一種可穿戴式低頻脈衝治療設備的製作方法

2023-05-18 18:53:11 1

本實用新型涉及醫療器械領域，具體涉及一種可穿戴式低頻脈衝治療設備。

背景技術：

低頻脈衝可以用於肌肉疲勞和疼痛的治療，採用TENS(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulatior)療法(經皮神經電刺激療法)能夠有效緩解人體肌肉的疲勞和疼痛。

現有的低頻脈衝治療儀大都採用傳統的手提式或手持式，使用時並不方便，並且沒有無線通信接口，不支持外部設備的直接控制。另外，現有的低頻脈衝治療儀也沒有考慮到對治療結果的評價，無法得知治療前後的肌肉緩解程度以及治療方案的合理性。

技術實現要素：

針對現有低頻脈衝治療儀中的不足，本實用新型的目的在於提供一種可穿戴式低頻脈衝治療設備，其支持外部設備的直接控制，能夠有效評價治療結果，並且攜帶和使用方便。

為實現上述目的，本實用新型提供以下技術方案：

一種可穿戴式低頻脈衝治療設備，所述可穿戴式低頻脈衝治療設備包括控制模塊以及與所述控制模塊連接的電極片，其中，所述控制模塊包括：控制器；脈衝電路，其通過所述電極片向要治療的部位輸出脈衝；肌電信號採集電路，其通過所述電極片從要治療的部位採集肌電信號；以及六軸加速度傳感器，其測量要治療的部位的運動狀態；所述控制器對所述脈衝電路輸出的脈衝進行控制，並對所述肌電信號採集電路採集的肌電信號以及所述六軸加速度傳感器測量的測量值進行處理。

進一步地，所述控制模塊還包括無線通信模塊，所述無線通信模塊與外部設備進行通信。

進一步地，所述控制模塊中的控制器與所述無線通信模塊一體化，所述無線通信模塊是藍牙通信模塊。

進一步地，所述電極片的正面布置有用於採集肌電信號的觸點和用於發射脈衝的觸點，並且所述電極片的背面包括用於採集肌電信號的區域和用於發射脈衝的區域，所述用於採集肌電信號的觸點對應於所述用於採集肌電信號的區域，所述用於發射脈衝的觸點對應於所述用於發射脈衝的區域，其中，所述脈衝電路通過所述用於發射脈衝的觸點以及所述用於發射脈衝的區域向要治療的部位輸出脈衝，並且其中，所述肌電信號採集電路通過所述用於採集肌電信號的觸點以及所述用於採集肌電信號的區域從要治療的部位採集肌電信號。

進一步地，所述電極片覆蓋有電極片保護膜，並且所述電極片為PET電極片，所述用於採集肌電信號的觸點和所述用於發射脈衝的觸點為紐扣式連接器觸點，所述用於採集肌電信號的區域和所述用於發射脈衝的區域上布置有醫學導電凝膠。

進一步地，所述脈衝電路發射頻率在2-160Hz範圍內，脈衝寬度在9-350us之間的雙向方波電波。

進一步地，所述肌電信號採集電路包括肌電信號採集傳感器、模數轉換器以及放大電路，其中，所述肌電信號採集傳感器收集肌電信號；所述模數轉換器將收集到的肌電信號轉換為數位訊號；所述放大電路對轉換後的數位訊號進行調整、放大以及濾波處理。

進一步地，所述控制模塊的側邊設有第一按鍵和第二按鍵，通過第一按鍵和第二按鍵分別控制開機和關機，並且調節脈衝強度。

進一步地，所述控制模塊配設有指示所述可穿戴式低頻脈衝治療設備的狀態的指示燈。

本實用新型的有益效果在於：

本實用新型採用了可穿戴式結構，攜帶和使用時非常方便；並且具有藍牙等無線傳輸通道，可以通過手機等外部設備進行操控；此外，本實用新型還引入了肌電信號傳感器和六軸加速度傳感器，可以通過採集多維數據來評價低頻脈衝的治療結果，進而給使用者提供更好的治療方案。

