種波形數(shù)據(jù)、鍵盤操作程序和三組不同用途的治療處方有用以刺激COPD患者膈神經(jīng)以引起深吸氣和腹肌深呼氣的呼吸訓練電流信號;有用以治療排痰的多個差頻(含70Hz差頻)的干擾電流信號;有用作理療的多種調(diào)制中頻電流信號。有用以作電刺激呼吸訓練用的兩種信號中，有一種是用于刺激腹肌的低頻調(diào)制正弦波。為了避免強電流的驟然輸出使腹肌引起強烈收縮而使病人感到不舒服，本發(fā)明所調(diào)制輸出的是一種隨時間遞增的低頻調(diào)制正弦波電流，其電流波形圖如圖3所示，只要操作者選擇所需要的治療電流幅值，本治療機則可按所選定的處方隨時間增加其調(diào)制幅度，從50%上升到100%。
本發(fā)明為達到上述目的采用如下技術，應用單片機技術和功能性電刺激技術，通過所編入的程序，在用于治療呼吸電刺激訓練時，從本機的兩個輸出通道可以以0-2秒的停頓間隙交替輸出一組低頻雙向方波和一組隨時間增加幅度的低頻調(diào)制正弦波電流。其中，低頻雙向方波通過放置于雙側(cè)頸部膈神經(jīng)點的電極刺激膈神經(jīng)引起深吸氣(為避免同時刺激頸部輔助呼吸肌，輔設放置于枕部)，低頻調(diào)制正弦波則通過放置于腹肌的電極刺激腹肌引起深呼氣，通過調(diào)節(jié)電刺激吸氣和電刺激呼氣的時間和比例，以及調(diào)節(jié)輸出電流的強度，刺激患者產(chǎn)生深緩的腹式呼吸。另外在吸氣和呼氣同時給予兩組不同的光信號和模擬吸氣和呼氣的聲音信號，令患者能夠主動配合，進行呼吸電刺激訓練。本機預先根據(jù)最佳呼吸訓練方案，通過制定兩組電流輸出時間的長短(即選取呼與吸之比)和制定兩組電流交替輸出之間的停頓時間(吸氣與呼氣之間有短時間1-2秒的停頓，有利于肺部充分換氣)，編制并存貯了10多個呼吸電刺激訓練處方供臨床訓練選用。用于刺激腹肌的低頻調(diào)制正弦波，幅度能逐漸增大，使腹肌收縮逐漸增強，避免驟然強電流的刺激引起腹肌突然強收縮，從而避免使病人感到不舒服。以往的文獻報道，電刺激可使受刺激的肌肉肌力增強和恢復功能，COPD患者通過本機的治療，加強了呼吸肌的肌力，加強膈肌活動，并使患者在很短時間內(nèi)能夠掌握正確的深緩的腹式呼吸方法，建立新的呼吸反射機制，使呼吸由淺促變?yōu)樯罹?，使肺臟更好地收縮，增加有效通氣量和氧吸收量，減少肺內(nèi)殘余氣量，從而使肺功能得到康復。
本發(fā)明所說的微電腦肺功能康復治療機內(nèi)存有多個不同差頻(含70Hz的差頻在內(nèi))的干擾電流處方，可以根據(jù)不同人體的需要，選擇不同的差頻干擾電流用作電刺激排痰治療。
本機還能輸出多種波形的調(diào)制中頻電流，在本機內(nèi)預先存貯了20多個波形程序處方，而且可由兩通道同步輸出，也可以兩通道異步輸出，用以作多種中頻電療。
本發(fā)明所說的微電腦肺功能康復治療機采用全數(shù)字化的輸入控制。由D/A轉(zhuǎn)換器(8)，數(shù)控放大器(9)、功率放大器(10)，阻抗變換器(12)組成通道A，而由D/A轉(zhuǎn)換器(14)，數(shù)控放大器(15)、功率放大器(16)，阻抗變換器(18)組成完全對稱的通道B。這兩路通道的各個部件數(shù)據(jù)線均連接在單片機的8位數(shù)據(jù)總線Do-D7上，片選信號則由片選擇碼器(7)提供，由于該機所需要的中頻載頻電流和低頻調(diào)制電流均由單片計算器處理系統(tǒng)的CTC時鐘分頻獲得，不用另設頻率發(fā)生器，減少了元器件，因此線路簡單，體積小。