CN105617528B - 一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置，包括手持遥控装置、电刺激装置载体和多个电极片；电刺激装置载体为可穿戴装置，包括外侧的表层面料和内侧的热合层面料；电刺激装置载体内设置有控制处理电刺激装置和用于连接电极片的导线；控制处理电刺激装置控制各个电极片发出电刺激；导线由控制处理电刺激装置引出，排布于表层面料和热合层面料之间；表层面料和热合层面料依靠服装热合和/或缝纫技术紧密贴合，并将导线固定。本发明可完成对人体浅表肌肉的刺激位点的准确定位以及刺激，达到对肌肉或肌群的按摩与训练等效果，且便于穿戴、使用及清洁。使用者在家中可自行定位所需刺激位点，进行康复或理疗使用。

Description

一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置

技术领域

本发明涉及一种功能性电刺激装置，更具体的说是一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置。

背景技术

功能性电刺激可治疗人体疾病，此技术在临床相关疾病治疗与运动康复保健领域应用地较为广泛。通过合理有效的电刺激可改善肢体活动能力，减少肌肉缺血缺氧，预防肌肉萎缩，增强肌肉和肌群功能，且可实现锻炼肌肉的力量、耐力及肌群协调性的目的，缓解肌紧张、肌痉挛以及关节肿胀与疼痛的症状。配合合理康复训练，可维持并增加关节活动度。对于电刺激位点的选取，通常选取肌腹部位或肌肉两端肌腱处。刺激位点的选取可直接影响功能性电刺激的效果。

科学研究证实，功能性电刺激可以促进局部血液循环并使得毛细血管密度增高，促使平滑肌细胞血管内皮生长因子水平上调，促进血管再生。临床试验效果表明，脊髓损伤早期导致下肢肌肉废用，给予电刺激治疗不仅可以改善和维持快慢肌纤维在肌肉结构中的比例，且能阻止慢肌在脊髓损伤后含量下降，增强肌肉的抗疲劳性。

由此可见，功能性电刺激对人体肌肉的治疗、康复训练有着较大的促进作用。

目前市场中所出现的电刺激理疗装置的功能多以康复理疗为主，常采用有线连接的单点刺激，且装置的供电多需要与外接电源相连接。装置使用时刺激位点由使用者按照说明提示自行固定。通过档位调节按钮实现刺激模式的转换与刺激强度的变化。该类装置在使用上具有一定局限性，包括：

1、需要就近电源。

使用者在使用时需要寻找市电电源，就近使用，而且电源有线连接的装置会影响使用者在使用时的正常活动。

2、电刺激位点选取受限。

电极片与人体皮肤接触不佳会导致理疗效果受到影响。受电极导线长度的影响，不同刺激点位的距离不可相距过远；且当人体产生动作时易造成电极片的脱落，影响使用效果。

3、电刺激位点不明确。

在无专业人士指导下，由于电刺激位点不明确导致使用者对刺激位点选取产生偏差从而影响理疗效果。

4、无法实现多肌群的协同锻炼。

由于电刺激位点数量有限，只能同时刺激有限的肌肉或肌群，单一肌肉或单组肌群的刺激限制了治疗的整体性与各肌群之间的协同性，不仅影响使用效果，还可能导致单个肌肉或单组肌群的过度刺激，从而造成伤害；

5、使用者与医疗机构的双向资源浪费。

对于医疗机构所使用的电刺激装置而言，需要通过医师确定所需电刺激位点后，使用者才可进行康复或理疗使用，而使用者无法在家中自行定位所需刺激位点。就医的距离给行动不便的使用者带来了极大的障碍，同时造成不必要的资源浪费。

6、装置清洁困难。

现有穿戴式电刺激装置从使用开始便不可实现彻底清洁，长时间使用后会对装置造成污染，也会给使用者带来不必要的伤害。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

本发明的遥控式可穿戴功能性电刺激装置，包括手持遥控装置、电刺激装置载体和多个电极片；电刺激装置载体为可穿戴装置，包括外侧的表层面料和内侧的热合层面料；电刺激装置载体内设置有控制处理电刺激装置和用于连接电极片的导线；控制处理电刺激装置控制各个电极片发出电刺激；导线由控制处理电刺激装置引出，排布于表层面料和热合层面料之间，导线终端为电极片插孔，插孔位于电刺激位点附近，电刺激位点对应人体浅表肌肉相应刺激位点；表层面料和热合层面料依靠服装热合和/或缝纫技术紧密贴合，并将导线固定。