附圖說明

圖1A為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的整體示意圖；

圖1B為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的正視圖；

圖1C為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的側視圖；

圖2為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的結構框圖；

圖3為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的整體示意圖；

圖4為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的正視圖；

圖5為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的側視圖；

圖6為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的俯視圖；

圖7為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的後視圖；

圖8為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的電極片的正面示意圖；

圖9為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的電極片的背面示意圖。

其中，附圖標記如下：

1 控制模塊；

2 電極片；

3 電極片保護膜；

4 第一按鍵；

5 第二按鍵。

具體實施方式

下面，參照附圖，通過具體實施例對本實用新型做進一步地詳細說明。以下實施例僅是示例性的，並且決不旨在限制本實用新型。

圖1A至圖1C為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的整體示意圖、正視圖及側視圖。本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備可以用作智能緩痛貼。

如圖1A所示，本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備包括控制模塊1和電極片2，控制模塊1與電極片2例如通過紐扣式的形式連接。

圖2為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的結構框圖。如圖2所示，所述控制模塊1包括控制器101、脈衝電路102、肌電信號採集電路103、六軸加速度傳感器104，上述各部件通過總線105連接。所述電極片2覆蓋有電極片保護膜3。

此外，圖3至圖7分別示出了本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的控制模塊的整體示意圖、正視圖、側視圖、俯視圖和後視圖。

優選地，本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備中的控制模塊1還可以包括無線通信模塊，所述無線通信模塊可以是藍牙通信模塊。

所述控制器101整體地控制本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備。具體而言，所述控制器101控制脈衝電路102輸出相應的治療脈衝，並對肌電信號採集電路103和六軸加速度傳感器104採集到的信號進行處理，根據控制器101的處理結果可以對治療結果進行評價。另外，所述控制器101可以與所述無線通信模塊一體化，例如控制器101可以採用低功耗內核和藍牙一體化的CPU，通過藍牙通信來實現無線通信。由此，經由無線通信通道，可以通過外部設備來對本實用新型的設備進行操控。例如，可以在諸如手機等的可攜式終端中安裝相應的APP，通過APP來對本實用新型的設備進行控制，例如控制設備所發射的脈衝的頻率、寬度及波形等。

所述脈衝電路102發射頻率在2-160Hz範圍內，脈衝寬度在9-350us之間的雙向方波電波。一定的低頻脈衝電刺激，可以激活腦內的嗎啡多肽能神經元，引起內源性嗎啡樣多肽的釋放而產生鎮痛效果。

所述肌電信號採集電路103通過電極片1採集待治療部位的肌電信號，並將處理後的肌電信號輸出到控制器101。所述肌電信號採集電路103包括肌電信號採集傳感器、模數轉換器以及放大電路。所述肌電信號採集傳感器收集肌電信號，具體地，收集人體皮膚表面的肌電靜息電壓。由於人體皮膚表面的肌電靜息電壓十分微弱，為uV級別，此信號為模擬信號，所以需要轉換為數位訊號才能作為控制器101可處理的信號和數據。所述模數轉換器將收集到的肌電信號轉換為數位訊號，具體地，可採用高速模擬信號轉數位訊號晶片(例如AD8221)。所述放大電路對數位訊號進行調整、放大以及濾波處理。肌電信號的大小取決於所測量的肌肉的活動量。根據肌肉的活動量的大小即可評價治療前後的肌肉緩解程度。

所述六軸加速度傳感器104測量要治療的部位的運動狀態，例如可以測量肌肉在三維笛卡爾坐標系中的三個軸(即，X軸、Y軸、Z軸)上的加速度和角速度，並且將測量到的測量值輸出到控制器101。加速度和角速度一方面可以表徵人體動態動作和行為隨時間變化的速度和空間運動軌跡，另一方面可以表徵人體靜態行為和動作相對於參考平面的角度傾斜程度。通過用戶在同一個示範動作下測量疲勞狀態下的動作的速率和角度，以與標準無疲勞疼痛狀態下的動作的速率和角度的數值進行比較，來判斷治療前後的改善情況。

