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1、(10)申请公布号 CN 102921104 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102921104 A *CN102921104A* (21)申请号 201210482781.3 (22)申请日 2012.11.26 A61N 1/36(2006.01) (71)申请人 南京伟思医疗科技有限责任公司 地址 210012 江苏省南京市雨花台区软件大 道 48 号苏豪国际广场 A 幢二层 B 区 (72)发明人 杨瑞嘉 苗盛巍 徐贤彪 史志怀 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 缪友菊 (54) 发明名称 一种功能性电刺激装置及其方。
2、法 (57) 摘要 本发明公开了一种功能性电刺激装置， 包括 显示屏、 单片机、 刺激电流发生器和电极片， 显示 屏连接单片机， 用于显示所述功能性电刺激装置 的参数， 单片机控制刺激电流发生器的通断， 刺激 电流发生器产生的电流通过电极片作用于肌肉， 单片机内嵌模拟正常人肢体运动涉及到的肌肉活 动时序的程序， 程序控制刺激电流发生器产生刺 激电流的时序 ； 本发明实现了程序化控制作用在 人肢体部位的电极片上流过电流的通断时序， 不 需要外部的协助就可以完成整个治疗过程， 装置 的通道数多， 可以精确实现人体运动动作的模拟， 实现对患者的康复治疗， 本发明方法通过设定人 体各个肢体部位动作的时。
3、序， 模拟正常人运动的 肌肉动作， 实现对患者的康复治疗。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种功能性电刺激装置， 包括显示屏 （1） 、 单片机 （2） 、 刺激电流发生器 （3） 和电极 片 （4） ， 其特征在于 ： 所述显示屏 （1） 连接单片机 （2） ， 用于显示所述功能性电刺激装置的参 数， 所述单片机 （2） 内嵌模拟正常人肢体运动涉及到的肌肉活动时序的程序， 所述程序控制 刺激电流发生器 （3） 产生刺激。
4、电流的时序， 刺激电流通过电极片 （4） 作用于肌肉 ； 所述刺激电流发生器 （3） 包括控制开关 (301)、 比较放大器 （302） 、 主开关 （304） 、 反馈 电路 （303） 和变压器 （305） ， 单片机 （2） 与控制开关 (301) 相连， 所述控制开关 (301) 连接 比较放大器 （302） ， 所述比较放大器 （302） 的输出端通过主开关 （304） 与变压器 （305） 相连， 所述变压器 （305） 通过反馈电路 （303） 连接比较放大器 （302） 的输入端， 同时变压器 （305） 的输出端与电极片 （4） 相连。 2. 根据权利要求 1 或 2 所述的。
5、功能性电刺激装置， 其特征在于 ： 所述刺激电流发生器 （3） 含有四个以上通道。 3.根据权利要求3所述的功能性电刺激装置， 其特征在于 ： 所述刺激电流发生器 （3） 的 每个通道连接一组电极片 （4） ， 每组包括 2 片电极片 （4） 。 4.根据权利要求1所述的功能性电刺激装置， 其特征在于 ： 所述变压器 （305） 为脉冲变 压器。 5. 根据权利要求 4 所述的功能性电刺激装置， 其特征在于 ： 所述脉冲变压器的原副边 线圈匝数比为 15:1。 6. 一种功能性电刺激方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： （1） 所述单片机将程序中的时序信号传递给所述刺激电流发生器中的控制开。
6、关， 控制 开关根据时序信号通断 ； （2） 放大比较器根据所述控制开关的通断将比较后信号用于控制主开关的通断 ； （3） 主开关的通断控制变压器产生随之频率相同的刺激电流， 并将产生的反馈信号通 过反馈电路输回比较放大器 ； （4） 变压器产生的刺激电流通过所述电极片传导给人体各个肢体部位的肌肉 ； （5） 显示屏显示所述功能性电刺激装置工作中的参数。 7.根据权利要求5所述的功能性电刺激方法， 其特征在于 ： 步骤 （4） 中所述人体各个肢 体部位的肌肉为尺侧腕屈肌、 桡侧腕伸肌、 三角肌后部、 肱二头肌、 三角肌前部、 肱三头肌、 胫前肌、 腓肠肌、 股四头肌或腘绳肌。 8. 根据权利要。
