可攜式多生理參數反饋生物刺激儀的製作方法

2023-05-09 06:52:51

專利名稱：可攜式多生理參數反饋生物刺激儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可攜式醫療器械，具體涉及一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀。
背景技術：
中國目前約有600萬-700萬腦卒中患者，每年新發卒中200萬例，每年約有150萬人死於腦血管病。在卒中存活者中約有3/4不同程度喪失勞動能力，其中重殘者約佔40%。隨著人口的老齡化，卒中的問題將日益嚴重(中國腦血管病防治指南，國際腦血管病雜誌2006，14 :561-564)。單純的低頻電刺激療法對於腦卒中的早期幹預治療有非常好的幫助，可增強肌張力、防止廢用性的肌肉萎縮、降低肌痙攣等。腦卒中患者康復的中期和中後期可產生部分的主動肌力，單純的電刺激治療不再適合，此時需採用反饋電刺激的方法對患者進行康復訓練，增加患者的康復療效。專利200910220945說明了一種肌電反饋式電刺激儀，應用語音及信號燈作為指導，提示患者主動參與訓練，促使患者主動參與康復治療，並對患者主動誘發的肌電信號進行無創測量、特徵值提取，當自發肌電信號達到設定的肌電誘發值時，裝置產生電刺激作用於患者肌肉，實現了康復治療。但此刺激儀只能採用肌電一個參數進行康復刺激，缺乏對肌力參數的支持。而肌電反饋電刺激只能採集人體淺表肌肉的一塊肌電信號進行肌電反饋電刺激，對人體一些深層肌肉或某些較小肌肉或多塊肌肉的肌電信號不方便採集，並且，肌電受皮膚阻抗、溫度、毛髮和射頻幹擾等因素影響較大，在治療過程中存在一定局限性。另外，肌電信號不容易被醫生和病人所讀懂，使得使用不便。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，以解決現有肌電反饋式電刺激儀存在信號採集不方便、易受幹擾，應用局限性大且使用不方便的技術問題。為達到上述目的，本實用新型提供一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，包括便攜終端、肌電傳感器、肌力傳感器和電源管理模塊，肌電傳感器上設置有電極頭用以採集肌電信號並輸出電刺激，肌力傳感器用以採集肌力信號，便攜終端分別與肌電傳感器和肌力傳感器連接，用以接收肌電傳感器和肌力傳感器採集的肌電信號和肌力信號並進行相應的處理後向肌電傳感器輸出反饋刺激電流，其進一步包括肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊，肌電肌力採集模塊分別與肌電傳感器和肌力傳感器連接，用以接收肌電信號和肌力信號，並將接收到的數據發送至微處理器控制模塊，微處理器控制模塊進一步包括微處理器控制電路和核心板，微處理器控制電路與肌電肌力採集模塊連接，用以對接收到的數據進行算法處理後發送至核心板並根據核心板返回的刺激參數向反饋點刺激控制模塊發出反饋刺激控制信號，核心板與微處理器控制電路連接，用以對接收至IJ的數據進行判斷並根據判斷結果發送刺激參數至微處理器控制電路；反饋電刺激控制模塊與微處理器控制電路連接，用以根據接收到的反饋刺激控制信號向肌電傳感器發出反饋刺激電流；電源管理模塊分別與肌電傳感器、肌力傳感器、肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊連接，用以提供電力。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌電肌力採集模塊包括肌電信號預處理電路、肌力信號預處理電路和A/D轉換電路，肌電信號預處理電路與肌電傳感器連接，用以對 肌電信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；肌力信號預處理電路與肌力傳感器連接，用以對採集到的肌力信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；A/D轉換電路連接至肌電預處理電路、肌力預處理電路和微處理器控制電路，用以將經預處理後的肌力信號和肌電信號轉換為數位訊號並發送至微處理器控制電路。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該反饋電刺激控制模塊包括刺激電路強度控制電路、刺激開關電路、電刺激與肌電信號切換電路和電刺激與肌力信號切換電路，刺激強度控制電路與微處理器控制電路連接，用以根據反饋刺激控制信號向刺激開關電路輸出相應強度的刺激電流，刺激開關電路根據接收到的刺激電流啟動電刺激與肌電信號切換電路或電刺激與肌力信號切換電路，向肌電傳感器的電極頭輸出反饋刺激電流。