單片微處理計算器對所選定的蕊片進行寫操作時的數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)鎖存譯碼器(6)通過兩位LED數(shù)碼管(21)作為數(shù)值顯示器顯示出來，通過調(diào)整數(shù)控放大器(9)和(15)的放大倍數(shù)，使當“選擇鍵(2C)”設置在“A通道輸出電流(3C)”或“B通道輸出電流(3D)”時，數(shù)值顯示器(21)所顯示的值(0-99)就是對應于A通道或B通道的輸出電流值(0-99mA)。A、B兩通道的音響音量控制均由一個數(shù)控音響放大器(13)來實現(xiàn)，但每個通道的發(fā)音則由每個通道的功率放大器(10)(16)給出同步信號。當有輸出時，音響同步發(fā)出聲音，兩個通道的音響分別模擬吸氣和呼氣聲，治療結(jié)束時，儀器自動停止輸出，音響發(fā)生呼叫聲，提示治療結(jié)束。為直觀顯示輸出電流，儀器還配有兩條10段LED條形數(shù)碼管(11)和(17)，同步顯示兩個通道的輸出電流值。
下面通過實施例詳述本發(fā)明的使用方法及治療效果。
實施例一、本發(fā)明是以下述方法使用的1，接通電源，處方顯示燈(3E)亮，按動選擇鍵(2C)后，在數(shù)值顯示器(21)上顯示當前處方號碼數(shù)，然后按動遞增鍵(2E)、遞減鍵(2D)，選取所需的治療處方號碼，以數(shù)值顯示器(21)的數(shù)字顯示為準;
2，按動選擇鍵(2C)，處方顯示燈(3E)滅，A通道電流指示燈(3C)亮，此時根據(jù)數(shù)值顯示器(21)的顯示數(shù)，按動遞增鍵(2E)、遞減鍵(2D)，選取所需的電流幅值;
3，按動選擇鍵(2C)，使A通道電流指示燈(3C)熄滅，B通道電流指示燈(3D)同時亮，如2方法相同，選取所需的電流幅值;
4，按動選擇鍵(2C)，使B通道電流指示燈(3D)熄滅，同時定時顯示燈(3A)亮，如上述選擇方法，選取了所需的治療時間;
5，再按動選擇鍵(2C)，定時顯示燈(3A)滅，音量指示燈(3B)亮，仍用遞增鍵和遞減鍵選取輸出音量的電流值后，按動開始鍵(2A)，將治療電極按治療病種的不同放置在病人的有關部位上，進行開機治療。
用上述方法共對30例慢阻肺患者進行治療訓練，均能在一周內(nèi)掌握正確的深緩腹式呼吸辦法，使潮氣量增加，氧耗量減少，能量代謝下降，跨膈壓增加?；颊叩男貝?、氣緊等缺氧癥狀明顯得到改善，對慢阻肺進行康復治療有明顯效果。
實施例二、患者馮某，65歲，反復咳嗽氣促10年，肺功能檢查診斷為COPD。采用本發(fā)明所說機器進行治療?；颊哐雠P位或坐位，把A通道電極輔設置于枕部，作用極置于頸部兩側(cè)的膈神經(jīng)點(鎖骨上2-3厘米，胸鎖乳定肌外側(cè)緣)，分別用松緊帶或橡皮膠固定電極;另B通道電極分置于兩側(cè)中下腹部，用松緊帶固定。先接通電源開關，處方顯示燈(3E)亮，按動遞增鍵(2E)、遞減鍵(2D)，根據(jù)數(shù)值顯示器(21)上的顯示選擇治療處方。本例先用7號處方(呼吸頻率為10次/分，吸氣2秒停1秒，呼氣2秒停1秒，再轉(zhuǎn)吸氣2秒……)，選定后，按動選擇鍵(2C)，調(diào)好A通道的輸出電流幅值，再按動選擇鍵(2C)，調(diào)定B通道輸出電流幅值，再按選擇鍵(2C)，調(diào)定治療時間(一般為10分鐘)及音量輸出幅值，然后按開始鍵(2A)。首先是A通道輸出低頻雙向方波刺激膈神經(jīng)，同時聲音顯示器(19)發(fā)出模擬吸氣聲2秒，并在10段LED數(shù)碼管(11)上顯示輸出電流的大小，然后按程序停頓1秒鐘，由B通道輸出隨時間正比例增幅的低頻調(diào)制正弦波電流，刺激腹肌，其電流幅值從50%逐漸升到100%，同時發(fā)出呼氣聲音2秒，并在10段LED數(shù)碼管(17)上以光顯示電流的大小，再停頓1秒，轉(zhuǎn)由A通道繼輸出低頻雙向方波電流……。