7、求 7 所述的功能性电刺激方法， 其特征在于 ： 从 0 时刻计数起， 用于尺侧 腕屈肌的功能性电刺激装置的起止时间为 10-80s， 用于桡侧腕伸肌的功能性电刺激装置的 起止时间为 0-10s 和 80-90s， 用于三角肌后部和肱二头肌的功能性电刺激装置起止时间为 20-50s， 用于三角肌前部和肱三头肌的功能性电刺激装置的起止时间为 50-80s， 并以此设 定作为一个循环， 循环一次以上。 9. 根据权利要求 7 所述的功能性电刺激方法， 其特征在于 ： 从 0 时刻计数起， 用于胫 前肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s 和 55-100s， 用于腓肠肌的功能性电刺激装 置的起。
8、止时间为 5-50s， 用于股四头肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s、 55-65s 和 90-100s， 用于腘绳肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s 和 80-100s， 并以此设定作为 一个循环， 循环一次以上。 权 利 要 求 书 CN 102921104 A 2 1/3 页 3 一种功能性电刺激装置及其方法 技术领域 0001 本发明属于医疗器械领域， 具体涉及一种功能性电刺激装置及方法。 背景技术 0002 据世界卫生组织统计， 目前中风已成为世界人口的第二大死因， 仅次于缺血性心 脏病。全世界每 6 个人中就有 1 人可能罹患中风， 每 6 秒钟就有 1 人死于中风。
9、， 每 6 秒钟就 有 1 人因中风而永久致残。中风患者由于屈肌痉挛， 常受到舒张肌无力或不自主肌肉收缩 的困扰。早在 1971 年， Liberson 就是用电刺激的方法帮助足下垂患者行走， 电刺激的方法 就是通过小电流刺激患者肌肉组织， 帮助恢复人体肢体或手部运动， 属于物理理疗方法， 典 型的运用就是低频治疗仪。 在各种电刺激康复中， 功能性电刺激最为复杂， 原因是功能性电 刺激解决的问题是使用电流刺激偏瘫、 截瘫患者模拟健康人的功能运动， 以达到中风后的 康复效果。 0003 中国实用新型专利 一种基于人体行走模式的功能性低频电刺激治疗装置 （授 权公告号 CN201431704Y） 。
10、公开了一种功能性低频电刺激装置， 该装置需要借助进程控制模 块， 即外部的触发的开关以协助该装置的正常使用， 在治疗时间内， 无数次的协助无论是医 护人员还是家人来说这个工作都是繁重的， 另一种方法是病人自己触发， 这个对本身已行 动变形或不变的患者来说， 更不能够很好实现。 0004 中国医疗器械信息 2010 年第 16 卷第 2 期记载了文献 基于行走模式的低频脉 冲电刺激瘫痪治疗仪 ， 所述设备也是需要借助外部的触发开关以协助该装置的正常使用， 对于模拟行走康复的康复方法也是基于上述设备所做出的。 发明内容 0005 发明目的 ： 本发明的目的在于针对需要人为若干次外部触发功能性电刺激。
11、装置的 问题， 提供一种能控制电流通断时序的功能性电刺激装置及系统。 0006 技术方案 ： 本发明提供了一种功能性电刺激装置， 包括显示屏、 单片机、 刺激电流 发生器和电极片， 显示屏连接单片机， 用于显示所述功能性电刺激装置的参数， 单片机内嵌 模拟正常人肢体运动涉及到的肌肉活动时序的程序， 程序控制刺激电流发生器产生刺激电 流的时序， 刺激电流通过电极片作用于肌肉 ； 所述刺激电流发生器包括控制开关、 比较放大器、 主开关、 反馈电路和变压器， 单片机 与控制开关相连， 所述控制开关连接比较放大器， 比较放大器的输出端通过主开关与变压 器相连， 所述变压器通过反馈电路连接比较放大器的输。