导线终端位置相应设置有开合部，开合部使用拉链和/或易拉扣的形式连接，打开时暴露皮肤和导线终端插孔。导线终端为插孔式，电极片终端为插针式。

表层面料和热合层面料均采用高弹性面料，穿戴后电刺激装置载体完全贴合人体皮肤。表层面料和热合层面料均采用纳米抗菌材料。

手持遥控装置为用户控制端和指令发送端，手持遥控装置设置有刺激模式和按摩模式两种功能模式的按键，刺激模式中刺激电压为5v～90v，刺激脉冲频率为25Hz，刺激脉冲波形为双向刺激波，每次刺激10s，休息5s，保证有效疗程时间为15--30min。

控制处理电刺激装置通过数字调控方式对刺激脉冲输出电压进行调节，达到电刺激强度的多档位调控；每次开启时，都会按最低刺激强度对用户实施电刺激。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的遥控式可穿戴功能性电刺激装置，可完成对人体浅表肌肉的电刺激位点的准确定位以及刺激，达到对肌肉或肌群的按摩、训练等效果。使用者在家中可自行定位所需刺激位点，进行康复或理疗使用。当电极片给予电刺激时，可引起对应肌肉或肌群的不同强度的收缩，从而达到肌肉锻炼、肌肉功能恢复及缓解肌肉疲劳等作用。由于电刺激装置载体与人体全部贴合，可实现刺激位点的固定，避免使用者因电刺激位点的选取偏差或使用中电极片不慎滑落而影响理疗效果。

附图说明

图1是本发明一实施例的电刺激装置载体的内部结构图；

图2是本发明一实施例的电刺激装置载体的外观图；

图3是本发明一实施例的裤型前侧的刺激位点图；

图4是本发明一实施例的裤型后侧的刺激位点图;

其中：1、控制处理电刺激装置，2、导线，3、导线终端，4、电极片终端，5、电极片，6、股直肌，7、髌骨上缘，8、髌骨下缘，9、胫骨前肌，10、股后肌群，11、腓肠肌，12、股内侧肌，13、第一拉链，14、易拉扣，15、第二拉链。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的遥控式可穿戴功能性电刺激装置进行详细的说明。下面描述的具体实施例仅是本发明的最佳实施方式，而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明一实施例的电刺激装置载体的内部结构图；图2是本发明一实施例的电刺激装置载体的外观图。如图1和图2所示，本发明的遥控式可穿戴功能性电刺激装置，包括手持遥控装置、电刺激装置载体和多个电极片。电刺激装置载体为可穿戴装置，包括外侧的表层面料和内侧的热合层面料。

电刺激装置载体内设置有控制处理电刺激装置1和用于连接电极片5的导线2。控制处理电刺激装置1控制各个电极片发出电刺激；导线由控制处理电刺激装置引出，排布于表层面料和热合层面料之间，导线终端为电极片插孔，插孔位于电刺激位点附近，电刺激位点对应人体浅表肌肉相应刺激位点；表层面料和热合层面料依靠服装热合和/或缝纫技术紧密贴合，并将导线固定。

电极片的位置经大量科学试验后确定，电极片正负极所在位点依照人体表层肌肉走形具体确定。当电极片给予电刺激时，可引起对应肌肉或肌群的不同强度的收缩，从而达到肌肉锻炼、肌肉功能恢复及缓解肌肉疲劳等作用。由于本发明载体与人体全部贴合，可实现刺激位点的固定，避免使用者因电刺激位点的选取偏差或使用中电极片不慎滑落而影响理疗效果。

导线终端位置相应设置有开合部，开合部使用拉链和/或易拉扣的形式连接，打开时暴露皮肤和导线终端插孔。导线依靠热合技术固定于装置面料内层，与装置表面的窗口设计相结合使用，可准确的定位人体浅表肌肉的电刺激位点。

导线终端3为插孔式，电极片终端4为插针式。整套可穿戴理疗装置可实现拆卸及清洁，电极片与导线终端依靠子母式插接固定，可任意取下与安装。

导线由控制处理电刺激装置引出，排布于面料内层，并通过热合材料与电刺激装置载体相互附着，导线终端为电极片插孔，插孔位于刺激位点附近，电刺激位点对应人体浅表肌肉相应刺激位点，每个刺激位点经过科学的人体测试得出精确位置，导线终端位置设置有相应窗口，使用拉链和（或）易拉扣的形式打开从而暴露皮肤和导线终端插孔，当装置整体穿戴好后，将窗口打开，暴露出人体皮肤与导线终端插孔，取电极片插针与插孔相连接，并贴合在相应人体表面，关闭窗口，整体电刺激装置穿戴完成。

