肌电反馈式电刺激仪制造技术

本发明专利技术提供了一种肌电反馈式电刺激仪，它包括电源管理模块、微处理器、语音录放控制模块、信号灯控制模块、触控式可编程模块、肌电信号处理及反馈模块、波形调制模块、刺激电流检测及过电流保护模块和波形驱动模块。本发明专利技术应用语音及信号灯作为指导，提示患者主动参与训练，促使患者主动参与康复治疗，并对患者主动诱发的肌电信号进行无创测量、特征值提取，当自发肌电信号达到设定的肌电诱发值时，装置产生电刺激作用于患者肌肉，实现了康复治疗过程的智能化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗器械，尤其涉及一种帮助微弱肌力患者康复的肌电反馈式电 刺激仪。
技术介绍
脑血管病是我国的常见病，在生存的患者中约有70-80%遗留不同程度的功能障 碍，其中最重要包括运动功能的异常。针对脑血管病患者早期出现的运动功能障碍，通过电 刺激治疗装置进行低频电刺激疗法，可以激发肌肉被动有节律收缩，从而加强肌肉血液循 环及营养供应，促进神经兴奋性及运动功能恢复。通过电刺激的方法增强肌力，已有相关专利。如专利200510065043. 9给出了一 种功能电刺激系统及其方法，专利02830155. 2设计了一种便携式电刺激治疗装置，专利 200620039948. 9给出了一种信号式功能性电刺激仪。但这些专利都注重单一的电刺激，没 有引导患者主动参与治疗和训练，易于引起患者的中枢失调，引发拮抗肌的痉挛，导致训练 的失败。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了提供一种能引导患者主动参与治疗和训练的肌电反馈式 电刺激仪。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种肌电反馈式电刺激仪，包括 电源管理模块、微处理器、语音录放控制模块、信号灯控制模块、触控式可编程模块、肌电信 号处理及反馈模块、波形调制模块、刺激电流检测及过电流保护模块和波形驱动模块；电源 管理模块将外接直流稳压电源或电池电压转换为各用电模块所需的电压等级并输出到各 用电模块；微处理器的多个输出端分别连接语音录放控制模块、信号灯控制模块和波形调 制模块的输入端，微处理器还与触控式可编程模块、肌电信号处理及反馈模块和刺激电流 检测及过电流保护模块输入输出双向连接；肌电信号处理及反馈模块的另一输出端连接波 形调制模块的另一输入端；波形调制模块的另一输出端连接刺激电流检测及过电流保护模 块的另一输入端；刺激电流检测及过电流保护模块的另一输出端连接波形驱动模块的输入 端；波形驱动模块设有两个输出通道。所述的肌电信号处理及反馈模块包括肌电拾取电极、信号拾取电路、特征值提取 电路和反馈控制电路；肌电拾取电极的输出端连接信号拾取电路的输入端；信号拾取电路 的输出端连接特征值提取电路的输入端；特征值提取电路的输出端连接微处理器的一个输 入端；反馈控制电路的输入端连接微处理器的一个输出端。所述的肌电拾取电极为三点式拾取电极，其中包括一个参考信号电极。所述的信号拾取电路由前置放大器、高通滤波器、低通滤波器、50Hz陷波器和后级 放大器顺序连接组成，前置放大器的输入端连接肌电拾取电极的输出端，后级放大器的输 出端连接特征值提取电路的输入端。所述的语音录放控制模块录制有不同语种的提示指令，并在治疗过程中由程序自 动控制播放。所述的信号灯控制模块内设有以不同方式闪烁的信号指示灯。本专利技术的肌电反馈式电刺激仪具有以下的优点和和特点1、借助语音和信号灯对患者进行听觉、视觉提示，指导患者按照指令主动参与治 疗，用意识诱发肌电信号，并对运动肌群的电信号进行无创测量、特征值提取，通过将患者 诱发肌电的特征值与预设值进行比较，控制电刺激仪的输出，从而实现了康复治疗的智能 化。2、本专利技术电刺激仪为便携式，有两组独立输出通道，在治疗中能实时监测每个通 道刺激电流的大小，显示在LCD上，若刺激电流过大，可通过微处理器控制单元切断电刺激 仪的输出，并发出警报，提醒医生或患者注意，从而提高使用的安全性。3、可以录制不同语种的提示指令，并由程序自动控制治疗过程中提示指令的播 放，能满足不同国家和不同方言地区的需要；同时，配以不同闪烁方式的信号指示灯，从而 在听觉和视觉上指导患者按操作指令主动参与治疗。4、采用三点式表面肌电拾取电极对患者运动肌群的电信号进行无创拾取，并进行 后续信号处理和特征值提取，通过将患者诱发肌电的特征值与预设值进行比较，由微处理 器控制电刺激仪的输出。预设值可由医生根据患者的实际情况，通过触摸屏人机交互界面 进行调整；或者由仪器进行自适应调整。5、本专利技术设计为触摸屏式人机交互方式，可提供固定处方模式和自由编程模式， 便于医生根据不同病情选用不同的固定处方，或通过触控式人机交互精确设置刺激参数， 控制精度高、灵活性好。同时，可动态地显示电刺激治疗过程中的各种参数，包括治疗周期 的剩余时间、刺激电流大小等。附图说明图1是本专利技术的结构方框图。图2是本专利技术中的肌电信号处理及反馈模块的结构示意图。图3是特征值提取电路的拓扑结构图。图4是语音芯片的SPI通信接口图。