可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统技术方案

本实用公开了一种可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统，包括刺激器和与刺激器通信的移动终端单元，MCU逻辑控制单元控制锂电池单元的充放电，控制非易失性存储单元进行信息存储，控制温度测量单元进行刺激部位的体表温度检测，控制状态指示灯的指示，控制低功耗蓝牙单元进行无线通信，控制按键交互单元进行交互，控制DAC单元产生特定模拟电压，控制高压BOOST电路开启或关闭，间接控制恒流源电路开启或关闭、波形调制电路和通过电极连接单元输出，并对刺激部位体表阻抗测定及过流过载保护。本实用刺激电流流经三阴交穴位和胫后神经，从而在脊髓的神经间产生电脉冲，改善患者的逼尿肌收缩及膀胱充盈感，进而达到治疗、改善OAB症状。

Wearable wireless intelligent electrical stimulation system of posterior tibial nerve

【技术实现步骤摘要】
可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统
本实用属于医疗电子领域，涉及一种可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统。
技术介绍
膀胱过度活动症(OveractiveBladder,OAB)被国际尿控学会定义为一种以尿急为特征的症候群，常伴有尿频和夜尿症状，伴或不伴有急迫性尿失禁，没有尿路感染或其他明确的病理改变。OAB在尿动力学上可表现为逼尿肌过度活动，也可为其他形式的尿道-膀胱功能障碍。OAB的发病机制较为复杂，排尿过程受高级神经中枢(如大脑皮层、脑桥、脊髓)与外周神经系统(自主神经、躯体神经)控制，下尿路感觉神经也参与排尿调控。以上任何部位功能异常都有可能引起OAB，不同的病理生理机制可能导致相似症状。OAB的共性包括少量充盈时膀胱内压上升明显、逼尿肌自主活动增强、强直性收缩、对刺激反应阈值降低、平滑肌细胞超微结构改变等。OAB使患者社交活动、出行、睡眠质量等受影响，严重降低了患者的生活质量，且病程较长持续花费较高。当前，针对膀胱过度活动症的保守治疗主要包括行为治疗和抗胆碱能药物治疗。抗胆碱能药物通过拮抗M受体抑制储尿期逼尿肌收缩来达到治疗作用，常用的药物有托特罗定、奥昔布宁等。尽管有膀胱训练法和药物治疗等可供选择，但据统计，仍有40％患者无法得到满意的疗效，需寻求微创或外科治疗。因此，有效、便捷的治疗手段能使患者更容易接受。实用内容本实用旨在提供一种刺激电流流经三阴交穴位和胫后神经，从而在脊髓的神经间产生电脉冲，改善患者的逼尿肌收缩及膀胱充盈感，进而达到治疗、改善OAB症状。简单，有效，低成本，微创/无创的神经调节，对于膀胱过度活动症具有较好的疗效。为实现上述目的，本实用的技术方案为：一种可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统，包括刺激器和与刺激器通信的移动终端单元，其中，所述刺激器包括MCU逻辑控制单元、锂电池单元、无线充电单元、USB充电单元、非易失性存储单元、温度测量单元、状态灯指示单元、低功耗蓝牙单元、按键交互单元、高压BOOST电路、负压电路、高压浮地运放电路、恒流源电路、DAC单元、波形调制电路、电极连接单元、阻抗测量单元和过流过载保护电路；所述MCU逻辑控制单元控制锂电池单元的充放电，控制非易失性存储单元进行信息存储，控制温度测量单元进行刺激部位的体表温度检测，控制状态指示灯的指示，控制低功耗蓝牙单元进行无线通信，控制按键交互单元进行交互，控制DAC单元产生特定模拟电压，控制高压BOOST电路开启或关闭，间接控制恒流源电路开启或关闭、波形调制电路和通过电极连接单元输出，并对刺激部位体表阻抗测定及过流过载保护；所述锂电池单元与无线充电单元、USB充电单元和高压BOOST电路分别连接，锂电池单元包括锂电池、电池保护电路及3.3V稳压电路；所述非易失性存储单元用于存储初始刺激方案及每次调整后的刺激参数值，掉电数据保存；所述温度测量单元采集胫后神经表皮电刺激部位的体表温度，和刺激防护及监控无线充电过程中线圈和电池温度；所述状态灯指示单元包括至少两个状态灯，用于指定刺激器功能状态，包括刺激输出状态指示、蓝牙连接状态指示、刺激故障状态指示和电