电极片与导线的子母式插接设计中，电极片一端为插针，导线一端为插孔，该设计可避免因使用者遗漏电极片安装，导线一端放电所导致的对于使用者的人身伤害。

功能性电刺激装置的载体可以为紧身穿着的各种服装样式，如裤子、背心、披肩、脖套、袜子等贴身衣物。电刺激装置载体依照广泛人群身材比例，区分男女款式并制定出不同尺码。表层面料和热合层面料均采用高弹性面料，穿戴后电刺激装置载体完全贴合人体皮肤。依照肌群分布进行剪裁拼接的面料可有效覆盖相应肌肉，在使用中使用者可直观的感受到功能性电刺激给相应肌群带来的刺激效果。由于面料的剪裁拼接符合人体运动力学，在电刺激的同时，能够对相应肌群进行保护。

表层面料和热合层面料均采用纳米抗菌材料。纳米抗菌材料是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌功能，并且通过缓释作用，提高了抗菌长效性。由此可有效抑制细菌，避免使用者所产生的皮肤分泌物污染装置，也减少了清洁整套载体所产生的不便。

本发明载体依照广泛人群身材比例，区分男女款式分别制定出不同尺码，男女款除尺寸大小区分外，外形颜色也有区别。对于有特殊要求人群，另设有特殊尺码与特殊颜色。满足不同使用者的个体差异。

手持遥控装置为用户控制端和指令发送端，用户可通过手持遥控装置设定S、M两种模式，分别为Stimulating(刺激模式)和Massaging(按摩模式)，刺激模式中刺激电压为5v～90v，刺激脉冲频率为25Hz，刺激脉冲波形为双向刺激波，每次刺激10s，休息5s，保证有效疗程时间为15～30min。

手持遥控器有用户操作界面，用户可通过操作界面录入个人信息，选择功能，模式以及强度。个人信息录入后，程序根据预设算法计算BMI值，依据范围划分五档，确实个人使用中刺激强度档位，算法为体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高2（m）。BMI数值：过轻：低于18.5，对应刺激强度Ⅲ；正常：18.5-24.99，对应刺激强度Ⅳ；过重：25-28，对应刺激强度Ⅴ；肥胖：28-32，对应刺激强度Ⅵ；非常肥胖：高于32，对应刺激强度Ⅶ。

控制处理电刺激装置可输出与用户所选模式相对应的波形，并升高电压。用户可通过使用手持控制器对控制处理电刺激装置发送指令来选择单片机工作模式，进而调整单片机的输出控制信号；相应地，电刺激升压电路板与电刺激输出波形调制电路将单片机输出控制信号转换为刺激波形输出。该电路中双光电耦合管的使用有效地阻隔了电流的增大，避免了电流过大而引起的烧灼感。

每次开启系统时，系统都会按最低刺激强度对用户实施电刺激，用户可用数字调控方式来选择刺激强度的大小。所述数字调控方式通过程序对刺激脉冲输出电压的数字调节方式，达到电刺激强度的多档位调控，使得用户在安全强度范围内，实现对电刺激强度的调节，并根据自身感受任意调节刺激强度大小，寻找最适合自身的电刺激强度。这一方法既迎合了电刺激强度调节的科学性，又满足了使用者的个体差异。

每次刺激总开关启动后，用户所设定的刺激强度以及刺激持续时间都会保存并记录，单片机会依据其保存的理论算法将所记录的数据换算为在该次运动期间所消耗的热量，并通过经验算法模拟成为各个运动模式下的相应耗能与运动效果。

对于健身需求的使用者而言，由于电刺激仅仅操控下肢肌肉进行收缩，不会对关节产生过大的压力，减少由于负重锻炼而带来的关节损伤。此外，由于使用者无需产生过大的肢体动作，可避免因关节受力弯曲而造成的磨损。

