數字頻率合成仿生物電波形電流刺激治療設備的製作方法

2023-04-23 00:45:21

專利名稱：數字頻率合成仿生物電波形電流刺激治療設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電流刺激治療設備(以下簡稱該設備)。該設備是一種輸出特定治療電流的電流發生器。其功能是產生特定的輸出治療電流，將該電流通過一對(或一組)輸出電極，表面接觸人體特定的施治部位，使電極接觸部位之間的人體與設備輸出構成迴路，達到輸出治療電流通過人體實現電刺激治療。
電刺激人體以期達到某種預定的生理反應或治療作用的方法，已有百年的歷史。有許多品種與型號的電刺激治療設備在醫學臨床廣泛使用。現有技術中，所採用的治療電流的各種波形包括直流、正弦交流、脈衝、組合脈衝(疏密波)，及隨機波(白噪聲、音樂波)等等；應用的範圍包括電針灸，電針刺麻醉，電刺激鎮痛，電刺激按摩治療，電擊治療(用於精神病，癲癇，急救等)，心臟起搏器，電刺激戒毒治療等等。
本發明提出的電刺激治療設備及其使用中連接的基本框圖見

圖1。該設備用ROM器件數字存儲治療電流的波形模式參數，用數字計算機電路通過程序，按ROM中的波形模式和控制要求數字合成治療電流的數字波形，通過數模轉換D/A和電流輸出迴路輸出特定的治療電流。該設備的創新設計是綜合使用了下述特徵技術1.輸出治療電流的波形採用特定的仿真人體的正常生物電流的波形。該種治療電流的波形樣板採用取樣自人體的自然生物電流的記錄波形，在仿真時設備產生的治療電流在波形上模擬人體生物電流波形樣板，但在強度上得到提升、並且在頻率與幅度可以進行控制和調節。可供使用作為波形樣板的生物電如，腦電，心電，肌電，神經傳導電，以及各種器官的生理運動記錄電位波形。作為例子，圖2為某種治療電流在作頻譜分析後的功率譜圖。用正常的，健康的，年輕的生物電波形，去幹預和治療病體，表明能充分調動和激活生物潛能，達到特殊的治療效果。該類治療電流在施治時產生特殊的導入敏感性和特殊的療效顯著性，與現有技術相比較，在多種臨床治療中，療效有明顯改進。
2.在產生該種特定治療電流中使用數字頻率合成技術。其方法是以特定生物電流的頻譜圖形作為電流的波形模式(註定義治療電流頻率功率譜的特徵形狀為波形模式)，在ROM器件中存儲相應的模式頻譜參數，在不改變譜圖形狀的前提下，通過調節各成分譜的頻率，使治療電流波形達到快慢變化的調節(其特點是各譜線相對於特徵基頻的頻率與幅度的比例不改變，頻率可在調節中依基頻的調節而改變)。這種技術產生一種頻率能調節改變但波形保持模擬原形生物電波形的特定的電流。在治療過程中可以通過調節頻率尋找較為有效的治療頻率點。同樣的技術也可以用在治療電流的幅度調節上，用於調節治療強度。在該設備中，數字頻率合成技術用於產生可作頻率調整，但保持波形模式維持不變的治療電流，其實現技術的實質是通過程序調節各成分譜的頻率，但保持相對應的頻率成份間的電流相比幅度不變，且保持初相位不變。
3.為實現2.的數字頻率合成技術，在合成治療電流時採用了單片計算機或單片DSP器件，以便運行產生該特徵電流的譜合成計算程序，也可以採用專門設計的集成了單片計算機或DSP的專用集成電路，以期在大批量生產時達到更好的效果。其聯接和執行功能參見圖1。程序輸出的數字電流幅度的即時值通過D/A轉換後經電流輸出迴路輸出。譜合成計算程序的框圖見圖3。
4.本專利提出的電刺激治療設備在用於治療腦血流循環系統疾病的臨床應用中，被證明產生顯著療效。該類腦循環疾病的一個共同致病原因是腦供血障礙，其典型病種是中風。本治療設備在用於腦血流循環系統疾病臨床中(如中風治療、中風預防治療、中風康復治療、腦血管狹窄性高血壓治療…)，均包括採用特定施治部位——雙側耳廓背後乳突處，並使用體表接觸電極導入治療電流，見圖1。其機理是利用仿真生物電流的易導入性與治療敏感性，使電流穿過顱殼，通過腦組織容積導電體時，能有效達到包括小腦頂核區域，從而產生達到顯著改善腦供血，與改善神經傳導的治療效果。
