一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置制造方法及图纸

技术编号:16392262 阅读:85 留言:0更新日期:2017-10-17 15:41
一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置,涉及医疗器械领域,包括肌电信号采集/电刺激输出仪、上位机、信号采集/输出部件,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述上位机通信连接,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述信号采集/输出部件通过电线连接,所述信号采集/输出部件连接到人体;该装置通过集成肌电诊断与电刺激治疗形成闭环控制,以得到肌电诊断与电刺激电极分时共用配合度高,兼容性好,便携易用的电刺激装置,临床上达到主动康复,精确定位与诊断以及靶向刺激治疗的目的。

A multichannel electrical stimulation device based on EMG feedback

A multi channel electrical stimulation device based on EMG feedback, relates to the medical instrument field, including the EMG signal acquisition / stimulation output device, computer, signal acquisition and output components, the EMG signal acquisition / stimulation output instrument and the PC communication connection, the EMG signal acquisition / output electrical stimulation instrument and the signal acquisition / output unit connected by an electric wire, wherein the signal acquisition / output part is connected to the human body; the device through the integrated EMG diagnosis and electrical stimulation treatment to form a closed-loop control, in order to get the diagnosis and EMG electrical stimulation electrodes were used with high, good compatibility, easy to use portable electrical stimulation device. To take the initiative to clinical rehabilitation, to accurate positioning and diagnosis and targeted stimulation treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置
本专利技术涉及医疗器械领域,尤其是一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置。
技术介绍
肌电图(electromyography,英文简称EMG),应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动,及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。通过此检查能够确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。针对人体的电刺激是指利用一定强度的低频脉冲电流,通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉,最早被应用于矫正偏瘫患者的足下垂步态。随着技术和研究的发展,从初期以改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能为目的功能性电刺激,逐步延伸出缓解疼痛、人体感觉再现应用。在假肢领域,电刺激反馈能够提高病人对假肢的本体感受。在康复医疗领域,肌电诊断与电刺激治疗已在肢体功能康复治疗中得到广泛的应用,但多数情况下都是两者独立使用,兼容性差,通道数低,肌电与电刺激电极不统一,且设备笨重,实际使用中带来诸多不便,无法或难以实时根据患侧肌肉状态调控电刺激治疗输出实现主动康复,无法实现精准定位病态肌群和靶向刺激增强达到精准康复治疗。因此,一种真正意义上的肌电检测与电刺激输出软硬件兼容集成,具备友好交互界面的便携闭环系统的研发具有很大的商业价值与应用潜力。基于以上问题,本专利技术提出一种基于肌电反馈的多通道功能性电刺激系统。其将电刺激与肌电检测软硬件集成形成闭环控制系统,电刺激输出基于相应肌肉肌电信号的检测分析反馈,肌电与电刺激电极共用,交互界面友好,便携且易用,临床使用上达到主动康复,精确定位与诊断以及靶向刺激治疗的目的。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷,本专利技术所要解决的技术问题是肌电诊断与电刺激治疗独立使用,兼容性差,无法或难以实时根据患侧肌肉状态调控电刺激治疗输出实现主动康复,通道数低,肌电与电刺激电极不统一,无法实现精准定位病态肌群和靶向刺激增强,且设备笨重;通过集成肌电诊断与电刺激治疗形成闭环控制,以得到肌电诊断与电刺激电极分时共用配合度高,兼容性好,便携易用的电刺激装置,临床上达到主动康复,精确定位与诊断以及靶向刺激治疗的目的。基于以上技术问题,本专利技术提出一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置,包括肌电信号采集/电刺激输出仪、上位机、信号采集/输出部件,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述上位机通信连接,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述信号采集/输出部件通过电线连接,所述信号采集/输出部件连接到人体;基于肌电反馈的多通道电刺激装置是将多通道肌电检测与多通道电刺激相结合的闭环控制系统,该系统有机的将肌电采集信号与电刺激信号相结合,实现生物反馈与电刺激输出的闭环控制。进一步地,所述肌电信号采集/电刺激输出仪包括模式切换电路、多通道肌电采集电路、多通道电刺激输出电路和主控芯片电路,所述模式切换电路与所述多通道肌电采集电路和所述多通道电刺激输出电路连接,所述多通道肌电采集电路和所述多通道电刺激输出电路与所述主控芯片电路连接。进一步地,所述肌电信号采集/电刺激输出仪还包括通信接口电路和电源管理电路,所述主控芯片电路与所述通信接口电路连接,所述电源管理电路分别与所述模式切换电路、所述多通道肌电采集电路、所述多通道电刺激输出电路、所述主控芯片电路和所述通信接口电路连接。进一步地,所述模式切换电路用于实现所述肌电信号采集/电刺激输出仪工作模式在肌电采集模式与电刺激输出模式之间切换,使肌电采集与电刺激输出分时进行,所述模式切换电路将所述信号采集/输出部件获取的肌电信号传输至多通道肌电采集电路,或所述模式切换电路将多通道电刺激输出电路输出的电刺激信号传输至所述信号采集/输出部件实现电刺激。进一步地,多通道肌电采集电路由预处理电路和单片机模数转换器ADC采样组成,预处理电路由16个预处理电路模块组成,能够同时处理16通道的原始肌电数据,每个预处理电路模块对应一个通道的肌电数据;所述多通道肌电采集电路与所述信号采集/输出部件通过所述模式切换电路连接,所述多通道肌电采集电路在肌电采集模式下通过电子开关模块的控制能够实现16通道的肌电信号采集,所述多通道肌电采集电路用于对原始肌电信号的预处理以及将处理后的肌电信号传输给所述主控芯片电路进行模数转换器(ADC,analogtodigitalconverter)采样。进一步地,对原始肌电信号的预处理步骤为:在预处理模块中所述原始肌电信号依次经过低通滤波、仪表放大器、带通滤波、陷波滤波、主放大器和电位提升。进一步地,所述多通道电刺激输出电路包括高压升压模块、同相比例放大模块、电子开关模块、安全保护模块以及基于光耦、运算放大器与功率MOS管的恒流源刺激电流波形发生模块,所述基于光耦、运算放大器与功率MOS管的恒流源刺激电流波形发生模块分别与所述高压升压模块、所述同相比例放大模块和所述安全保护模块连接,所述安全保护模块与所述电子开关模块连接;所述多通道电刺激输出电路在电刺激模式下通过电子开关模块的控制能够实现16通道刺激电流的分时输出。多通道电刺激输出电路通过信号采集/输出部件的电极将电刺激电流作用于人体,使人产生触觉或与本体感类似的感觉,还能够用于刺激肌肉收缩以完成相应的运动或康复治疗;电刺激输出的形式为频率与脉宽可调的正负双相脉冲方波电流或单相脉冲方波电流,电流大小在几毫安到上百毫安范围可调;电流刺激形式为正负双相脉冲方波时,单个周期刺激脉冲方波包括一定脉宽与幅值的正负两部分方波,能够有效防止电荷在刺激对象皮肤上的积累引起的不适;具体刺激频率与脉宽以及刺激电流的大小根据设计的刺激模式可通过上位机软件给出,根据刺激模式的不同配置电极位置、刺激通道数量、刺激电流强度、刺激脉冲脉宽、单通道刺激时间以及两个相邻通道间的刺激时间间隔。进一步地,所述主控芯片电路包括STM32主控芯片和外围电路,所述主控芯片电路在肌电采集模式下将多通道肌电采集电路采集所述的肌电信号通过模数转换器采集并传输到通信接口电路,再通过所述通信接口电路传输到所述上位机;所述主控芯片电路通过通信接口电路接收来自上位机的控制指令;所述主控芯片电路控制所述模式切换电路进行肌电采集模式与电刺激模式切换;所述主控芯片电路还控制所述多通道电刺激输出电路在通道中输出一定波形刺激电流。进一步地,所述通信接口电路通信连接所述主控芯片电路和所述上位机,所述通信连接方式为有线连接或无线蓝牙连接。进一步地,所述上位机的软件是人机交互界面,所述上位机的能够对采集的肌电信号进行分析处理与存储,如对肌电信号特征提取与分类识别;所述上位机根据对采集的所述肌电信号的处理结果结合数据库自动或人为配置生成相应的刺激模式并发送命令控制所述肌电信号采集/电刺激输出仪实现电刺激输出;或者所述上位机的不依靠所述肌电信号的分析结果人为配置生成相应的刺激模式并发送命令控制所述肌电信号采集/电刺激输出仪实现电刺激输出,仅作为控制电刺激输出的上位机软件。进一步地,所述信号采集/输出部件是直接与人体接触的部分,起到传递肌电信号或电刺激电流的作用;所述采集/输出部件由电极和袖套组成,每两个电极组成一个肌电信号采集通道或电刺激输出通道;所述采集/输出部件用于上臂肌电采集或电刺激输出,在仅用于上臂肌电采集时使用干电极,在用于肌电采集与电刺激输出时采集/输出部件使用湿电极。进本文档来自技高网...
一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置

