CN108742996A - 一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪及工作原理及工作方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗保健技术领域，具体是一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪及工作原理及工作方式。止鼾仪包括智能手机及智能手机上的应用程序，止鼾仪主件；止鼾仪主件包括可连接智能手机的止鼾仪控制器，及与其连接的电极终端；由智能手机上的应用程序开启电脉冲功能及设置脉冲电压，使止鼾仪控制器内的电脉冲输出电路向电极终端输入已设定电压强度的电脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

Description

一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪及工作原理及工作 方式

技术领域

本发明涉及医疗保健技术领域，特别是一种治疗打鼾的理疗仪器或者医疗器械及工作原理及工作方式。

背景技术

打鼾症又叫阻塞性睡眠呼吸暂停综合征，是在睡眠是上呼吸道部分的震动引起的。之所以被称为综合征，是因为这种病症有可能导致某些呼吸系统疾病和心血管疾病的发生，如高血压、冠心病等。传统治疗打鼾的方法是手术治疗，这种方法风险大，易产生手术并发症。近些年来出现一些新型打鼾方法，如腕式打鼾仪，挂耳式打鼾仪。腕式打鼾仪是通过强脉冲刺激使病人惊醒停止打鼾，这种方法会导致病人在睡觉时频繁惊醒，无法拥有良好的睡眠，严重的会导致病人因睡眠问题引起其他的并发症。而挂耳式打鼾仪是通过刺激大脑听觉神经，使大脑应激反应从而止鼾，这种方法同样会使病人无法进入深度睡眠，导致睡眠质量下降。

根据医学解释，打鼾症使用者是由于喉部肌肉松弛塌陷阻塞呼吸道，气流通过软腭组织发生震动而产生的现象。睡眠时由于喉部附近软组织松弛塌陷，上呼吸道阻塞导致呼吸暂停，使用者便处于缺氧状态。长期打鼾轻则影响睡眠，重则引起呼吸道疾病及一系列心血管问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，可放置在人体的下颌皮肤，通过电刺激舌下神经，刺激肌肉收缩，从而打开呼吸通道，使呼吸通畅，从而达到止鼾的目的。

本发明的技术方案为：一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，包括智能手机及智能手机上的应用程序，止鼾仪主件；止鼾仪主件包括可连接智能手机的止鼾仪控制器，及与其连接的电极终端；

止鼾仪控制器内包括依次连接的智能接口模块、MCU微控制模块、升压调压电路、电脉冲输出电路，同时MCU微控制模块与电脉冲输出电路连接；由所述的电极终端连接电脉冲输出电路；

智能接口模块可由智能手机连接线与智能手机相连，由智能手机识别止鼾仪控制器，并为之供电并通信；

由智能手机上的应用程序开启电脉冲功能，通过与智能手机相连的智能接口模块，将开启电脉冲信号传输给MCU微控制模块，MCU微控制模块控制电脉冲输出电路输出电脉冲；

同时，智能手机的应用程序界面可设置脉冲电压，通过与智能手机相连的智能接口模块，将脉冲电压信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制升压调压电路，将智能手机提供的电源调节至设定的脉冲电压，并输入至电脉冲输出电路，使电脉冲输出电路向电极终端输入已设定电压强度的电脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

对于电刺激止鼾疗法，舌下神经肌肉收缩主要以感觉信号为特征，且刺激电流需达到基强度的要求。由于不同的人皮肤电阻率各不相同，所以相同电脉冲强度对不同人的刺激程度也不同，不同的人适合的电脉冲强度也各不相同，因此本发明选择合适的调压电路，用户可以根据自身感受、舒适程度、刺激强度，选择自身合适的输出电压。若是电压强度过小，达不到刺激舌下神经的效果，若是电压强度过大，可能导致刺激强度过大，使用者因此惊醒，因此调压电路需能使电压在合适的范围内调节。

进一步的技术方案是，所述的电脉冲输出电路输出的脉冲可以为单脉冲，或者为脉冲极性相反的双脉冲，均通过MCU微控制模块控制电脉冲输出电路以实现其强度，且双脉冲的频率及脉冲宽度完全相同，且双极性的脉冲之间有一定的相位差。

进一步的技术方案是，所述的电脉冲输出电路输出的双极性脉冲，其强度、频率及脉冲宽度完全相同，且双极性的脉冲之间有一定的相位差。电脉冲输出电路输出双极性脉冲，避免同一电极下组织内电荷累积造成的组织电性变化而引起组织的损伤。

进一步的技术方案为，所述的电脉冲输出电路输出的电脉冲使用的是调制波调制后的电脉冲，其调制波的可能形式有正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、高斯包络、随机白噪声分布等多种形式，其载波是电压脉冲，频率范围为10-150Hz，电脉冲宽度为0.1-2ms。