池低压状态指示；所述低功耗蓝牙单元用于刺激器与移动终端单元之间的信息交互；所述移动终端单元与低功耗蓝牙单元连接，建立与刺激器之间的数据收发和信息统计；所述按键交互单元包括至少三个按键，设置在刺激器面板上，进行刺激器参数调控及功能设置；所述高压BOOST电路将锂电池的输出电压升压至36V或以上，为高压浮地运放电路供电；所述负压电路将36V或以上电压降低至5V，为高压浮地运放电路供电；所述高压浮地运放电路为使用高压BOOST电路和负压电路供电的运放电路，运放工作于浮地状态；所述恒流源电路包括多级运放及达林顿结构晶体管，线性可调；所述DAC单元为MCU逻辑控制单元内或外置的DAC电路，提供恒流源电路的参考电压及过流过载保护电路的参考电压；所述波形调制电路将恒流源电路输出的电流信号调整为不同刺激波形，包括正负对称方波、三角波、非对称的指数波；所述电极连接单元包括阴极电极和阳极电极，将波形调制电路的输出波形引导至阴极电极和阳极电极，其中阴极电极作用于胫后神经主干处，阳极电极构成电信号参考回路，和将胫后神经处的体表信号传导至阻抗测量单元；所述阻抗测量单元在电刺激前测量胫后神经位置处的体表阻抗及刺激过程中监控电极连接状况；所述过流过载保护电路监测刺激过程中波形调制电路输出的刺激信号幅度，反馈给MCU逻辑控制单元进行输出调整。优选地，所述无线充电单元采用近距离感应无线充电或场谐振方式对锂电池进行无线充电。优选地，所述USB充电单元与外接医用级电源适配器通过Micro-USB或Mini-USB或TypeC-USB连接至锂电池单元，为锂电池进行充电。优选地，所述低功耗蓝牙单元采用BLE4.0-BLE5.0低功耗蓝牙通信。优选地，所述移动终端单元为运行于Android或IOS系统平台的手机或平板电脑。优选地，所述非易失性存储单元包括EEPROM或FRAM。优选地，所述温度测量单元包括微型热电偶。优选地，所述负压电路包括TLV431芯片。优选地，所述电极连接单元通过按扣结构将输出波形引导至阴极电极和阳极电极。优选地，所述阴极电极为圆形，电流密度小于2mA/cm2。与现有技术相比，本实用的有益效果至少包括：1.体积小，重量轻，佩带美观且方便；2.使用场景丰富灵活，可在办公环境、休息环境、散步等轻运动状态下使用，日常活动不受影响；3.电极连接单元中的凝胶电极采用按扣结构，电极可拆解，可水洗多次使用，为了提高电极连接可靠性，电极连接单元有包含一透明黏胶带，便于将电极及刺激器固定于三阴交穴位处，即使在走路或运动时，刺激器也不易脱落；4.阴极电极为一不锈钢电极，电流密度小于2，不锈钢电极周围的凝胶成分不与刺激器电路连接仅起到固定作用，阳极电极为一整片状，构建电信号流经回路同样电流密度小于2；5.具备无线充电及UBS连接充电，极大丰富用户使用场景；6.刺激器内置BLE4.0-BLE5.0低功耗蓝牙模块，配套的控制APP可运行在具备BLE硬件条件的Android或IOS手机及平板电脑端，同时刺激器选用低功耗逻辑控制器，进一步降低功耗提高锂电池续航能力；7.可测量患者胫后神经表层皮肤电阻抗，为设定刺激电流上限提供参考，同时可通过算法判断电极连接是否可靠，如有脱落会及时提示使用者；8.系统内置多种刺激波形，方波、三角波、正弦波、指数波等，用户可根据自身体验效果自行选择；9.支持定频刺激及变频刺激，变频点及时间间隙可自由配置，如由Freq1—Freq2—Freq3—Freq4—Freq1，为使用者提供更优的治疗效果；10.支持过流过载保护，遇到刺激器故障MCU逻辑控制单元会以最高优先级切断高压BOOST电路及负压电路，切断恒流源电路，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统，其特征在于，包括刺激器和与刺激器通信的移动终端单元，其中，/n所述刺激器包括MCU逻辑控制单元、锂电池单元、无线充电单元、USB充电单元、非易失性存储单元、温度测量单元、状态灯指示单元、低功耗蓝牙单元、按键交互单元、高压BOOST电路、负压电路、高压浮地运放电路、恒流源电路、DAC单元、波形调制电路、电极连接单元、阻抗测量单元和过流过载保护电路；所述MCU逻辑控制单元控制锂电池单元的充放电，控制非易失性存储单元进行信息存储，控制温度测量单元进行刺激部位的体表温度检测，控制状态指示灯的指示，控制低功耗蓝牙单元进行无线通信，控制按键交互单元进行交互，控制DAC单元产生特定模拟电压，控制高压BOOST电路开启或关闭，间接控制恒流源电路开启或关闭、波