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該微處理器控制電路採用C8051R)60微處理器。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌力傳感器採用抓握釋放壓力傳感器。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌力傳感器的測量範圍為0 50Kg ;採樣頻率為100Hz。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌電傳感器採用電極線傳感器。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌電傳感器的電流刺激強度為0 IOOmA ；電流刺激脈寬為50 i! S 500 i! S可調；電流刺激頻率為IHZ 160HZ可調。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該肌電信號預處理電路和肌力信號預處理電路均包括一自增益電路，自增益電路包括數字電位器和放大器，數字電位器與放大器連接。依照本實用新型較佳實施例所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，該數字電位器採用AD5160數字電位器，放大器採用TL064放大器。本實用新型採集相關肌肉的原始肌電信號或原始肌力信號，採集的信號達到設定的目標值，肌力傳感器和肌電傳感器停止採集，切換到電刺激模式，由微處理控制電路發出相應的刺激控制信號，發放刺激電流作用於需要治療的肌肉，使肌肉收縮，達到神經肌肉康復治療的目的；採用了自增益放大電路，該電路的引入，使得肌電和肌力採集電路的放大倍數，可以根據前一時刻採集到的肌電信號強度和肌力信號強度自動調節。該實用新型既能通過肌電反饋電刺激模式採集人體淺表肌肉的肌電信號進行肌電反饋電刺激，也能通過肌力反饋電刺激模式採集人體深層肌肉或某些較小肌肉或一個動作的一群肌肉的肌力信號進行肌力反饋電刺激治療，另外，肌力不易受皮膚阻抗、溫度、毛髮和射頻幹擾等因素影響且容易讀懂，打破了肌電採集的局限性，適用範圍廣、使用方便。

圖I為本實用新型可攜式多生理參數反饋生物刺激儀的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例的結構原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖，具體說明本實用新型。請參閱圖I與圖2，一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，包括便攜終端I、肌電傳感器2、肌力傳感器3和電源管理模塊4。肌電傳感器2上設置有電極頭用以採集肌電信號並輸出電刺激，肌力傳感器3用以採集肌力信號，便攜終端I分別與肌電傳感器2和肌力傳感器3連接，用以接收肌電傳感器2和肌力傳感器3採集的肌電信號和肌力信號並進行相應的處理後向肌電傳感器2輸出反饋刺激電流。便攜終端I進一步包括肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊。肌電肌力採集模塊分別與肌電傳感器2和肌力傳感器3連接，用以接收肌電信號和肌力信號，並將接收到的數據發送至微處理器控制模塊，微處理器控制模塊進一步包括微處理器控制電路14和核心板15，微處理器控制電路14與肌電肌力採集模塊連接，用以對接收到的數據進行算法處理後發送至核心板15並根據核心板15返回的刺激參數向反饋點刺激控制模塊發出反饋刺激控制信號，核心板15與微處理器控制電路14連接，用以對接收到的數據進行判斷並根據判斷結果發送刺激參數至微處理器控制電路14 ;反饋電刺激控制模塊與微處理器控制電路14連接，用以根據接收到的反饋刺激控制信號向肌電傳感器2發出反饋刺激電流；電源管理模塊4分別與肌電傳感器2、肌力傳感器3、肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊連接，用以提供電力。肌電肌力採集模塊包括肌電信號預處理電路11、肌力信號預處理電路12和A/D轉換電路13，肌電信號預處理電路11與肌電傳感器2連接，用以對肌電信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；肌力信號預處理電路12與肌力傳感器3連接，用以對採集到的肌力信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；A/D轉換電路13連接至肌電預處理電路11、肌力預處理電路12和微處理器控制電路14，用以將經預處理後的肌力信號和肌電信號轉換為數位訊號並發送至微處理器控制電路14。