作為小腦電刺激研究的現有基礎，已有大量動物小腦電刺激試驗報導，報告電刺激小腦頂核區域能達到顯著改進腦供血的效果。但大量報導的動物試驗都是在打開顱殼後直接電剌激小腦頂核區域進行的，並使用了常規波形的刺激電流(如直流、交流、脈衝)。本發明的創新特徵是通過研究採用一種特定的刺激電流(1.)，在特定的體表施治部位，採用體表接觸電極在體外無創傷進行施治，克服了顱骨的電屏障，達到採用無創傷體表導入電流方法也取得了與開顱進行直接電刺激試驗相似的效果，在實用性與安全性上前進了一大步，為在人體臨床治療中風提供了一種的新的方法。
應用前景本發明所涉及的電刺激治療設備，採用實時處理計算機技術仿真人體生物電，對現有的醫用電刺激技術是一種重大的改進。其特點是1.治療敏感度大大提高，能使用更小的電刺激劑量，達到充分的療效。例如在頭腦部等敏感區治療，只需採用IEEE標準規定允許安全電刺激劑量的幾十分之一；2.治療電流在人體的導入性能得到改善。例如，實驗證明，在頭部的體表用該設備進行小劑量無創傷電導入，已能有效穿透顱骨屏障，達到進入腦實體治療；3.病人的特別易接受性，即使在用於最敏感的頭腦區，也在完全被輕易接受的治療強度下就能達到充分的療效；4.極其明顯的特殊顯著療效。該發明能廣泛應用於治療腦缺血和各種與神經傳導障礙有關的疾病，並且改進與治療與神經功能有關的各種症狀，尤其是能有效應用於被視為危難病種的中風的治療(發病期、康復期、預防性治療)；在針對性選擇的臨床病案應用表明，該設備對失眠，癲癇，震顫麻庳，大腦認知障礙等病種的治療，都具有明顯的特殊療效。由於其廣泛的特殊療效與在應用中的方便性、安全性、和易接受性，本發明在醫學臨床中具有巨大的應用前景。
權利要求
本發明涉及一種電流刺激治療設備。該設備是一種輸出特定治療電流的電流發生器，其特徵在於1設備輸出治療電流的波形和產生電流的方法具有特徵為1)治療電流的波形是仿真人體的生物電流波形。該種治療電流的波形樣板採用取樣自人體的自然生物電的記錄波形，在仿真時設備產生的治療電流在波形上模擬人體生物電流波樣板，但在強度上得到提升、並且可以進行控制和調節。2)採用數字頻率合成技術產生該種特定治療電流，以便達到在維持波形仿真樣板電流的波形模式不變的前提下，控制和調節該種治療電流。
2根據權利要求1，在產生該種特定治療電流時，採用通用單片計算機或單片DSP晶片，或者採用專門設計的集成了單片計算機或DSP的專用集成電路作治療電流的發生與控制的核心器件。通過程序和D/A轉換，產生該種特定治療電流，並達到調節該電流的頻率(即變化的快慢)和幅度(即施治的強度)
3根據權利要求1、2，在治療腦血流循環疾病時(如中風治療、中風預防、中風康復，腦血管狹窄性高血壓等)，施治部位應包括特殊的治療部位雙側耳背乳突部。在該部位的施治方法特徵為，在雙側耳背乳突部採用體表接觸電極無創傷導入治療電流，以期達到無創傷有效電刺激小腦頂核區域。
全文摘要
本發明提出一種特殊的電流刺激治療設備。該設備採用數字頻率合成技術產生可按適用要求調節的仿真特定生物電波形的輸出治療電流,用於電刺激治療。該設備能廣泛應用於治療腦缺血和各種與神經傳導障礙有關的疾病,尤其能有效應用於被視為危難病種的中風的治療。臨床表明,該設備對失眠,癲癇,震顫麻庳,大腦認知障礙等病種的治療,都有明顯的特殊療效。本發明在醫學臨床具有應用前景。
文檔編號A61N1/36GK1251775SQ9812195
公開日2000年5月3日 申請日期1998年10月15日 優先權日1998年10月15日
發明者莊永基, 董偉偉, 俞明秋 申請人:莊永基, 俞明秋