CN106110496A

CN106110496A - 自动调节强度的止疼神经刺激系统、方法及贴片装置

Info

Publication number: CN106110496A
Application number: CN201610394071.3A
Authority: CN
Inventors: 杨佳威
Original assignee: Hagnzhou Warm Caramel Core Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Hagnzhou Warm Caramel Core Electronic Technology Co Ltd; Hangzhou Nanochap Electronics Co Ltd
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: CN106110496B

Abstract

本发明公开了一种自动调节强度的止疼神经刺激系统、方法及贴片装置，包括多个刺激微电极，对人体皮下神经进行点刺激；刺激强度传感器，与刺激微电极连接，获取其信号；刺激电极驱动电路，与刺激微电极连接，将刺激电流输送给刺激微电极以驱动其工作；信息采集处理芯片，与刺激强度传感器和刺激电极驱动电路连接，获取刺激强度传感器的信号，并根据预先设置发送信号给刺激电极驱动电路，使其输出相应强度的刺激电流；线圈与信息采集处理芯片连接，本发明止疼神经刺激系统采用刺激强度传感器检测刺激电流来实现自动调节功能，大大提高了病人进行刺激强度调整的便利性，并且高度集成，极大减小了系统体积，提高了刺激器的便携性。

Description

自动调节强度的止疼神经刺激系统、方法及贴片装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地是涉及一种自动调节强度的止疼神经刺激系统、方法及贴片装置。

背景技术

慢性疼痛是指持续一个月以上的疼痛。目前，中国至少有一亿以上的慢性疼痛患者。电神经刺激是一种利用电流来缓解慢性疼痛的治疗方式，它可以利用微小的电流脉冲刺激患者的外部或脊髓神经来干扰或阻隔疼痛信号的传输，以达到短期缓解疼痛的目的。

经皮电神经刺激(TENS，transcutaneous electrical nerve stimulation)是一种常见的通过电神经刺激治疗来缓解疼痛的方式。通过由电池供电的小型设备，它可以产生低压电流，并透过置于疼痛表面的刺激电极，经由皮肤将电荷传送到疼痛部位，对大脑产生疼痛已经消除的信号，使患者减轻对疼痛的感知。相对于药物止疼，TENS具有更显著的效果和更低的副作用。因此，TENS已经成为一种非常有效的止疼方式。

然而，现有的TENS设备仍然具有诸多缺点：1)设备体积过大，使得患者无法随身携带；2)刺激强度的调整有赖于患者自身，增加了患者的负担；3)刺激强度的调整不够智能，一些疼痛部位患者难以触及，给调整增加了难度。4)电极贴片需要频繁更换，增加了使用成本。因此，亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

本发明旨在提供一种自动调节强度的止疼神经刺激系统、方法及贴片装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种自动调节强度的止疼神经刺激系统，包括：

多个刺激微电极，对人体皮下神经进行点刺激；

刺激强度传感器，与所述刺激微电极连接，获取其信号；

刺激电极驱动电路，与所述刺激微电极连接，将刺激电流输送给所述刺激微电极以驱动其工作；

信息采集处理芯片，与所述刺激强度传感器和刺激电极驱动电路连接，获取所述刺激强度传感器的信号，并根据预先设置发送信号给所述刺激电极驱动电路，使其输出相应强度的刺激电流；

线圈，与所述信息采集处理芯片连接，用于充电并提供电源给所述信息采集处理芯片。

优选地，所述信息采集处理芯片包括：

刺激信号采集和处理模块，用于采集所述刺激强度传感器的信号并进行转换处理；

无线充电模块，用于给所述线圈进行无线充电；

通信模块，用于对外部设备进行通信；

触控传感模块，用于人机交互的触控操作；

逻辑处理模块，处理所述刺激信号采集和处理模块转换的信号；

电极驱动控制模块，用于根据预先设定的模式控制所述刺激电极驱动电路输出相应模式的电流。

优选地，所述刺激信号采集和处理模块包括电流传感电路、峰值检测电路和模数转换电路。

优选地，所述触控传感模块包括时钟、PWM控制器、比较器和触控传感器。

一种使用以上所述止疼神经刺激系统的刺激方法，包括以下步骤：

(1)通过所述信息采集处理芯片启动整个系统，并启动最低电压刺激模式；

(2)通过对所述信息采集处理芯片上预设刺激模式进行选择，所述信息采集处理芯片发送相应的控制信号给所述刺激电极驱动电路，所述刺激电极驱动电路输出相应的刺激电流给所述刺激微电极，对用户进行电刺激；