进一步的技术方案是，在智能手机的应用程序页面，还可以设定体验模式和止鼾模式，由其控制是否向MCU微控制模块发送命令，并由电脉冲输出电路输出电脉冲；

在体验模式下，向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路连续输出电刺激脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅，适用于打鼾症重症使用者；

在止鼾模式下，使用者打鼾时，由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否大于阈值，该阈值可通过智能手机应用程序界面向MCU微控制模块设定，或MCU微控制模块默认设定，如果鼾声没有大于阈值，则重新采集鼾声进行判断，如果大于阈值，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅；然后再由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否停止，如果鼾声停止，则进入最开始的鼾声采集流程，如果鼾声没有停止，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个比上一个脉冲电压强度更强的电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，然后进入下一个鼾声停止与否的判断流程，重复上面的步骤，直到睡眠结束为止，该模式适用于打鼾症轻中度使用者；

使用者还可通过应用程序控制智能手机，以调节接收鼾声接收强度，避免智能手机距人较远时或鼾声较小时，采集到的鼾声强度较弱无法识别的情况。

进一步的技术方案是，智能手机的应用程序界面还可设置脉冲方式，并将上述信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制电脉冲输出电路向电极终端输入的脉冲方式，从而使电极终端对其接触的下颌皮肤处有不同感觉的电脉冲刺激。

进一步的技术方案是，所述的电极终端至少有两处电极区，可以采用整体形式的电极片，或者分离式的电极片。

本发明的基于智能手机控制的电刺激止鼾仪的工作原理为：

由智能手机上的应用程序开启电脉冲功能，通过与智能手机相连的智能接口模块，将开启电脉冲信号传输给MCU微控制模块，MCU微控制模块控制电脉冲输出电路输出电脉冲；

同时，智能手机的应用程序界面可设置脉冲电压，通过与智能手机相连的智能接口模块，将脉冲电压信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制升压调压电路，将智能手机提供的电源调节至设定的脉冲电压，并输入至电脉冲输出电路，使电脉冲输出电路向电极终端输入已设定电压强度的电脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

本发明的基于智能手机控制的电刺激止鼾仪的工作方式为：

在智能手机的应用程序页面，还可以设定体验模式和止鼾模式，由其控制是否向MCU微控制模块发送命令，并由电脉冲输出电路输出电脉冲；

在体验模式下，向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路连续输出电刺激脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅，适用于打鼾症重症使用者；

在止鼾模式下，使用者打鼾时，由智能手采集鼾声，并判断鼾声是否大于阈值，该阈值可通过智能手机应用程序界面向MCU微控制模块设定，或MCU微控制模块默认设定，如果鼾声没有大于阈值，则重新采集鼾声进行判断，如果大于阈值，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅；然后再由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否停止，如果鼾声停止，则进入最开始的鼾声采集流程，如果鼾声没有停止，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个比上一个脉冲电压强度更强的电脉冲，通过两个电极终端刺激舌下神经，然后进入下一个鼾声停止与否的判断流程，重复上面的步骤，直到睡眠结束为止，该模式适用于打鼾症轻中度使用者；

使用者还可通过应用程序控制智能手机，以调节接收鼾声接收强度，避免智能手机距人较远时或鼾声较小时，采集到的鼾声强度较弱无法识别的情况。

本发明的电刺激止鼾仪，从病症原理出发，具有减缓打鼾症状的可行性。

附图说明

图1为本发明产品示意图；

图2为图1的系统框图；

图3为本发明止鼾流程图；

图4为本发明电刺激脉冲所用的调制波的一种。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其包括一部智能手机1及手机上的止鼾仪应用程序，止鼾仪主件2。止鼾仪主件2包括可通过手机USB接口连接的止鼾仪控制器3，及其电连接的两个电极片4。

止鼾仪控制器3内包括依次连接的智能接口模块5、MCU微控制模块6、升压调压电路7、电脉冲输出电路8，同时MCU微控制模块6与电脉冲输出电路8连接。

该智能接口模块5可连接智能手机的USB接口，由智能手机1识别设备，为止鼾仪主件2供电并与之通信。止鼾仪控制器3的智能接口模块5，已经集成OTG电路，智能手机1可与止鼾仪控制器3直接通信，不需要再匹配其他OTG转接线，用户可根据智能手机1的USB充电口选择匹配接口为USB、microUSB、miniUSB、type-c或Lighting的止鼾仪控制器3的智能接口模块5。采用USB供电模式可以占用智能手机1的USB口，避免用户在充电时使用本发明的止鼾仪，从而避免人耦合强电、发生危险。

