CN109316661A - 一种用于疼痛治疗的便携式经颅直流电刺激系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于疼痛治疗的便携式经颅直流电刺激系统，包括控制器，以及与所述控制器电连接的主电极和参考电极，所述主电极包括用于输出刺激电流的多个导电金属针，所述参考电极用于与所述主电极构成电流回路，所述主电极与参考电极均为干电极。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种用于疼痛治疗的便携式经颅直流电刺激系统。
背景技术
疼痛是一种令人不快的感觉和情绪上的感受。强烈或长期的疼痛会严重影响人们的生活质量。因此，对疼痛的治疗便尤为总要。目前主要的治疗和缓解疼痛的方式是使用止痛药。但由于其对身体危害的副作用和潜在的上瘾风险，患者和医生也一直在寻求其他有效的治疗方式。
经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)是一种非侵入式的脑部刺激方式，该方式通过在头皮上传递微弱的恒定电流来调节脑部活动。有研究表明，tDCS可以用于健康人的认知增强，脑卒中患者中风后上肢功能和记忆障碍的改善，以及帕金森病、阿尔茨海默氏症、精神分裂症、抑郁症和慢性疼痛的治疗。由于其副作用只限于贴电极的地方会感到轻微刺痛，局部皮肤可能变红，而极少出现头痛，也绝没有抽搐或损害记忆的现象。因此，tDCS提供了一种可以用于治疗疼痛的有效和安全的方式。
目前尚没有为疼痛治疗所设计的tDCS设备。而且已有的tDCS设备通常使用由导电凝胶或用生理盐水浸泡过的湿电极所制作的电极帽来刺激脑部，由于液态物质具有易挥发及可流动的特性，会给用户带来清洁头皮的问题，对于每次使用结束设备本身的清洁也很繁琐，并且，一方面导致用户在长时间使用时，凝胶或生理盐水会逐渐变干，引起电极产生的刺激电流的特性发生变化，使tDCS设备无法维持稳定的刺激电流，降低了tDCS的治疗效果；另一方面很难确保凝胶或生理盐水能分布在用户头皮上特定的有效刺激区域，从而无法保证tDCS对指定脑部区域的刺激。这也造成现有的tDCS设备在用户自主操作方面产生很大的局限性。
因此，人们需要一种用于疼痛治疗的便携式tDCS设备，其可以精确确定可产生止痛效果的头部皮层位置，并提供可有效治疗疼痛的稳定刺激电流。
发明内容
本发明提供了一种用于疼痛治疗的经颅直流电刺激系统，可以有效和快速地缓解疼痛，提高患者的生活质量。本发明主要包括刺激电流控制器，以及与所述控制器相连接的主电极和参考电极，优选的，所述主电极包括用于输出刺激电流的多个导电金属针，所述参考电极用于与所述主电极构成电流回路，所述主电极与参考电极均为干电极。
优选的，所述导电金属针是具有弹簧的可伸缩导电金属针。
优选的，所述主电极还包括连接本体以及与所述连接本体固定连接的电路板。
优选的，所述可伸缩导电金属针包括探针筒、弹簧、缩颈环以及推杆。
优选的，所述参考电极包括导电金属片。
优选的，所述导电金属片表面粘贴有导电膜。
优选的，所述电刺激系统还包括具有魔术贴的弹性带，所述弹性带用于将所述主电极和参考电极固定在指定位置。
优选的，所述控制器采用可编程集成电路元件，可以检测刺激电流强度并通过预定程序以保证输出恒定电流，并可以通过旋钮操作调节所述主电极的刺激电流。
优选的，初级运动皮层(primary motor cortex,M1)是tDCS调控疼痛的常用靶区,对其进行阳极刺激具有提高疼痛阈值，降低疼痛感知的作用。因此为了达到治疗疼痛的目的，所述主电极被设置在用户头部的初级运动皮层(以国际脑电10-20系统定义的C3/C4位置)，所述参考电极被设置在与所述初级运动皮层相对的用户眼眶的上部。
本发明提供的用于疼痛治疗的经颅直流电刺激系统，通过利用具有弹簧的主电极对用户头皮进行电流刺激，拆卸方便，易清洁，能够根据用户需求设置在头部的任意位置；弹簧结构能够保证主电极与头皮的紧密接触，使得刺激电流保持稳定，刺激位置保持固定；整体上操作简单，携带方便，用户无需他人帮助自己就可使用，体验性好；在将电极固定在疼痛患者指定的头皮位置后，经过一段时间的电刺激治疗，对疼痛有显著的缓解效果。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明较佳实施例的控制器的结构图。