(3)所述刺激强度传感器将所述刺激微电极上的电流信号反馈给所述信息采集处理芯片，所述信息采集处理芯片对反馈的电流信号进行处理，判断其是否达到预设标准，如达到预设标准，则保持不变，如没有达到或超过预设标准，则控制所述刺激电极驱动电路进行调整。

优选地，所述预设刺激模式包括普通模式、针灸模式、脉冲模式和调制模式；

所述普通模式设定如下：

A、每秒连续刺激脉冲数为66，脉冲宽度为200us；

B、脉冲波形：双极型方波，周期30ms；

C、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

D、刺激持续时间：至少30分钟；

所述针灸模式设定如下：

E、每秒连续刺激脉冲数为2-5，脉冲宽度为200us；

F、脉冲波形：双极型方波，周期500ms；

G、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

H、刺激持续时间：至少30分钟；

所述脉冲模式设定如下：

I、每秒连续刺激脉冲数为2-3，脉冲宽度为200us；

J、脉冲波形：由100Hz和2-3Hz的双极型方波混合而成，周期500ms；

K、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

所述调制模式设定如下：

L、每秒连续刺激脉冲数为66-130，脉冲宽度为200us；

M、脉冲波形：不规则双极型方波，周期随机；

N、刺激电流：峰值Ip介于10mA-25mA。

优选地，所述步骤(3)具体为：所述刺激强度传感器将采集到的所述刺激微电极上的电流信号传输入所述刺激信号采集和处理模块；

所述峰值检测电路采集并将峰值电流Ip转化成电压信号，经由模数转换电路转换，将电压信号转化为数字信号，送入所述逻辑处理模块；

所述逻辑处理模块将数字化后的峰值电流Ip与预设的最佳刺激电流比较，如达到标准，则保持不变，如没有达到或超过标准，则通过所述电极驱动控制模块改变刺激电压，直到峰值电流Ip达到预设值。

优选地，还包括手动控制模式：用户可通过所述触控传感模块对刺激强度进行强制更改。

一种使用以上所述止疼神经刺激系统的刺激贴片装置，所述刺激强度传感器、刺激电极驱动电路、信息采集处理芯片和线圈集成设置在PCB板上，所述PCB板设置在壳体中，所述多个刺激微电极设置在壳体外。

优选地，所述触控传感器包括设置在所述壳体上的多个触摸按键和多个I/O接口；所述触摸按键上设置覆盖层，所述覆盖层为非导电材料层。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

(1)本发明所述止疼神经刺激系统采用刺激强度传感器检测刺激电流来实现自动调节功能，大大提高了病人进行刺激强度调整的便利性。同时本发明可采用标准低功耗蓝牙将刺激器与外部设备进行匹配，使手动调节的难度不再因疼痛部位而加大，进一步降低功耗并提升系统的易用性。

(2)本发明所述刺激方法不仅可以采用预设刺激模式来选择刺激强度，还可以让用户或者有经验的医生在使用过程中通过蓝牙来人工的改变刺激强度，更好的适应病情的需要，灵活设置。

(3)本发明所述刺激贴片装置采用专用定制芯片高度集成，极大减小了系统体积，提高了刺激器的便携性。

附图说明

图1为本发明所述止疼神经刺激系统的结构示意图；

图2为本发明所述刺激方法的流程图；

图3为本发明所述最低电压刺激模式的波形示意图；

图4为本发明所述普通模式的波形示意图

图5为本发明所述针灸模式的波形示意图

图6为本发明所述脉冲模式的波形示意图

图7为本发明所述调制模式的波形示意图。

其中：1-信息采集处理芯片，2-刺激电极驱动电路，3-刺激强度传感器，4-线圈，5-刺激微电极，11-无线充电模块，12-通信模块，13-触控传感模块，14-逻辑处理模块，15-电极驱动控制模块，16-刺激信号采集和处理模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，为符合本发明的一种自动调节强度的止疼神经刺激系统，包括：

2个刺激微电极5，对人体皮下神经进行点刺激，缓解伤患的病痛；

刺激强度传感器3，与所述刺激微电极5连接，获取其上的电流信号；

刺激电极驱动电路2，与所述刺激微电极5连接，将刺激电流输送给所述刺激微电极5以驱动其工作；

信息采集处理芯片1，与所述刺激强度传感器3和刺激电极驱动电路2连接，获取所述刺激强度传感器3的信号，并根据预先设置发送信号给所述刺激电极驱动电路2，使其输出相应强度的刺激电流，当所述信息采集处理芯片1感应到刺激强度传感器3传回的电流信号中电压与设定的不符时，则进行调节；本发明所述止疼神经刺激系统采用刺激强度传感器3检测刺激电流来实现自动调节功能，大大提高了病人进行刺激强度调整的便利性。