由于電刺激膈肌神經(jīng)引起膈肌運動量增大，人的吸氣量就增多;電刺激腹肌使病人呼氣量增大，減少肺內(nèi)殘余氣量。另外在訓練治療的過程中，伴有聲光模擬信號，使病人能主動隨其進行動作可以更快地掌握正確的呼吸方法。在使用7號處方治療2天后，改用9號處方(呼吸頻率7.5次/分，A通道吸2秒，停1秒，B通道呼4秒，停1秒，A通道吸2秒……)，治療二周(一個療程15天)，每天1次，癥狀消失，肺通氣功能增加，血PO2上升，PCO2下降，運動能力增強。
實施例三，患者李某，60歲，反復咳嗽，胸悶氣促5年，呼吸加劇2周，痰多，稠，難咯，診斷為慢支急發(fā)，慢性阻塞性肺氣腫。
首先采用微電腦肺功康復治療機進行排痰治療。將A通道的兩個電極分置于右前胸和左后背;B通道的兩個電極置于右后胸和左前背。開機后選擇29號處方(兩個通道的差頻為70Hz)，調(diào)定A、B通道的電流幅值一樣，不用調(diào)音量輸出，只調(diào)好定時20分鐘，按動開始鍵(2A)，兩個通道電極同時送出正弦波電流，其中A通道電流為4KHz的正弦電流，B通道為4070Hz的正弦電流，兩組電流在氣管區(qū)交叉形成70Hz的差頻干擾場，該70Hz的差頻電流振蕩著氣管，每天1次，治療15天后，排痰量增加，病人可以自己咳出，癥狀明顯減輕，肺通氣功能明顯好轉(zhuǎn)。
實施例四，患者梁某，70歲，雙膝關節(jié)腫疼2月，X光檢查診斷雙膝關節(jié)骨質(zhì)增生。采用微電腦肺功能康復治療機進行調(diào)制中頻治療。將A、B通道的兩對電極分別置于雙膝前后。接通電源選擇治療處方，本病例采用24號處方(A通道、B通道同時輸出多種波形的不同頻率不同幅度的調(diào)頻中頻電流)，然后調(diào)整A通道和B通道的輸出電流幅值。再設定治療時間為20分鐘，不需調(diào)節(jié)音量輸出。由于A、B通道同時輸出多種波形組合的中頻調(diào)制電流，如先輸出正弦波1分鐘，再輸出鋸齒波3分鐘，再輸出方波5分鐘……等等，由于波形和頻率在治療過程中不斷變換，患部不容易對電流產(chǎn)生適應性，故可提高治療效果。該患者經(jīng)過每天治療一次，10天一個療程，雙膝關節(jié)腫痛消失。
由于采用了本發(fā)明所說的用一塊EPROM存貯多種電療處方，然后通過兩個D/A變換器實現(xiàn)兩路的數(shù)控調(diào)制和數(shù)模變換，可以分別用于慢性阻塞性肺病的呼吸電刺激訓練治療、排痰治療和多種疾患的調(diào)制中頻治療。在呼吸電刺激訓練治療中，以模擬“呼吸”聲音，幫助患者隨其掌握正確的呼吸方法，提高肺通氣功能，減輕或解除病狀，達到康復。本發(fā)明所說的微電腦肺功康復治療機由于由單片計算器處理系統(tǒng)貯存了大量的編碼數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)緊湊，醫(yī)護人員操作簡便，一機多用，可廣泛用于康復中心醫(yī)院、衛(wèi)生院以及家庭病人使用。
權(quán)利要求
1.一種微電腦肺功能康復治療機，由帶鍵盤的主機、數(shù)值顯示器、聲光顯示器和兩對治療電極組成，其特征在于所說的鍵盤是由六個輸入鍵組成，分別為開始鍵(2A)、暫停鍵(2B)、選擇鍵(2C)、遞減鍵(2D)、遞增鍵(2E)和復位鍵(2F)，聲音顯示器采用兩只機內(nèi)喇叭(19)、(20)或兩只外接喇叭，光顯示器采用兩條不同顏色的10段LED條形數(shù)碼管(11)(17)，數(shù)值顯示器采用一個兩位LED數(shù)碼管(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