提供了一种能够输出稳定的电刺激并且检测稳定的自主肌电信号的电刺激装置。具体地说，提供了一种电刺激装置，该电刺激装置包括：无变压器的升压电路，其从电池接收电力供应并提供刺激信号；第一电极和第二电极，其被设置在皮肤表面上，检测自主肌电信号，并且给出刺激信号；放大电路，其放大自主肌电信号；控制器，其基于自主肌电信号控制刺激信号；H桥电路，其包括串联连接同时公共连接端子连接到第二电极的第一开关和第三开关以及串联连接同时公共连接端子连接到第一电极的第二开关和第四开关，该第一开关、第二开关、第三开关和第四开关并联连接，所述H桥电路由控制器控制；绝缘型DC-DC转换器，其从电池接收电力供应并且向控制器和放大电路提供电力；调节器，其输出由DC-DC转换器输出的电源电压的中点电压；以及第三电极，其连接到调节器和放大电路的基准端子并且被设置在皮肤表面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电刺激装置，更具体地说，涉及用于为遭受脑血管意外等的患者辅助或恢复运动功能或者肌肉 力量的增强的电刺激装置。
技术介绍
已知“足下垂”作为由心脑血管意外造成的偏瘫的后遗症。因为背曲肌群的弱化和跖曲肌群的功能亢进，所以踝关节的背曲对于具有足下垂的患者来说很难。因此，在行走的摇摆阶段，健康的人能够通过背曲肌群的收缩引起的踝关节的背曲来顺利地向前移动脚。另一方面，在具有足下垂的患者的情况下，因为没有踝关节的背曲，所以脚趾触地。通过此“曳行步态(shuffling gait)”，行走对于具有足下垂的患者来说变得困难。图8是示出根据第一现有技术的电刺激装置的结构的电路图。该结构在专利文献I中公开，并且在此之前，本专利技术的专利技术人在非专利文献中发表了第一现有技术。电极Ell和E12被设置在肌肉的肌腹(从其提取肌肉活动)上，电极E13被设置在任意位置上。即使在患者的情况下，当患者尝试收缩肌肉时，微弱的自主肌电信号(或者肌电图(EMG)信号)被输出，因而电极Ell和E12被用来检测微小的自主肌电信号。在电极E13作为接地电极的情况下，由电极Ell和E12检测到的目标肌肉的自主肌电信号经由保护电阻器Rll和R12输入到仪器放大器11。仪器放大器11的输入被二极管Dll和D12限制为大约±5V，以不使仪器放大器11饱和。此后，仪器放大器11的输出被具有带宽为300HZ-450HZ的多个级的多级放大器12放大到被控制器73识别的电平，接着经放大的信号从控制器73的A/D转换输入针脚以IkHz的采样频率被取样。控制器73通过输出宽度与自主肌电信号的幅度成比例的脉冲来控制刺激器(刺激输出变压器)74。刺激脉冲是双极性脉冲，并且正脉冲和负脉冲的幅度相同。刺激脉冲的幅度是大约100V，脉冲的宽度被调节为SOys-lms。随着宽度变宽，刺激变强。刺激脉冲的周期是50ms，并且在刺激脉冲被施加的时刻，photoMOS继电器SWll和SW12导通，并且将刺激脉冲传导到电极Ell和E12。当刺激脉冲没有被施加时，photoMOS继电器SWll和SW12关断，以防止来自刺激器(刺激输出变压器)74的噪声混合并且同时防止电极Ell与E12之间经由变压器短路。另外，控制器73控制photoMOS继电器SWll和SW12的导通和关断的定时。现有技术使用变压器作为刺激器(刺激输出变压器)74，其实现100V的幅度和同时绝缘。图9是示出根据第二现有技术的电刺激装置的结构的电路图。该结构还在本专利技术的专利技术人的专利文献2中公开。与第一现有技术的不同之处在于电极E14和E15经由二极管AC开关(双向触发二极管)D13和D14共同连接到刺激器(刺激输出变压器)74的一个端子而不是使用photoMOS继电器SWll和SW12，并且刺激器(刺激输出变压器)74的另一个端子接地(即，电极E16)。这样,通过电极E14和E15和电极E16这两个通道执行刺激,并且通过电极E14和E15的一个通道执行肌电信号的测量。该现有技术还使用变压器作为刺激器(刺激输出变压器)74。图10是示出根据第三现有技术的电刺激装置的结构的电路图。该结构还在本专利技术的专利技术人的专利文献3中公开。与第一现有技术和第二现有技术的不同之处在于使用了没有变压器的升压电路和H桥电路而不是根据第一现有技术使用刺激器(刺激输出变压器)74和photoMOS继电器SWll和SW12，以便缩减大小和减轻重量，并且添加了电容器C和photoMOS继电器SW5和SW6以在升压电路与肌电信号测量系统之间共享电源。第三现有技术如下操作。通过导通photoMOS继电器SW5和SW6来在刺激不被传送时对电容器C充电。当刺激被传送时，首先photoMOS继电器SW5和SW6关断，以不向电极E3施加刺激，并且通过在关断photoMOS继电器SW2和SW3的同时导通photoMOS继电器Sffl和SW4以使电流从电极E2向电极El流动，来激励作为负极的电极El。接着，photoMOS继电器SWl和SW4被关断。并且通过导通photoMOS继电器SW2和SW3使电流从电极El向电极2流动，来激励作为负极的电极E2。·图11是示出根据第一比较例的电刺激装置的结构的电路图。与第三现有技术的不同之处在于电极El和E2仅用作记录电极，并且电极E4和E5被添加作为刺激电极。刺激被施加到电极E3，除非在还在此结构中给予刺激的同时photoMOS继电器SW5和SW6被关断，从而上述技术有效地起作用。