形调制电路和通过电极连接单元输出，并对刺激部位体表阻抗测定及过流过载保护；/n所述锂电池单元与无线充电单元、USB充电单元和高压BOOST电路分别连接，锂电池单元包括锂电池、电池保护电路及3.3V稳压电路；/n所述非易失性存储单元用于存储初始刺激方案及每次调整后的刺激参数值，掉电数据保存；/n所述温度测量单元采集胫后神经表皮电刺激部位的体表温度，和刺激防护及监控无线充电过程中线圈和电池温度；/n所述状态灯指示单元包括至少两个状态灯，用于指定刺激器功能状态，包括刺激输出状态指示、蓝牙连接状态指示、刺激故障状态指示和电池低压状态指示；/n所述低功耗蓝牙单元用于刺激器与移动终端单元之间的信息交互；/n所述移动终端单元与低功耗蓝牙单元连接，建立与刺激器之间的数据收发和信息统计；/n所述按键交互单元包括至少三个按键，设置在刺激器面板上，进行刺激器参数调控及功能设置；/n所述高压BOOST电路将锂电池的输出电压升压至36V或以上，为高压浮地运放电路供电；/n所述负压电路将36V或以上电压降低至5V，为高压浮地运放电路供电；/n所述高压浮地运放电路为使用高压BOOST电路和负压电路供电的运放电路，运放工作于浮地状态；/n所述恒流源电路包括多级运放及达林顿结构晶体管，线性可调；/n所述DAC单元为MCU逻辑控制单元内或外置的DAC电路，提供恒流源电路的参考电压及过流过载保护电路的参考电压；/n所述波形调制电路将恒流源电路输出的电流信号调整为不同刺激波形，包括正负对称方波、三角波、非对称的指数波；/n所述电极连接单元包括阴极电极和阳极电极，将波形调制电路的输出波形引导至阴极电极和阳极电极，其中阴极电极作用于胫后神经主干处，阳极电极构成电信号参考回路，和将胫后神经处的体表信号传导至阻抗测量单元；/n所述阻抗测量单元在电刺激前测量胫后神经位置处的体表阻抗及刺激过程中监控电极连接状况；/n所述过流过载保护电路监测刺激过程中波形调制电路输出的刺激信号幅度，反馈给MCU逻辑控制单元进行输出调整。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴型无线智能胫后神经电刺激系统，其特征在于，包括刺激器和与刺激器通信的移动终端单元，其中，
所述刺激器包括MCU逻辑控制单元、锂电池单元、无线充电单元、USB充电单元、非易失性存储单元、温度测量单元、状态灯指示单元、低功耗蓝牙单元、按键交互单元、高压BOOST电路、负压电路、高压浮地运放电路、恒流源电路、DAC单元、波形调制电路、电极连接单元、阻抗测量单元和过流过载保护电路；所述MCU逻辑控制单元控制锂电池单元的充放电，控制非易失性存储单元进行信息存储，控制温度测量单元进行刺激部位的体表温度检测，控制状态指示灯的指示，控制低功耗蓝牙单元进行无线通信，控制按键交互单元进行交互，控制DAC单元产生特定模拟电压，控制高压BOOST电路开启或关闭，间接控制恒流源电路开启或关闭、波形调制电路和通过电极连接单元输出，并对刺激部位体表阻抗测定及过流过载保护；
所述锂电池单元与无线充电单元、USB充电单元和高压BOOST电路分别连接，锂电池单元包括锂电池、电池保护电路及3.3V稳压电路；
所述非易失性存储单元用于存储初始刺激方案及每次调整后的刺激参数值，掉电数据保存；
所述温度测量单元采集胫后神经表皮电刺激部位的体表温度，和刺激防护及监控无线充电过程中线圈和电池温度；
所述状态灯指示单元包括至少两个状态灯，用于指定刺激器功能状态，包括刺激输出状态指示、蓝牙连接状态指示、刺激故障状态指示和电池低压状态指示；
所述低功耗蓝牙单元用于刺激器与移动终端单元之间的信息交互；
所述移动终端单元与低功耗蓝牙单元连接，建立与刺激器之间的数据收发和信息统计；
所述按键交互单元包括至少三个按键，设置在刺激器面板上，进行刺激器参数调控及功能设置；
所述高压BOOST电路将锂电池的输出电压升压至36V或以上，为高压浮地运放电路供电；
所述负压电路将36V或以上电压降低至5V，为高压浮地运放电路供电；
所述高压浮地运放电路为使用高压BOOST电路和负压电路供电的运放电路，运放工作于浮地状态；
所述恒流源电路包括多级运放及达林顿结构晶体管，线...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖利民，李浩，金有为，
申请(专利权)人：杭州承诺医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33