反饋電刺激控制模塊包括刺激電路強度控制電路16、刺激開關電路17、電刺激與肌電信號切換電路18和電刺激與肌力信號切換電路19，刺激強度控制電路16與微處理器控制電路14連接，用以根據反饋刺激控制信號向刺激開關電路17輸出相應強度的刺激電流，刺激開關電路17根據接收到的刺激電流啟動電刺激與肌電信號切換電路18或電刺激與肌力信號切換電路19，向肌電傳感器2的電極頭輸出反饋刺激電流。進一步地，肌電信號預處理電路11和肌力信號預處理電路12均包括一自增益電路，自增益電路包括數字電位器和放大器，數字電位器與放大器連接。電刺激與肌電信號切換電路18和電刺激與肌力信號切換電路19均包括繼電器，其中，繼電器包括三對觸點和兩組線圈；三對觸點中，其中一對觸點為動觸點，另兩對觸點為靜觸點。[0024]更具體地，微處理器控制電路採用C8051F060微處理器。肌力傳感器採用抓握釋放壓力傳感器，其測量範圍為0 60Kg ;測量誤差不大於I 採樣精度為16bit ;採樣頻率為100Hz。肌電傳感器採用電極線傳感器，包括電極頭和尾端的電極線正極、負極和地線，電極頭採用六芯插頭，可採集肌電信號和用於電刺激輸出。電流刺激強度為0 100mA，設置解析度為1mA，誤差彡±10% (負載阻抗為IK Q );電流刺激脈寬為50118 500118可調，誤差彡±10%;電流刺激頻率為IHZ 160HZ可調，誤差彡±5%。數字電位器採用AD5160數字電位器，放大器採用TL064放大器。繼電器採用繼電器TYCO。使用時，用手握住抓握釋放傳感器，抓握釋放傳感器測得的壓力數據通過電極線傳輸給便攜終端，便攜終端採集的抓握釋放的壓力數據達到了設定的閾值，就給予電刺激。抓握釋放裝置的外形與患者抓握日常用品保持一致，較好的擬合了患者的手部狀態，使其有較好的舒適度；改良了訓練方式，使患者訓練的積極性提高，訓練效果更好。以下結合圖2分別對本實用新型可攜式多生理參數反饋生物刺激儀的肌電採集電刺激反饋訓練和肌力採集電刺激反饋訓練的過程加以說明。肌電傳感器2採集相關肌肉的原始肌電信號，進入肌電信號預處理電路11，肌電信號預處理電路11對肌電信號作放大、低通濾波、50Hz工頻陷波和電平轉換處理，處理過的信號，經A/D轉換電路13轉換為數位訊號後，進入微處理器控制電路14，微處理器控制電路14對信號作算法處理，處理得到的數據通過微處理器與上位機之間的串口通信電路傳輸給核心板15 ;核心板15通過對肌電數據進行判斷，然後發送相關的刺激參數給微處理器控制電路14，微處理器控制電路14根據接收到的刺激參數(刺激脈衝寬度、刺激電路強度等)向刺激電路強度控制電路16發出相應的反饋刺激控制信號，刺激強度控制電路16根據反饋刺激控制信號向刺激開關電路17輸出相應強度的刺激電流，刺激開關電路17根據接收到的刺激電流啟動電刺激與肌電信號切換電路18，向肌電傳感器2的電極頭輸出反饋刺激電流，最後由肌電傳感器2的電極頭髮放刺激電流作用於需要治療的肌肉，達到神經肌肉康復治療的目的。肌力傳感器3採集相關肌肉的原始肌力信號，進入肌力信號預處理電路12，肌力信號預處理電路12對肌力信號作放大、低通濾波、50Hz工頻陷波和電平轉換處理，處理過的信號，經A/D轉換電路13轉換為數位訊號後，進入微處理器控制電路14，微處理器控制電路14對信號作算法處理，處理得到的數據通過微處理器與上位機之間的串口通信電路傳輸給核心板15 ;核心板15通過對肌力數據進行判斷，然後發送相關的刺激參數給微處理器控制電路14，微處理器控制電路14根據接收到的刺激參數(刺激脈衝寬度、刺激電路強度等)向刺激電路強度控制電路16發出相應的反饋刺激控制信號，刺激強度控制電路16根據反饋刺激控制信號向刺激開關電路17輸出相應強度的刺激電流，刺激開關電路17根據接收到的刺激電流啟動電刺激與肌力信號切換電路19，向肌電傳感器2的電極頭輸出反饋刺激電流，最後由肌電傳感器2的電極頭髮放刺激電流作用於需要治療的肌肉，達到神經肌肉康復治療的目的。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施實例而已，並非對本實用新型做任何形式上的限制，任何未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍。