图12是用于说明用于在去除刺激伪像和诱发肌电信号的同时检测自主肌电信号的控制器的信号处理的波形图。底部的行表示由每60ms施加的刺激脉冲波形组成的刺激脉冲信号。一个单元的刺激脉冲信号由作为相同的刺激脉冲波形的两个刺激脉冲波形组成。因此，刺激波形每120ms更新。在控制器13的输入端，自主肌电信号被输入到A/D转换输入针脚，以Ims的采样周期采样，并被转换为数字信号。从底部开始的第二行所示的波形是通过将包括M波的肌电信号与刺激信号和伪像卷积所形成的信号。刺激信号在60ms周期的开始处输入。与自主肌电信号相比，该信号的幅度极大，并且刺激信号对于以下信号处理不是必须的；因此，信号的幅度由两个双向触发二极管限定为不超过预定电平。60ms周期处的两个刺激波形相同，使得对应的两个伪像和M波也相同。因此，通过消除伪像和M波可以仅提取自主肌电信号。从60ms周期的开始信号有一会儿(大致20ms)不稳定；因此，通过获取靠近周期的末端的差(在以下描述的示例中，在末端之前的15ms内获取该差，但是可以在更长的时段内获取)，变得能够稳定地提取自主肌电信号的分量。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利申请特开No. 2002-331007专利文献2 :日本专利申请特开No. 2003-310768专利文献3 :日本专利申请特开No. 2004-255104专利文献4 日本专利No. 3496044非专利文献非专利文献I :Muraoka, Y.等人的 EMG-controlled hand opening systemfor hemiplegia (Proc.6th Vienna International Workshop on FunctionalElectrostimulation Basics Technology Application:pp. 255-258，1998)。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在上述现有技术中，优选地使用具有100V或以上的最大标称电压并且尽可能小以便小型化的电容器C，但是该条件下的电容器具有几μ F的容量。因此，不能够充分地存储电势，并且根据现有技术，在刺激期间充电停止，使得当刺激被连续输出时充电变得不充分，输出电压降低，刺激变得不稳定。另外，尽管电路已经小型化，但是对于放大器，必须有正电源和负电源，如果正电源与升压电路共享，则必须有两个或更多个电池。此外，上述信号处理可以提取自主肌电信号；然而，刺激脉冲每120ms更新，使得从肌肉收缩的产生到刺激脉冲的更新可以产生120ms的最大延迟。因此，在快速行走时，刺激通常不能够跟随行走活动。本专利技术的目的是提供一种能够输出稳定的电刺激并且检测稳定的自主肌电电势的电刺激装置。解本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 JP 2009-2549731.一种电刺激装置，该电刺激装置包括 无变压器的升压电路，该升压电路从电池接收电力供应并且提供刺激信号； 第一电极和第二电极，该第一电极和该第二电极被设置在皮肤表面上，检测自主肌电信号，并且施加从所述升压电路提供的刺激信号； 放大电路，该放大电路放大所检测到的自主肌电信号； 控制器，该控制器根据由所述第一电极和所述第二电极检测到的自主肌电信号控制所述刺激信号； H桥电路，该H桥电路包括串联连接同时公共连接端子连接到第二电极的第一开关和第三开关以及串联连接同时公共连接端子连接到第一电极的第二开关和第四开关，第一开关、第二开关与第三开关、第四开关并联连接，所述H桥电路由所述控制器控制； 绝缘型DC-DC转换器，该绝缘型DC-DC转换器从电池接收电力供应并且向所述控制器和所述放大电路提供电力； 调节器，该调节器输出由所述DC-DC转换器输出的电源电压的中点电压；以及第三电极，该第三电极连接到所述调节器和所述放大电路的基准端子并且被设置在皮肤表面上。2.一种电刺激装置，该电刺激装置包括 无变压器的升压电路，该升压电路从电池接收电力供应并且提供刺激信号； 第一电极和第二电极，该第一电极和该第二电极被设置在皮肤表面上，并且检测自主肌电信号； 放大电路，该放大电路放大所检测到的自主肌电信号； 第四电极和第五电极，该第四电极和该第五电极被设置在皮肤表面上，并且施加从所述升压电路提供的刺激信号； 控制器，该控制器根据由所述第一电极和所述第二电极检测到的自主肌电信号控制所述刺激信号； H桥电路，该H桥电路包括串联连接同时公共连接端子连接到第四电极的第一开关和第三开关以及串联连接同时公共连接端子连接到第五电极的第二开关和第四开关，第一开关、第二开关与第三开关、第四开关并联连接，所述H桥电路由所述控制器控制； 绝缘型DC-DC转换器，该绝缘型DC-DC转换器从电池接收电力供应并且向所述控制器和所述放大电路提供电力； 调节器，该调节器输出由所述DC-DC转换器输出的电源电压的中点电压；以及第三电极，该第...
【专利技术属性】
技术研发人员：村冈庆裕，
申请(专利权)人：财团法人日本健康科学振兴财团，
类型：发明
国别省市：
0来自[未知地区] 2012年10月15日 01:55电刺激装置,是不是给人体神经按摩的？以前我哥买过！感觉还不错