图3是本发明较佳实施例的导电膜结构图。
图4是本发明另一实施例的探针的结构示意图。
图5是本发明另一实施例的可伸缩探针沿其长度方向的剖视图。
图6是本发明较佳实施例的控制系统流程图。
图7是患者在使用便携式疼痛治疗仪时的佩戴示意图。
图8是真假刺激组使用电刺激系统前后的疼痛程度VAS对比图表。
附图标记说明：
1、主电极；2、参考电极；3、弹性头带；4、弹性头带；5、控制器；6、导电膜；
20、连接本体；30、电路板；60、可伸缩探针；8、探针筒；9、弹簧；12、推杆；81、缩颈环；10、连杆；11、限位杆；101、限位部。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。
图1是本发明较佳实施例的结构示意图，如图1所示，本发明提供的用于疼痛治疗的经颅直流电刺激系统包括：主电极1、参考电极2、弹性带3和弹性带4，其中，主电极1由导电金属弹簧针组成，用于刺激头皮相关位置；参考电极2是导电金属片，与主电极构成电流回路；主电极1和参考电极2都是干电极；弹性带3上具有魔术贴，用于将主电极1固定在用户头部指定位置；弹性带4上具有魔术贴，用于将参考电极2固定在用户头部指定位置。通过采用上述结构，可以保证主电极1的每个针头都与用户头部指定位置的头皮接触，并且不受毛发、汗液或灰尘油脂等影响。
图2是本发明较佳实施例的控制器示意图，如图2所示，控制器5包括开关、旋钮以及端口。其中，开关用于打开或关闭电刺激系统；端口用于插入导电线，以便连接控制器5与主电极1和参考电极2；旋钮可切换到不同位置，用于调节电流大小，从而控制主电极1电刺激用户头部，调节刺激水平。优选的，控制器5可以调节的电流范围为0mA至4mA。控制器5可以采用干电池或可充电电池供电，或者通过电源端口直接连接到电源，采用交流供电。
图3是本发明较佳实施例的导电膜示意图，如图3所示，导电膜6具有粘性，可粘贴在参考电极2外表面，以防止用户使用过程中参考电极2的导电金属片直接与皮肤的接触，也便于设备的清洁。
在本发明的另一个实施例中，上述主电极1和参考电极2还可以用其他方式固定在用户头部，例如，利用一种绒线帽式头盔，主电极1和参考电极2可以利用，例如魔术贴，固定在该头盔内侧的任意位置，当用户佩戴该头盔时，可以实现与上述实施例相同的效果。
在本发明的另一个实施例中，上述主电极1是一种具有弹簧的可伸缩导电探头，例如，图4是本发明另一实施例的结构示意图，如图4所示，一种可用于上述电刺激系统的可伸缩导电探头，该探头包括连接本体2与该连接本体20固定连接的电路板30，以及可伸缩探针60。
其中，可伸缩导电探头60包括例如，图5是该可伸缩探针60沿其长度方向的剖视图，如图5所示，呈筒状的探针筒8，位于探针筒8中的弹簧9以及推杆12；其中探针筒8的内侧壁没置一个呈环状的缩颈环81，推杆12包括呈杆状的连杆10，连杆10穿过结颈环81，在连杆10的两端分别没置一个限位部101和呈杆状的限位杆11。当将该可伸缩探针6的主电极1固定在人脑部时，可利用弹簧9伸缩性，使主电极1与人脑部头皮紧密接触，保证在电刺激系统使用过程中，主电极1能够稳定的传输刺激电流，并且准确地剌激人体相关部位。
图6是本发明较佳实施例的控制系统流程图，如图6所示，以使用电池盒供电的控制器5为例，当用户通过控制器5上的旋钮设定刺激电流大小后(S10)，主电极根据上述设定输出刺激电流(S20)。受人体皮肤状态等因素的影响，不同用户具有不同的人体阻抗，因此，会导致实际作用于用户头部的刺激电流与设定电流之间具有差异，针对上述问题，控制器5使用了可编程集成电路元件，对实际作用于用户头部的刺激电流进行检测(S30)，并根据检测到的实际刺激电流强度，利用预定程序调整实际输出的刺激电流(S40)，从而使输出的电流保持恒定。