线圈4，与所述信息采集处理芯片1连接，用于充电并提供电源给所述信息采集处理芯片1。

实施例2

在实施例1所述的自动调节强度的止疼神经刺激系统的基础上，所述信息采集处理芯片1优选的包括：

刺激信号采集和处理模块16，用于采集所述刺激强度传感器3的信号并进行转换处理；

无线充电模块11，用于给所述线圈4进行无线充电，无线充电更加方便便捷，还可以减少相关外接口的设置，便于将本系统设置的更加集中，小巧；

通信模块12，用于对外部设备进行通信，本实施例中所述通信模块12优选的采用低功耗的蓝牙装置，降低能耗，并且用户可以方便的通过手机登外部设备了解系统使用情况，还可以进行调节，但不限于使用蓝牙装置，还可采用其他2G、3G或4G通信装置进行通信，具体根据产品需要进行选择；

触控传感模块13，用于人机交互的触控操作，可选择相应的刺激模式，并改变刺激强度大小；

逻辑处理模块14，处理所述刺激信号采集和处理模块16转换的信号；

电极驱动控制模块15，用于根据预先设定的模式控制所述刺激电极驱动电路2输出相应模式的电流。

在优选的实施方式中，所述刺激信号采集和处理模块16包括电流传感电路、峰值检测电路和模数转换电路。

在优选的实施方式中，所述触控传感模块13包括时钟、PWM控制器、比较器和触控传感器。

实施例3

一种实施例1或2所述止疼神经刺激系统的刺激方法，其流程框图如图2所示，包括以下步骤：

(1)通过所述信息采集处理芯片1启动整个系统，优选的在所述触控传感模块13上设置启动功能，并启动最低电压刺激模式，其示意图如图3所示，由于开始没有进行刺激模式的选择，因此开机时防止开机电流过大，或者一些突发电流造成使用者被电击伤，需要在开机时就立即启动最低电压刺激模式，保护患者的安全；

(2)通过对所述信息采集处理芯片1上预设刺激模式进行选择，所述预设刺激模式可根据需要缓解的疼痛等级来设定不同的刺激强度，具体可根据需要设置很多种，所述信息采集处理芯片1发送相应的控制信号给所述刺激电极驱动电路2，所述刺激电极驱动电路2输出相应的刺激电流给所述刺激微电极5，对用户进行电刺激；

(3)所述刺激强度传感器3将所述刺激微电极5上的电流信号反馈给所述信息采集处理芯片1，所述信息采集处理芯片1对反馈的电流信号进行处理，判断其是否达到预设标准，如达到预设标准，则保持不变，如没有达到或超过预设标准，则控制所述刺激电极驱动电路2进行调整。

在优选的实施方式中，所述预设刺激模式包括普通模式、针灸模式、脉冲模式和调制模式；

所述普通模式缓解常规级别的疼痛，如图4所示，设定如下：

A、每秒连续刺激脉冲数为66，脉冲宽度为200us；

B、脉冲波形：双极型方波，周期30ms；

C、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

D、刺激持续时间：至少30分钟；

所述针灸模式可针对一些人体穴位的位置进行刺激按摩，还能起到刺激穴位的作用，如图5所示，设定如下：

E、每秒连续刺激脉冲数为2-5，脉冲宽度为200us；

F、脉冲波形：双极型方波，周期500ms；

G、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

H、刺激持续时间：至少30分钟；

所述脉冲模式可同时使能疼痛门槛机制(Pain Gate Mechanism)和类鸦片机制(Opioid)，前者激活Aβ知觉传递纤维(sensory fibres)来减少有害神经刺激，后者激活Aδ纤维以产生脑髓苷(encephalin)，如图6所示，设定如下：

I、每秒连续刺激脉冲数为2-3，脉冲宽度为200us；

J、脉冲波形：由100Hz和2-3Hz的双极型方波混合而成，100Hz对应疼痛门槛机制，2-3Hz对应类鸦片机制，周期500ms；

K、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

所述调制模式，由不规则的刺激波形构成，用以应对长期规律性刺激使得刺激效果减轻的情况，对于长时间使用TENS(每天数小时)的患者最为有效，如图7所示，设定如下：

L、每秒连续刺激脉冲数为66-130，脉冲宽度为200us；

M、脉冲波形：不规则双极型方波，周期随机；

N、刺激电流：峰值Ip介于10mA-25mA。

在优选的实施方式中，所述步骤(3)具体为：所述刺激强度传感器3将采集到的所述刺激微电极5上的电流信号传输入所述刺激信号采集和处理模块16；

所述峰值检测电路采集并将峰值电流Ip经由电阻转化成电压信号，再经由模数转换电路转换，将电流值转化为数字信号，送入所述逻辑处理模块14；

所述逻辑处理模块14将数字化后的峰值电流Ip与预设的最佳刺激电流比较，如达到标准，则保持不变，如没有达到或超过标准，则通过所述电极驱动控制模块15改变刺激电压，直到峰值电流Ip达到预设值。