權利要求1.一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，包括便攜終端、肌電傳感器、肌力傳感器和電源管理模塊，所述肌電傳感器上設置有電極頭用以採集肌電信號並輸出電刺激，所述肌力傳感器用以採集肌力信號，所述便攜終端分別與所述肌電傳感器和肌力傳感器連接，用以接收肌電傳感器和肌力傳感器採集的肌電信號和肌力信號並進行相應的處理後向所述肌電傳感器輸出反饋刺激電流，其進一步包括肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊，所述肌電肌力採集模塊分別與所述肌電傳感器和肌力傳感器連接，用以接收肌電信號和肌力信號，並將接收到的數據發送至微處理器控制模塊，所述微處理器控制模塊進一步包括微處理器控制電路和核心板，所述微處理器控制電路與所述肌電肌力採集模塊連接，用以對接收到的數據進行算法處理後發送至所述核心板並根據核心板返回的刺激參數向所述反饋點刺激控制模塊發出反饋刺激控制信號，所述核心板與所述微處理器控制電路連接，用以對接收到的數據進行判斷並根據判斷結果發送刺激參數至微處理器控制電路；所述反饋電刺激控制模塊與所述微處理器控制電路連接，用以根據接收到的反饋刺激控制信號向所述肌電傳感器發出反饋刺激電流；所述電源管理模塊分別與所述肌電傳感器、肌力傳感器、肌電肌力採集模塊、微處理器控制模塊和反饋電刺激控制模塊連接，用以提供電力。
2.如權利要求I所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌電肌·力採集模塊包括肌電信號預處理電路、肌力信號預處理電路和A/D轉換電路，所述肌電信號預處理電路與所述肌電傳感器連接，用以對肌電信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；所述肌力信號預處理電路與所述肌力傳感器連接，用以對採集到的肌力信號進行放大、低通濾波和電平轉換處理；所述A/D轉換電路連接至所述肌電預處理電路、肌力預處理電路和微處理器控制電路，用以將經預處理後的肌力信號和肌電信號轉換為數位訊號並發送至所述微處理器控制電路。
3.如權利要求I所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述反饋電刺激控制模塊包括刺激電路強度控制電路、刺激開關電路、電刺激與肌電信號切換電路和電刺激與肌力信號切換電路，所述刺激強度控制電路與所述微處理器控制電路連接，用以根據反饋刺激控制信號向所述刺激開關電路輸出相應強度的刺激電流，所述刺激開關電路根據接收到的刺激電流啟動電刺激與肌電信號切換電路或電刺激與肌力信號切換電路，向所述肌電傳感器的電極頭輸出反饋刺激電流。
4.如權利要求I所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述微處理器控制電路採用C8051F060微處理器。
5.如權利要求I所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌力傳感器採用抓握釋放壓力傳感器。
6.如權利要求I或5所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌力傳感器的測量範圍為O 50Kg ;採樣頻率為100Hz。
7.如權利要求I所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌電傳感器採用電極線傳感器。
8.如權利要求I或7所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌電傳感器的電流刺激強度為O IOOmA ；電流刺激脈寬為50 μ s 500 μ s可調；電流刺激頻率為IHZ 160ΗΖ可調。
9.如權利要求2所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述肌電信號預處理電路和肌力信號預處理電路均包括一自增益電路，所述自增益電路包括數字電位器和放大器，所述數字電位器與所述放大器連接。
10.如權利要求9所述的可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，其特徵在於，所述數字電位器採用AD5160數字電位器，所述放大器採用TL064放大器。
專利摘要本實用新型涉及一種可攜式多生理參數反饋生物刺激儀，包括便攜終端、肌電傳感器和肌力傳感器，肌電傳感器上設置有電極頭用以採集肌電信號並輸出電刺激，肌力傳感器用以採集肌力信號，便攜終端分別與肌電傳感器和肌力傳感器連接，用以接收肌電傳感器和肌力傳感器採集的肌電信號和肌力信號並進行相應的處理後向肌電傳感器輸出反饋刺激電流。本實用新型既能通過肌電反饋電刺激模式採集人體淺表肌肉的肌電信號進行肌電反饋電刺激，也能通過肌力反饋電刺激模式採集人體深層肌肉或某些較小肌肉或一個動作的一群肌肉的肌力信號進行肌力反饋電刺激治療，另外，肌力不易受幹擾因素影響且容易讀懂，打破了肌電採集的局限性，適用範圍廣、使用方便。
文檔編號A61N1/36GK202751692SQ201220155809
公開日2013年2月27日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者楊武慶, 李超, 劉慶廣 申請人:上海諾誠電氣有限公司