根据本发明的另一实施例，上述电刺激系统还可以包括与控制器5通信连接的智能终端和服务器，所述智能终端能够收集、使用该治疗仪的用户身份信息、用户使用治疗仪时治疗仪的电流数据以及用户使用该治疗仪时用于评价疼痛强度变化的视觉模拟量表(VAS)，并上传至服务器储存，为用户建立长期的健康数据库，以便用户使用。
发明人针对多位具有慢性腰痛的患者，利用本发明所提供的经颅直流电刺激系统进行了临床研究，图7是用户在使用上述便携式疼痛治疗仪时的佩戴示意图，如图7所示，将具有金属弹簧针的主电极1放置在初级运动皮层(M1)作为正极(阳极)以进行刺激，参考电极2则放置在对侧眼框上以构成电流回路。
在研究过程中，将51位具有慢性腰痛的患者随机平均分成真刺激组和假刺激组，使用上述电刺激系统对真刺激组中的每位患者进行20分钟的tDCS治疗，刺激部位为初级运动皮层，刺激电流设置为2mA；对假刺激组中的每位患者，采用与真刺激组患者相同刺激部位，但只打开上述电刺激设备，在患者的头皮感受到微弱的刺激感时，即刻关闭，整个过程约持续20秒，因此假刺激组中的每位患者并不会真正接受tDCS治疗。
为了评估上述经颅直流电刺激系统对慢性腰痛的治疗效果，真假刺激组的患者在接受治疗前后，根据自我感觉记录用于评估疼痛程度的视觉模拟量表(VAS)。图8是真假刺激组使用经颅直流电刺激系统前后的疼痛程度VAS对比图表，如图8所示，通过临床研究可以发现，真刺激组的患者在接受上述经颅直流电刺激系统的治疗后，其疼痛强度明显下降；而假刺激组中的患者没有明显变化，因此本发明提供的经颅直流电刺激系统对慢性腰痛具有显著的镇痛作用。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
Claims (10)
1.一种用于疼痛治疗的便携式经颅直流电刺激系统，包括控制器，以及与所述控制器相连接的主电极和参考电极，其特征在于，所述主电极包括用于输出刺激电流的多个导电金属针，所述参考电极用于与所述主电极构成电流回路，所述主电极与参考电极均为干电极。
2.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述导电金属针是具有弹簧的可伸缩导电金属针。
3.根据权利要求2所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述主电极还包括连接本体以及与所述连接本体固定连接的电路板。
4.根据权利要求3所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述可伸缩导电金属针包括探针筒、弹簧、缩颈环以及推杆。
5.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述参考电极包括导电金属片。
6.根据权利要求5所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述导电金属片表面粘贴有导电膜。
7.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，还包括具有魔术贴的弹性带，所述弹性带用于将所述主电极和参考电极固定在指定位置。
8.根据权利要求1所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述控制器用于设定所述主电极的输出刺激电流。
9.根据权利要求8所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述控制器用于检测所述主电极的实际输出的刺激电流，并根据所述设定的所述输出刺激电流调节所述主电极的实际输出的刺激电流。
10.根据权利要求1至9任一项所述的经颅直流电刺激系统，其特征在于，所述主电极被设置在用户头部的初级运动皮层，所述参考电极被设置在与所述初级运动皮层相对的用户眼眶的上部。
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| PB01 | Publication | ||
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