12、入端， 同时变压器的输出端与电极 片相连。 为了与人体各个肢体部位肌肉动作相适应， 刺激电流发生器含有四个以上通道， 每 个通道设置一种肌肉动作时序， 每个通道连接 1 组电极片， 每组电极片共有 2 片。 0007 作为本发明的进一步优选， 变压器为脉冲变压器， 原副边线圈匝数比为 15:1， 用以 产生适于刺激人体肌肉动作的小于 100mA 的电流。 0008 一种功能性电刺激方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 102921104 A 3 2/3 页 4 （1） 所述单片机将程序中的时序信号传递给所述刺激电流发生器中的控制开关， 控制 开关根据时序信号通断 ； （2） 放大比较器根。
13、据所述控制开关的通断将比较后信号用于控制主开关的通断 ； （3） 主开关的通断控制变压器产生随之频率相同的刺激电流， 并将产生的反馈信号通 过反馈电路输回比较放大器 ； （4） 变压器产生的刺激电流通过所述电极片传导给人体各个肢体部位的肌肉 ； （5） 显示屏显示所述功能性电刺激装置工作中的参数。 0009 上述方法可用于人体各个肢体部位的肌肉， 优选地为尺侧腕屈肌、 桡侧腕伸肌、 三 角肌后部、 肱二头肌、 三角肌前部、 肱三头肌、 胫前肌、 腓肠肌、 股四头肌或腘绳肌。 0010 具体时序为， 从 0 时刻计数起， 用于尺侧腕屈肌的功能性电刺激装置的起止时间 为 10-80s， 用于桡侧腕。
14、伸肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-10s 和 80-90s， 用于三角 肌后部和肱二头肌的功能性电刺激装置起止时间为 20-50s， 用于三角肌前部和肱三头肌的 功能性电刺激装置的起止时间为 50-80s， 并以此设定作为一个循环， 循环一次以上。 0011 或者， 从 0 时刻计数起， 用于胫前肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s 和 55-100s， 用于腓肠肌的功能性电刺激装置的起止时间为 5-50s， 用于股四头肌的功能性电 刺激装置的起止时间为 0-5s、 55-65s 和 90-100s， 用于腘绳肌的功能性电刺激装置的起止 时间为 0-5s 和 80-100s， 并以。
15、此设定作为一个循环， 循环一次以上。 0012 有益效果 ： 1、 本发明实现了程序化控制作用在人肢体部位的电极片上流过电流的 通断时序， 不需要外部的协助就可以完成整个治疗过程 ； 2、 本发明装置的通道数多， 可以精 确实现人体运动动作的模拟， 实现对患者的康复治疗 ； 3、 本发明方法通过设定人体各个肢 体部位动作的时序， 模拟正常人运动的肌肉动作， 实现对患者的康复治疗。 附图说明 0013 图 1 本发明装置的原理图 ； 图 2 本发明装置一个通道的电路图。 具体实施方式 0014 下面对本发明技术方案进行详细说明， 但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。 0015 实施例 ： 。
16、本发明一种功能性电刺激装置， 如图1所示， 包括显示屏1、 单片机2、 刺激 电流发生器 3 和电极片 4， 所述显示屏 1 连接单片机 2， 用于显示所述功能性电刺激装置的 参数， 单片机 2 内嵌模拟正常人肢体运动涉及到的肌肉活动时序的程序， 该程序控制刺激 电流发生器 3 产生刺激电流的时序， 刺激电流通过电极片 4 作用于肌肉。 0016 刺激电流发生器 3 包括控制开关 301、 比较放大器 302、 主开关 304、 反馈电路 303 和变压器 305， 单片机 2 的信号控制控制开关 301 的通断， 控制开关 301 连接比较放大器 302， 比较放大器 302 用比较后的信号。
17、控制主开关 304 的通断， 主开关 304 连接变压器 305， 变压器 305 通过反馈电路 303 将反馈信号输入到比较放大器 302， 最终电流通过变压器 305 传输到电极片 4。 0017 刺激电流发生器 3 含有四个通道， 每个通道对应连接一组电极片 4， 一组包括 2 片 说 明 书 CN 102921104 A 4 3/3 页 5 电极片。 0018 刺激电流发生器3一个通道的具体连接电路如图2所示， LCD显示屏1连接美国爱 特梅尔半导体公司 （Atmel） 的 ATmaga8 单片机 2， ATmaga8 单片机 2 根据当前通道设定的时 序输出 2 路脉冲宽度调制 （P。