如图1所示，本发明采用两个分开形式的电极片4，相比采用整片的电极片，在使用时，以从脖子后面环绕的方式佩戴，使电极片4的电线不会在胸前，避免了睡眠中或翻身时被轻易的扯掉。

本发明的工作流程及原理为，从智能手机1的应用程序界面输入脉冲电压和可供选择的脉冲方式，将上述信号传输给MCU微控制模块6；MCU微控制模块6接收信号后，控制升压调压电路7和电脉冲输出电路8，将智能手机1提供的电源调节至合适的电压输入至电脉冲输出电路8，同时使电脉冲输出电路8向两个电极片4输入合适的脉冲电压和脉冲方式，通过两个电极片4对其接触的下颌皮肤处9有不同脉冲强度的电脉冲，刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

本发明止鼾仪的工作方式为：

在智能手机1的应用程序页面，还可以设定体验模式和止鼾模式，由其控制是否向MCU微控制模块6发送命令，并由电脉冲输出电路8输出电脉冲；

在体验模式下，向MCU微控制模块6发送命令，控制电脉冲输出电路8连续输出电刺激脉冲，通过两个电极片4持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅，适用于打鼾症重症使用者；

在止鼾模式下，如图3所示的止鼾流程，并结合图1和图2。使用者打鼾时即开始10，由智能手机1进行鼾声采集11，并判断采集的打鼾声音是否超过了阈值12，该阈值可通过智能手机1应用程序界面设定或默认设定。

如果鼾声没有大于阈值，即否的状态，则重新鼾声采集11并进行判断。

如果鼾声大于阈值，即是的状态，向MCU微控制模块6发送命令，控制电脉冲输出电路8输出一个电脉冲刺激13，通过两个电极片4刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅。

接下来再由智能手机1采集鼾声14，并判断鼾声是否停止16。如果鼾声停止，即是的状态，则进入最开始的鼾声采集11的流程。如果鼾声没有停止，即否的状态，则向MCU微控制模块6发送命令，控制电脉冲输出电路8输出一个强度更大的电脉冲刺激15，即比上一个脉冲电压强度更强的电脉冲，通过两个电极片4刺激舌下神经。然后，进入下一个鼾声采集14及判断鼾声是否停止16的判断流程，重复上面的步骤，直到睡眠结束17为止。该模式适用于打鼾症轻中度使用者。所述的比上一个脉冲电压强度更强脉，其对应通过智能手机1应用程序可设定的脉冲电压强度。

使用者还可通过应用程序控制智能手机1，以调节接收鼾声接收强度，避免智能手机距人较远时或鼾声较小时，采集到的鼾声强度较弱无法识别的情况。

本发明的电脉冲输出电路8输出双极性脉冲，即两个电极输出的脉冲极性相反。双极性脉冲避免同一电极下组织内电荷累积造成的组织电性变化而引起组织的损伤。输出的双极性脉冲的强度、频率及脉冲宽度完全相同，双极性的脉冲之间有一定的相位差。

相关医疗文献表明，对颌舌肌的电刺激小于10Hz的脉冲刺激与不刺激时没什么区别，当大于30Hz时上气道通畅性改善，超过50Hz后效果则趋于平稳。另外长时间的脉冲宽度会导致不适感，通常在0.2-1.0ms的范围内肌肉的紧张度随时间增加而增大；所以本发明设计了一种调制波去实现这种电击刺激。如图4所示，所述的电脉冲输出电路输出的电脉冲使用的是调制波调制后的电脉冲，其调制波的可能形式有正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、高斯包络、随机白噪声分布等多种形式，其载波是电压脉冲，频率范围为10-150Hz，电脉冲宽度为0.1-2ms。

本发明中所述的下颌皮肤，更准确的说是，两侧颏部中线外平均约(0.3±0.022)cm、距下颌缘前端平均约(1.5±0.023)cm的舌下神经支配颏舌肌的分支处。

上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：包括智能手机及智能手机上的应用程序，止鼾仪主件；止鼾仪主件包括可连接智能手机的止鼾仪控制器，及与其连接的电极终端；

止鼾仪控制器内包括依次连接的智能接口模块、MCU微控制模块、升压调压电路、电脉冲输出电路，同时MCU微控制模块与电脉冲输出电路连接；由所述的电极终端连接电脉冲输出电路；