在优选的实施方式中，还包括手动控制模式：用户可通过所述触控传感模块13对刺激强度进行强制更改，本发明不仅可以采用预设刺激模式来选择刺激强度，还可以让用户或者有经验的医生在使用过程中通过蓝牙来人工的改变刺激强度，更好的适应病情的需要，灵活设置。

实施例4

一种以上实施例所述止疼神经刺激系统的刺激贴片装置，所述刺激强度传感器3、刺激电极驱动电路2、信息采集处理芯片1和线圈4集成设置在PCB板上，所述PCB板设置在壳体中，所述壳体可根据需要设定为非导电防水的材料，如医用硅胶等，所述多个刺激微电极5设置在壳体外，本发明所述刺激贴片装置采用专用定制芯片高度集成，极大减小了系统体积，提高了刺激器的便携性。

在优选的实施方式中，所述触控传感器包括设置在所述壳体上的多个触摸按键和多个I/O接口；所述触摸按键上设置覆盖层，所述覆盖层为非导电材料层，所述非导电材料层在本实施例中为玻璃，但不限定于此。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种自动调节强度的止疼神经刺激系统，其特征在于，包括：

多个刺激微电极，对人体皮下神经进行点刺激；

刺激强度传感器，与所述刺激微电极连接，获取其信号；

2.如权利要求1所述的自动调节强度的止疼神经刺激系统，其特征在于：所述信息采集处理芯片包括：

无线充电模块，用于给所述线圈进行无线充电；

通信模块，用于对外部设备进行通信；

触控传感模块，用于人机交互的触控操作；

3.如权利要求2所述的自动调节强度的止疼神经刺激系统，其特征在于：所述刺激信号采集和处理模块包括电流传感电路、峰值检测电路和模数转换电路。

4.如权利要求2所述的自动调节强度的止疼神经刺激系统，其特征在于：所述触控传感模块包括时钟、PWM控制器、比较器和触控传感器。

5.一种使用权利要求1-4任一项所述止疼神经刺激系统的刺激方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的刺激方法，其特征在于：所述预设刺激模式包括普通模式、针灸模式、脉冲模式和调制模式；

所述普通模式设定如下：

A、每秒连续刺激脉冲数为66，脉冲宽度为200us；

B、脉冲波形：双极型方波，周期30ms；

C、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

D、刺激持续时间：至少30分钟；

所述针灸模式设定如下：

E、每秒连续刺激脉冲数为2-5，脉冲宽度为200us；

F、脉冲波形：双极型方波，周期500ms；

G、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

H、刺激持续时间：至少30分钟；

所述脉冲模式设定如下：

I、每秒连续刺激脉冲数为2-3，脉冲宽度为200us；

K、刺激电流：峰值Ip介于0.5mA-50mA；

所述调制模式设定如下：

L、每秒连续刺激脉冲数为66-130，脉冲宽度为200us；

M、脉冲波形：不规则双极型方波，周期随机；

N、刺激电流：峰值Ip介于10mA-25mA。

7.如权利要求5或6所述的刺激方法，其特征在于：所述步骤(3)具体为：所述刺激强度传感器将采集到的所述刺激微电极上的电流信号传输入所述刺激信号采集和处理模块；

8.如权利要求5-7任一项所述的刺激方法，其特征在于：还包括手动控制模式：用户可通过所述触控传感模块对刺激强度进行强制更改。

9.一种使用权利要求1-4任一项所述止疼神经刺激系统的刺激贴片装置，其特征在于：所述刺激强度传感器、刺激电极驱动电路、信息采集处理芯片和线圈集成设置在PCB板上，所述PCB板设置在壳体中，所述多个刺激微电极设置在壳体外。

10.如权利要求9所述的刺激贴片装置，其特征在于：所述触控传感器包括设置在所述壳体上的多个触摸按键和多个I/O接口；所述触摸按键上设置覆盖层，所述覆盖层为非导电材料层。