如圖8和圖9所示，分別為本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備的電極片2的正面示意圖和背面示意圖。電極片2的正面(與控制模塊1連接的面)布置有採集肌電信號的觸點和發射脈衝的觸點，並且電極片2的背面(與要治療部位接觸的面)包括採集肌電信號的區域和發射脈衝的區域，採集肌電信號的觸點對應於採集肌電信號的區域，發射脈衝的觸點對應於發射脈衝的區域，採集肌電信號的區域和發射脈衝的區域上布置有醫學導電凝膠。在本實施例中，所述電極片2為長方形的4觸點PET電極片，具體如圖8所示，在電極片2中，電極片2的正面布置有2個採集肌電信號的觸點A和B，為紐扣式連接器觸點，這兩個觸點對應於圖9中的兩塊圓形的醫學導電凝膠，使用時醫學導電凝膠與人體皮膚貼合，此區域用於採集肌電信號；電極片2的正面還布置有2個發射脈衝的觸點C和D，為紐扣式連接器觸點，這兩個觸點對應於圖9中的兩塊帶圓角的方形的醫學導電凝膠，使用時醫學導電凝膠與人體皮膚貼合，此區域為用於發射脈衝的區域並且所覆蓋的肌肉麵積為有效治療面積。其中，採集肌電信號的觸點和發射脈衝的觸點，以及採集肌電信號的區域和發射脈衝的區域不限於上面具體描述的數量，並且可以是其他數量。電極片2具有極小的導電電阻，導電性能良好，並且能夠更好地貼合人體皮膚和肌肉紋理，確保本實用新型的設備與人體的貼合性，進而更有效的進行治療和採集信號。

具體來說，其中，所述脈衝電路102通過發射脈衝的觸點以及發射脈衝的區域向要治療的部位輸出脈衝，並且其中，所述肌電信號採集電路103通過採集肌電信號的觸點以及採集肌電信號的區域從要治療的部位採集肌電信號。

另外，如圖1A和圖5所示，所述控制模塊1的側邊還可以設有第一按鍵4和第二按鍵5，通過第一按鍵4和第二按鍵5分別控制開機和關機，並且調節脈衝強度。

另外，如圖6所示，所述控制模塊1還可配設有指示燈，以指示可穿戴式低頻脈衝治療設備的各個狀態。例如，當開機時，指示燈可以點亮；當緩減肌肉疼痛時，指示燈可以頻閃；當關機時，指示燈可以關閉。

綜上可知，本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備體積超小和功耗超低，便攜性和可操作性優越，可廣泛用於緩減肌肉疲勞和肌肉疼痛。

本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備在使用時：

第一，撕下電極片保護膜3，將可穿戴式低頻脈衝治療設備貼於要治療的部位；

第二，長按第一按鍵4開機，當本實用新型的設備處於開機狀態時，打開外部設備(如手機等可攜式終端)中安裝的APP，設備會自動通過無線通信模塊與外部設備建立連接，處於通過外部設備來進行控制的狀態；

第三，通過APP自動或手動控制脈衝發射的強度，持續20～30分鐘；在此期間，控制器101控制脈衝電路102輸出相應的脈衝；肌電信號採集電路103採集肌電信號，並將處理後的肌電信號輸出到控制器101；六軸加速度傳感器104測量肌肉在三維笛卡爾坐標系中的三個軸上的加速度和角速度，並且將測量到的測量值輸出到控制器101；控制器101對接收到的信號進行處理，用於後續評價；

第四，使用完畢，將可穿戴式低頻脈衝治療設備關機。

另外，本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備也可以不連接外部設備，而直接通過第一按鍵4和第二按鍵5對脈衝強度進行增大和減弱的調節。

在使用過程中，通過採集到的數據可以有效評價治療前後的肌肉緩解程度以及治療方案的合理性。

本實用新型的可穿戴式低頻脈衝治療設備在對治療結果進行評價時：當肌肉收縮產生長度的縮短和張力的增加時，神經肌肉通過運動單元的募集以及運動單元的發放率調製這兩種機制進行控制。肌細胞在靜息環境時保持相對穩定狀態，其靜息電位約為10-100uV，此時稱為極化狀態。當肌細胞受刺激產生興奮時，該細胞膜靜息電位受到附近鈉鉀離子的跨膜運動影響造成離子變化，產生終板電位。通過肌電信號採集電路103採集肌電信號，其表現肌肉興奮的強度，也就是終板電位的幅度，進而來判別肌肉在疲勞疼痛狀態和治療後放鬆兩種狀態下的發力程度，作為評價治療結果的依據之一。又根據六軸加速度傳感器104通過動作識別，即運動狀態的測量，計算使用者在疲勞疼痛和放鬆兩種狀態下做同一示範動作下的動作速率和動作幅度，來輔助肌電信號一起判斷治療結果。

雖然參照示例性實施例對本實用新型進行了描述，但是應當理解，本實用新型不限於所公開的示例性實施例。應當對所附權利要求的範圍給予最寬的解釋，以使其涵蓋所有這些變型例以及等同的結構和功能。