本发明可对全身浅表肌肉及肌群进行多组合的选择性刺激。

功能性电刺激肌肉及肌群包括：

下肢：股直肌、股后肌群、股内侧肌、股外侧肌、臀大肌、胫骨前肌、腓肠肌等。以下图示为例，如图黑点所示为电刺激位点：

上肢：三角肌、小圆肌、喙肱肌、肱二头肌、肱肌、背阔肌、前锯肌、肱三头肌、肘肌、肱桡肌、桡侧腕屈肌、旋后肌、尺侧腕伸肌等。

躯干：斜方肌、大菱形肌、小菱形肌、肩胛提肌、冈上肌、冈下肌、肩胛下肌、大圆肌、胸大肌、胸小肌、腹直肌、腹外斜肌等。

所选取电刺激位点均为上述肌肉肌腹部。

通过功能性电刺激可引出的动作包括：

下肢：屈踝、伸踝、屈膝、伸膝、屈髋、伸髋、收髋等。

上肢：耸肩、压肩、臂内收、臂外展、臂内旋、臂外旋、掌背屈、前臂屈伸等。

躯干：扩胸、弯腰、侧体、转体等。

以刺激人体双下肢为例，设置其功能可分为：运动模式，动作模式、按摩模式及自选模式。所述运动模式可以让用户依据自身需求分别选择跑、走、蹲、跳等运动形式，满足用户欲实现的运动需求；所述动作模式是指让用户选择屈踝、伸踝、屈膝、伸膝、屈髋、伸髋、收髋等某一种动作进行有效锻炼；所述按摩可以让用户选择对大腿、小腿或全腿进行刺激，达到按摩肌肉、缓解疲劳的作用；所述自选模式可以让用户单独对某个刺激位点进行刺激，这些刺激位点包括：左(右)股直肌、左(右)股后肌群、左(右)股内侧肌、左(右)股外侧肌、左(右)臀大肌、左(右)股内侧肌、左(右)胫骨前肌、左(右)腓肠肌、左(右)膝关节，装置可选定双下肢共16组功能性电刺激位点，并可实现对每组刺激位点模式及强度的单独控制，从而实现了2¹⁶种操作模式，在使用时既能单组刺激某个肌群，又能够实现多肌群协同训练效果，避免因单独肌肉刺激而造成的腿部力量分布不均或肌肉损伤。下肢肌肉的协同训练治疗能够实现肌群功能整体改善。另外，单组位点的独立控制，还为某些特殊人群提供了方便，例如下肢伤残人群，下肢部分皮肤受伤人群等，其模式、强度总体可控，满足用户的所有需求。

上述电刺激肌肉以及所产生的相应动作能够达到以下效果：对肌肉萎缩、肌力减退的改善，对肌肉疲劳的缓解，对肌群整体的功能锻炼。

一具体实施例如下：发明装置以裤子样式（以下简称功能裤），使用者以身高180cm男性首次使用为例。

功能裤整体采用高弹性面料，导线由控制处理电刺激装置引出，排布于面料内层，并通过热合材料与电刺激装置载体相互附着，终端为电极片插孔，插孔位于刺激位点附近，每个刺激位点经过科学的人体测试得出精确位置，导线终端位置设置有相应窗口，使用拉链和（或）易拉扣的形式打开从而暴露皮肤和导线终端插孔，当功能裤穿戴好后，将窗口打开，暴露出人体皮肤与导线终端插孔，取电极片插针与插孔相连接，并贴合在相应人体表面，关闭窗口，整体电刺激装置穿戴完成。窗口设计如图：

控制处理电刺激装置放置于整体裤型装置正面右侧胯部，通过口袋与装置整体相连接，导线从控制处理电刺激装置引出、排布并固定于功能裤内层表面，功能裤正常使用时，用户可通过此控制装置配套的手持遥控装置上的强度调节按钮来调节所需刺激模式及强度。如图：

使用者选取合适尺码装置，按照正常裤子的穿戴方式穿戴好功能裤。打开功能裤表面的窗口，按照图示和导线终端的位置安插电极片，并使电极片贴合于皮肤，关闭窗口，穿戴完毕。

打开控制处理电刺激器的开关。（绿色运行指示灯亮起，表示电量充沛，功能裤可正常使用，若红色指示灯亮起，提示电量偏低，应及时充电，否则将影响使用效果。）打开遥控器及控制处理电刺激装置开关，使用者根据使用需要通过遥控器屏幕选取所需刺激的刺激模式及肌肉位点。

以锻炼胫骨前肌为例：按上述要求穿戴好功能裤并固定电极片，分别打开遥控器与控制处理电刺激器的开关，遥控器显示运动模式、动作模式、按摩模式、自选模式四种刺激模式，选择自选模式进入下一级菜单，在遥控器屏幕选择“胫骨前肌”，模式选择S模式，点击ON开始，再通过遥控器强度加减按键调节9种强度。控制处理电刺激装置开始工作，使用者可感受到电刺激逐渐增大至预设强度，可观察到胫骨前肌肉收缩以及所刺激侧的屈踝动作，在此期间使用者可通过遥控器的强度加减按键调节刺激强度，直至自身感受最舒适的刺激强度。