18、WM） 信号， 一端接入晶体管 Q1 的基极， 即一路 PWM 信号输入到 晶体管 Q1， 另一端连接晶体管 Q1 的集电极， 同时晶体管 Q1 的集电极连接比较放大器 U1 的 同相输入端， 即晶体管 Q1 的输出和另一路 PWM 信号叠加后输入到比较放大器 U1 的同相端， 晶体管 Q1 的发射极接地 ； 比较放大器 U1 的输出端连接晶体管 Q2 的基极， 比较放大器 U1 的 输出信号控制晶体管 Q2 的通断， 晶体管 Q2 的发射极连接反馈电阻 R1， 同时反馈电阻 R1 连 接放大器 U1 的反相端， 即晶体管 Q2 的发射极输入反馈电阻 R1 的反馈信号经分压后接入放 大器U1的。
19、反相端， 反馈电阻R1的另一端接地 ； 变压器T1为脉冲变压器， 原副边线圈匝数比 为 15:1 ， 变压器 T1 的原边接入正极电源 Vcc， 晶体管 Q2 的集电极连接在变压器 T1 原边的 另一端， 晶体管Q2的通断导致变压器T1原边电流的断续， 控制V cc 通过变压器产生的脉 冲电流， 变压器 T1 的副边连接电极片 4， 副边电流由于电磁耦合产生相应的脉冲电流输入 电极片 4， 电流通过电极片 4 传导给患者的肌肉， 患者肌肉受到电流的刺激， 产生动作。 0019 使用上述装置的功能性电刺激方法， 包括以下步骤 ： （1） 所述单片机将程序中的时序信号传递给刺激电流发生器中的晶体管。
20、 Q1， 晶体管 Q1 根据时序信号通断 ； （2） 放大比较器 U1 根据所述晶体管 Q1 的通断将比较后信号用于控制晶体管 Q2 的通 断 ； （3） 晶体管Q2的通断控制变压器T1产生随之频率相同的刺激电流， 并将产生的反馈信 号经反馈电阻 R1 分压后输回给比较放大器 U1 ； （4） 变压器 T1 产生的刺激电流通过所述电极片 4 传导给人体各个肢体部位的肌肉 ； （5） 显示屏 1 显示所述功能性电刺激装置工作中的参数。 0020 上述方法用于人体的尺侧腕屈肌、 桡侧腕伸肌、 三角肌后部、 肱二头肌、 三角肌前 部、 肱三头肌和胫前肌时， 设定的具体时序为 ： 从 0 时刻计数起，。
21、 用于尺侧腕屈肌的功能 性电刺激装置的起止时间为 10-80s， 用于桡侧腕伸肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-10s 和 80-90s， 用于三角肌后部和肱二头肌的功能性电刺激装置起止时间为 20-50s， 用 于三角肌前部和肱三头肌的功能性电刺激装置的起止时间为 50-80s， 并以此设定作为一个 循环， 循环一次以上。 0021 上述方法用于人体的胫前肌、 腓肠肌、 股四头肌和腘绳肌时， 设定的具体时序为 ： 从 0 时刻计数起， 用于胫前肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s 和 55-100s， 用于腓 肠肌的功能性电刺激装置的起止时间为 5-50s， 用于股四头肌的功能性电。
22、刺激装置的起止 时间为 0-5s、 55-65s 和 90-100s， 用于腘绳肌的功能性电刺激装置的起止时间为 0-5s 和 80-100s， 并以此设定作为一个循环， 循环一次以上。 0022 以上两种设定的时序都是模拟正常人体运动时肌肉动作的时序， 因此促使患者恢 复正常人的肌肉功能运动， 达到治疗康复的目的。 0023 如上所述， 尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明， 但其不得解释 为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下， 可对 其在形式上和细节上作出各种变化。 说 明 书 CN 102921104 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102921104 A 6 。