【技术保护点】
一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,包括肌电信号采集/电刺激输出仪、上位机、信号采集/输出部件,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述上位机通信连接,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述信号采集/输出部件通过电线连接,所述信号采集/输出部件连接到人体。

【技术特征摘要】
1.一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,包括肌电信号采集/电刺激输出仪、上位机、信号采集/输出部件,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述上位机通信连接,所述肌电信号采集/电刺激输出仪和所述信号采集/输出部件通过电线连接,所述信号采集/输出部件连接到人体。2.如权利要求1所述的基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,所述肌电信号采集/电刺激输出仪包括模式切换电路、多通道肌电采集电路、多通道电刺激输出电路和主控芯片电路,所述模式切换电路与所述多通道肌电采集电路和所述多通道电刺激输出电路连接,所述多通道肌电采集电路和所述多通道电刺激输出电路与所述主控芯片电路连接。3.如权利要求2所述的基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,所述肌电信号采集/电刺激输出仪还包括通信接口电路和电源管理电路,所述主控芯片电路与所述通信接口电路连接,所述电源管理电路分别与所述模式切换电路、所述多通道肌电采集电路、所述多通道电刺激输出电路、所述主控芯片电路和所述通信接口电路连接。4.如权利要求3所述的基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,所述模式切换电路将所述信号采集/输出部件获取的肌电信号传输至多通道肌电采集电路,或所述模式切换电路将多通道电刺激输出电路输出的电刺激信号传输至所述信号采集/输出部件实现电刺激。5.如权利要求4所述的基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,所述多通道肌电采集电路与所述信号采集/输出部件通过所述模式切换电路连接,所述多通道肌电采集电路在肌电采集模式下通过电子开关模块的控制能够实现16通道的肌电信号采集,所述多通道肌电采集电路用于对原始肌电信号的预处理以及将处理后的肌电信号传输给所述主控芯片电路进行模数转换器采样。6.如权利要求5所述的基于肌电反馈的多通道电刺激装置,其特征在于,对原始肌电信号的预处理步骤为:...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘洪海周宇方银锋朱向阳
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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