使用者可任意选取所需多个刺激位点进行电刺激，以上述锻炼胫骨前肌的同时增加锻炼股直肌功能为例：按上述要求穿戴好功能裤并固定电极片，分别打开遥控器与控制处理电刺激器的开关，遥控器显示运动模式、动作模式、按摩模式、自选模式四种刺激模式，选择自选模式进入下一级菜单，在遥控器屏幕选择“胫骨前肌”，并加选“股直肌”，模式选择S模式，点击ON开始，控制处理电刺激装置开始工作，再通过遥控器强度加减按键调节9种强度，此时使用者既可感受到胫骨前肌的电刺激，引出屈踝动作，又可感受到股直肌的收缩效果。

使用者还可以直接通过想引出的动作进行模式选择。以“伸膝”动作为例：按上述要求穿戴好功能裤并固定电极片，分别打开遥控器与控制处理电刺激器的开关，遥控器显示“运动模式”、“动作模式”、“按摩模式”、“自选模式”四种刺激模式，通过遥控器选择动作模式，进入下一级菜单，遥控器分别显示“屈踝”、“伸踝”、“屈膝”、“伸膝”、“屈髋”、“伸髋”、“收髋”，选择“伸膝”，点击ON开始。控制处理电刺激装置开始工作，此时使用者的股外侧肌、股内侧肌、股直肌及股后肌群将被进行电刺激，从而使用者被引出伸膝动作。

使用者还可以根据运动形式的模拟进行模式选择。以“跑步模式”为例：按上述要求穿戴好功能裤并固定电极片，分别打开遥控器与控制处理电刺激器的开关，遥控器显示“运动模式”、“动作模式”、“按摩模式”、“自选模式”四种刺激模式，选择“运动模式”进入下一级菜单，根据提示输入个人信息，包括：性别、年龄、身高、体重等，确认后进入下一级菜单，在遥控器屏幕上选择“跑步”，控制处理电刺激装置开始工作，此时使用者双腿部肌肉将被交替刺激，模拟跑步所需肌肉于对应的肌肉收缩强度，“跑步模式”试用期间，遥控器屏幕会实时显示一定时间内所模拟出的跑步距离与所消耗的能量。

每一种刺激模式都有预设的刺激限定时间，到达限定时间后，电刺激自动停止，使用者关闭控制处理电刺激装置开关，打开窗口，暴露双下肢，卸下各个电极片，脱去整个装置，将其妥善保管。注意放热、防潮、防晒等。

Claims (4)

1.一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置，包括手持遥控装置、电刺激装置载体和多个电极片；其特征在于：电刺激装置载体为可穿戴装置，包括外侧的表层面料和内侧的热合层面料；电刺激装置载体内设置有控制处理电刺激装置和用于连接电极片的导线；控制处理电刺激装置控制各个电极片发出电刺激；导线由控制处理电刺激装置引出，排布于表层面料和热合层面料之间，导线终端为电极片插孔，插孔位于电刺激位点附近，电刺激位点对应人体浅表肌肉相应刺激位点；表层面料和热合层面料依靠服装热合和/或缝纫技术紧密贴合，并将导线固定；导线终端为插孔式，电极片终端为插针式；手持遥控装置为用户控制端和指令发送端，手持遥控装置设置有刺激模式和按摩模式两种功能模式的按键，刺激模式中刺激电压为5v～90v，刺激脉冲频率为25Hz，刺激脉冲波形为双向刺激波，每次刺激10s，休息5s，保证有效疗程时间为15--30min；控制处理电刺激装置通过数字调控方式对刺激脉冲输出电压进行调节，达到电刺激强度的多档位调控；每次开启时，都会按最低刺激强度对用户实施电刺激。

2.根据权利要求1所述的一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置，其特征在于：导线终端位置相应设置有开合部，开合部使用拉链和/或易拉扣的形式连接，打开时暴露皮肤和导线终端插孔。

3.根据权利要求1所述的一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置，其特征在于：表层面料和热合层面料均采用高弹性面料，穿戴后电刺激装置载体完全贴合人体皮肤。

4.根据权利要求3所述的一种遥控式可穿戴功能性电刺激装置，其特征在于：表层面料和热合层面料均采用纳米抗菌材料。