的微電腦肺功能康復治療機，其特征在于所說的主機是由單片計算器處理系統(tǒng)分別通過兩路D/A轉(zhuǎn)換器(8)(14)經(jīng)各自的數(shù)控放大器(9)(15)，從功率放大器(10)(16)送到阻抗變換器(12)(18)接到各自的治療電極組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功能康復治療機，其特征在于所說的單片計算器處理系統(tǒng)是由單片機(1)、地址存貯器(4)、數(shù)據(jù)存貯器(5)組成，經(jīng)地址總線由片選擇碼器(7)提供給各部件片選信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的微電腦肺功能康復治療機，其特征在于所說的存貯器(5)采用一塊EPROM，按程序編存有數(shù)種波形數(shù)據(jù)、鍵盤操作程序和三組不同用途的治療處方。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的單片計算器處理系統(tǒng)所輸出的中頻載頻電流和低頻調(diào)制電流均由CTC時鐘分頻獲得，不另設頻率發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的兩路D/A轉(zhuǎn)換器(8)、(14)可分別控制調(diào)制從數(shù)據(jù)存貯器(5)所送出信號的調(diào)制幅度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的存貯器(5)所編存的各種波形信號，處方信號等均由單片計算器處理系統(tǒng)通過D/A轉(zhuǎn)換器(8)、(14)產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的兩對治療電極輸出用于呼吸電刺激訓練處信號時，以0-2秒的停頓間隙交替分別輸出一組低頻雙向方波和一組隨時間遞增的低頻調(diào)制正弦波，同時兩個喇叭(19)(20)和兩條10段LED條形數(shù)碼管(11)(17)與其同步輸出“呼”或“吸”的聲音和光顯信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的隨時間遞增的低頻調(diào)制正弦波，其調(diào)制幅度隨時間增加以50%上升到100%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所說的微電腦肺功康復治療機，其特征在于所說的聲光顯示器中，每一個喇叭和一個10段LED數(shù)碼管并聯(lián)接在功率放大器(10)或(16)的后面，與功率放大器同步輸出。
全文摘要
一種微電腦肺功能康復治療機，由一塊EPROM存貯多種波形編碼數(shù)據(jù)、多組治療處方和鍵盤操作程序，分別由兩塊D/A變換器實現(xiàn)同步或異步數(shù)控調(diào)制和數(shù)模變換輸出信號，既可配以送出兩組不同的聲光顯示信號用于呼吸電刺激訓練、排痰治療，又可以用于各病種的理療。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，一機多用，可廣泛適用于康復中心、醫(yī)院、衛(wèi)生院門診以及家庭保健康復治療。
文檔編號A61H31/00GK1085457SQ9311654
公開日1994年4月20日 申請日期1993年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月29日
發(fā)明者張鳴生 申請人:廣州市紅十字會醫(yī)院