具体实施例方式参见图1、图2，本专利技术肌电反馈式电刺激仪，包括电源管理模块1、微处理器2、语 音录放控制模块3、信号灯控制模块4、触控式可编程模块5、肌电信号处理及反馈模块6、波 形调制模块7、刺激电流检测及过电流保护模块8和波形驱动模块9。电源管理模块1将外 接直流稳压电源或电池电压转换为各用电模块所需的电压等级并输出到各用电模块；微处 理器2的多个输出端分别连接语音录放控制模块3、信号灯控制模块4和波形调制模块7的 输入端，微处理器2还与触控式可编程模块5、肌电信号处理及反馈模块6和刺激电流检测 及过电流保护模块8输入输出双向连接。肌电信号处理及反馈模.6的另一输出端连接波 形调制模块7的另一输入端；波形调制模块7的另一输出端连接刺激电流检测及过电流保 护模块8的另一输入端；刺激电流检测及过电流保护模块8的另一输出端连接波形驱动模块9的输入端；波形驱动模块9设有两个输出通道101、102。本专利技术中的肌电信号处理及反馈模块6包括肌电拾取电极61、信号拾取电路62、 特征值提取电路63和反馈控制电路64。其中的肌电拾取电极61为三点式拾取电极，其中 包括一个参考信号电极。信号拾取电路62由前置放大器621、高通滤波器622、低通滤波器 623,50Hz陷波器拟4和后级放大器625顺序连接组成，前置放大器621的输入端连接肌电 拾取电极61的输出端，后级放大器625的输出端连接特征值提取电路63的输入端。特征 值提取电路63的输出端连接微处理器2的一个输入端；反馈控制电路64的输入端连接微 处理器2的一个输出端。本专利技术的工作原理是，电源管理模块将外接直流稳压电源或电池电压转换为各电 路模块所需的电压等级。微处理器获取触控式可编程模块下传的设置参数，并将检测的刺 激电流值上传至触控式可编程模块进行实时显示；根据操作流程驱动语音录放控制模块完 成治疗过程中相应的提示指令播放，同时，驱动信号灯控制模块实现不同指令的信号灯闪 烁方式，并读取由肌电信号处理及反馈模块检测的患者主动诱发的肌电特征值，控制刺激 波形的输出，协调各功能模块按照治疗程序正确运行。电刺激仪上电初始化后，首先读取存 放在E2PROM中的各种固定处方的刺激参数，当某一固定处方被选定，由触控式可编程模块 发出中断请求，微处理器获取被选定处方的编号，并从E2PROM中读取相应的处方参数。患 者主动诱发的肌电信号经特征提取模块处理，当测得的肌电特征值达到预设值时，微处理 器控制刺激脉冲产生电路生成处方中所需的刺激波形，通过波形驱动模块和升压变压器输 出到刺激电极。而对于自由编程治疗模式，操作者可精确设置各种刺激参数，由微处理器与 触控式可编程模块通讯，获取设置的参数，产生相应的脉冲。脉冲输出部分采用光耦或固态 继电器将与患者接触的电极和刺激脉冲产生电路从电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肌电反馈式电刺激仪，其特征在于：包括电源管理模块、微处理器、语音录放控制模块、信号灯控制模块、触控式可编程模块、肌电信号处理及反馈模块、波形调制模块、刺激电流检测及过电流保护模块和波形驱动模块；电源管理模块将外接直流稳压电源或电池电压转换为各用电模块所需的电压等级并输出到各用电模块；微处理器的多个输出端分别连接语音录放控制模块、信号灯控制模块和波形调制模块的输入端，微处理器还与触控式可编程模块、肌电信号处理及反馈模块和刺激电流检测及过电流保护模块输入输出双向连接；肌电信号处理及反馈模块的另一输出端连接波形调制模块的另一输入端；波形调制模块的另一输出端连接刺激电流检测及过电流保护模块的另一输入端；刺激电流检测及过电流保护模块的另一输出端连接波形驱动模块的输入端；波形驱动模块设有两个输出通道。

【技术特征摘要】
1.一种肌电反馈式电刺激仪，其特征在于包括电源管理模块、微处理器、语音录放控 制模块、信号灯控制模块、触控式可编程模块、肌电信号处理及反馈模块、波形调制模块、刺 激电流检测及过电流保护模块和波形驱动模块；电源管理模块将外接直流稳压电源或电池 电压转换为各用电模块所需的电压等级并输出到各用电模块；微处理器的多个输出端分别 连接语音录放控制模块、信号灯控制模块和波形调制模块的输入端，微处理器还与触控式 可编程模块、肌电信号处理及反馈模块和刺激电流检测及过电流保护模块输入输出双向连 接；肌电信号处理及反馈模块的另一输出端连接波形调制模块的另一输入端；波形调制模 块的另一输出端连接刺激电流检测及过电流保护模块的另一输入端；刺激电流检测及过电 流保护模块的另一输出端连接波形驱动模块的输入端；波形驱动模块设有两个输出通道。2.如权利要求1所述的肌电反馈式电刺激仪，其特征在于所述的肌电信号处理及反 馈模块包括肌电拾取电极、信号拾取电路、特征值提取电路和反馈控制电路；肌电拾取电极 的输出端连接信号拾取电路的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旭东，徐秀林，张东衡，严荣国，王成，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]