智能接口模块可由智能手机连接线与智能手机相连，由智能手机识别止鼾仪控制器，并为之供电并通信；

由智能手机上的应用程序开启电脉冲功能，通过与智能手机相连的智能接口模块，将开启电脉冲信号传输给MCU微控制模块，MCU微控制模块控制电脉冲输出电路输出电脉冲；

同时，智能手机的应用程序界面可设置脉冲电压，通过与智能手机相连的智能接口模块，将脉冲电压信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制升压调压电路，将智能手机提供的电源调节至设定的脉冲电压，并输入至电脉冲输出电路，使电脉冲输出电路向电极终端输入已设定电压强度的电脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：所述的电脉冲输出电路输出的脉冲可以为单脉冲，或者为脉冲极性相反的双脉冲，均通过MCU微控制模块控制电脉冲输出电路以实现其强度，且双脉冲的频率及脉冲宽度完全相同，且双极性的脉冲之间有一定的相位差。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：所述的电脉冲输出电路输出的电脉冲使用的是调制波调制后的电脉冲，其调制波的可能形式有正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、高斯包络、随机白噪声分布等多种形式，其载波是电压脉冲，频率范围为10-150Hz，电脉冲宽度为0.1-2ms。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：在智能手机的应用程序页面，还可以设定体验模式和止鼾模式，由其控制是否向MCU微控制模块发送命令，并由电脉冲输出电路输出电脉冲；

在体验模式下，向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路连续输出电刺激脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅，适用于打鼾症重症使用者；

在止鼾模式下，使用者打鼾时，由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否大于阈值，该阈值可通过智能手机应用程序界面向MCU微控制模块设定，或MCU微控制模块默认设定，如果鼾声没有大于阈值，则重新采集鼾声进行判断，如果大于阈值，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅；然后再由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否停止，如果鼾声停止，则进入最开始的鼾声采集流程，如果鼾声没有停止，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个比上一个脉冲电压强度更强的电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，然后进入下一个鼾声停止与否的判断流程，重复上面的步骤，直到睡眠结束为止，该模式适用于打鼾症轻中度使用者；

使用者还可通过应用程序控制智能手机，以调节接收鼾声接收强度，避免智能手机距人较远时或鼾声较小时，采集到的鼾声强度较弱无法识别的情况。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：智能手机的应用程序界面还可设置脉冲方式，并将上述信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制电脉冲输出电路向电极终端输入的脉冲方式，从而使电极终端对其接触的下颌皮肤处有不同感觉的电脉冲刺激。

6.根据权利要求5所述的一种基于智能手机控制的电刺激止鼾仪，其特征在于：所述的电极终端至少有两处电极区，可以采用整体形式的电极片，或者分离式的电极片。

7.一种权利要求1所述的止鼾仪的工作原理，其特征在于：

由智能手机上的应用程序开启电脉冲功能，通过与智能手机相连的智能接口模块，将开启电脉冲信号传输给MCU微控制模块，MCU微控制模块控制电脉冲输出电路输出电脉冲；

同时，智能手机的应用程序界面可设置脉冲电压，通过与智能手机相连的智能接口模块，将脉冲电压信号传输给MCU微控制模块，由MCU微控制模块控制升压调压电路，将智能手机提供的电源调节至设定的脉冲电压，并输入至电脉冲输出电路，使电脉冲输出电路向电极终端输入已设定电压强度的电脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸畅通，达到止鼾目的。

8.一种权利要求1所述的止鼾仪的工作方式，其特征在于：

在智能手机的应用程序页面，还可以设定体验模式和止鼾模式，由其控制是否向MCU微控制模块发送命令，并由电脉冲输出电路输出电脉冲；

在体验模式下，向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路连续输出电刺激脉冲，通过电极终端持续刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅，适用于打鼾症重症使用者；

在止鼾模式下，使用者打鼾时，由智能手采集鼾声，并判断鼾声是否大于阈值，该阈值可通过智能手机应用程序界面向MCU微控制模块设定，或MCU微控制模块默认设定，如果鼾声没有大于阈值，则重新采集鼾声进行判断，如果大于阈值，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个电脉冲，通过电极终端刺激舌下神经，使其肌肉收缩，保持呼吸通畅；然后再由智能手机采集鼾声，并判断鼾声是否停止，如果鼾声停止，则进入最开始的鼾声采集流程，如果鼾声没有停止，则向MCU微控制模块发送命令，控制电脉冲输出电路输出一个比上一个脉冲电压强度更强的电脉冲，通过两个电极终端刺激舌下神经，然后进入下一个鼾声停止与否的判断流程，重复上面的步骤，直到睡眠结束为止，该模式适用于打鼾症轻中度使用者；

使用者还可通过应用程序控制智能手机，以调节接收鼾声接收强度，避免智能手机距人较远时或鼾声较小时，采集到的鼾声强度较弱无法识别的情况。