CN109414369A - 刺激装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刺激装置，包括：包括至少两个振动模块(5，7，9)的带(10)，其中，至少两个振动模块(5，7，9)中的每个包括具有外壳(6，26)和布置在外壳(6，26)内的振动垫(24)的舱(4)、和具有在外壳(6，26)内的飞轮(28)的振动电机(20)；操作至少两个振动模块(5，7，9)的振动电机(20)的控制面板(15)；其中，振动电机(20)通过至少一个弹性电机壳体(22)安装至振动垫(24)。本发明还公开了该装置用于治疗通气不足和呼吸抑制的用途，和一种通过将带(10)紧固至使用者的腹部并操作带(10)来治疗通气不足和呼吸抑制的方法，其中，至少两个振动模块从外部施加至使用者的腹部区域来刺激膈肌，以增强肺功能。

Description

刺激装置
技术领域
本发明涉及一种刺激装置(特别是用于刺激膈膜的刺激装置)、所述刺激装置的用途以及治疗通气不足和呼吸抑制的方法。更具体地，本发明涉及一种用于(特别是通过生物力学肌肉刺激)刺激膈膜以增强肺功能的装置。提供一种包括至少两个振动模块的带(belt)，所述振动模块从外部施加至使用者的腹部区域以刺激膈膜。
背景技术
众所周知，在各种疾病中，生物力学肌肉刺激使得患者的病情得到改善。生物力学肌肉刺激的主要应用是在医学领域、运动以及化妆品中。特别地，在医学领域，已经发现可以针对特定的疾病(特别是慢性疼痛、某些类型的周围性瘫痪、动脉及周围循环障碍、肌肉代谢障碍、肌肉萎缩、肌肉营养不良以及各种形式的关节炎)使用生物力学刺激来实现身体活动的快速且持续的改善。
例如，DE 10 2004 009 452 B4公开了一种用于刺激心肌的装置，其特别提高了IIa型肌肉纤维的保护。在这里，该装置包括用于产生并发送电刺激脉冲的脉冲发生器单元。该脉冲发生器单元可通过控制单元控制。该装置的缺点在于其仅作用于心肌并且因此其使用受到限制。该装置的硬件仅限于特定应用。
此外，DE 102 41 340 B4描述了一种用于生物力学肌肉刺激的用于供康复、再生使用的复杂装置。水平的踏板固定至振动单元，其中踏板以优选为4mm至5mm的幅度水平摆动。用户通过手柄、带子(strap)或绳索实现所期望的身体张紧。所公开的设备的缺点在于振动或震动影响全身并且不能局部地应用于特定的肌肉或肌肉群。此外，该装置非常大并且不能在移动中使用。肌肉的刺激仅仅通过由用户执行的主动工作来实现，而这并不总是可实现的。该装置可能难以或不能由老年人使用。
DE 201 16 277 U1公开了一种用于生物力学刺激的装置，借助于该装置，按摩治疗师可以直接在患者身体的某些区域上引起振动。该装置包括振动发生器，该振动发生器具有用于产生震动运动的机械驱动单元。该设备非常大而且重，并且不能在移动中使用。此外，还需要由受过培训的专业人员来操作。
在发达国家和发展中国家中，慢性肺病和呼吸抑制相关的情况是同样惊人的。例如，仅在美国，慢性阻塞性肺病(COPD)是第三大死因，超过1100万人被诊断患有该病。如哮喘等疾病在美国影响超过1700万人，包括500万儿童。肺郁(lung depression)的示例包括睡眠呼吸暂停、使用阿片类药物、肺炎、间质性肺病、睡眠呼吸暂停、充血性心力衰竭以及诸如焦虑或创伤后精神紧张性精神障碍(PTSD)的心因性原因。所有的这些病症具有提供不同效果、同时具有副作用的不同的药物干预措施。
已经尝试通过外部刺激来治疗呼吸抑制以缓解诸如COPD、睡眠呼吸暂停和各种来源的呼吸抑制的疾病，然而这些尝试对于使用者来说是不理想的、不成功的或不方便的。
例如，DE 298 12 986U1公开了一种将交变磁场效应与用于机械刺激腹部和侧腹呼吸的机械振动相结合的呼吸刺激装置。该装置由具有四个电驱动的电机和相关的机械偏心轮的带组成。在所有的方向上产生振动从而使整个单元振动的电机被直接置于鼓起的塑料外壳中。因此，振动不能被控制且在任何方向上都没有振动的阻尼。现有技术中所描述的装置的缺点在于肌肉刺激与相当大的疼痛有关并且使用者必须保持特定的身体姿势。此外，施加电刺激会引起疼痛并且需要与皮肤直接接触。没有数据证明有效性，而且由于复杂的电机-磁体结构，值得怀疑其是否实用。
DE 202010018159 U1公开了一种呼吸刺激带，该带为管状柔性结构并且包括集成的传感器单元和集成有壳体的至少两个振动发生器。由于振动发生器的壳体插入带内，因此振动发生器在所有方向上产生振动并且这些振动不能被控制。振动频率为6至12Hz。在观察到效果(如果有的话)之前没有所需的频率、振幅或时间的指示。
DE 10 2010 022 603 A1公开了一种呼吸刺激带，其中，飞轮被磁化，或磁化的元件合并入飞轮中以增强由电机和磁性元件产生的磁场。通过盘状磁体、块状磁铁或条状磁体磁化飞轮并且磁力学(magneto-mechanical)振动通过磁波产生其效应。此外，磁-力振动单元可以与感应转换元件结合，从而对肌肉产生电刺激电流。
WO 01/19316 A2公开了一种数控振动治疗设备，包括一个机电振动器和用于使用摆线振动的数控装置。数控装置采用线性时间整合频率控制和小振幅振动，而没有进一步具体细节。
发明内容
通常，随着人们年龄增长，其呼吸肌变弱(尤其是膈肌)，肺变得更僵硬且缺乏弹性，心肺功能和活动能力下降，从而使得日常活动困难并且还降低了睡眠质量。在75岁时，肺的肺活量比年轻人少50％。换句话说，随着人们年龄增长，肺运行效率更低，且吸入的至关重要的氧气的量减少，而氧气对于我们的大脑、心脏和其他器官的最优运行是必不可少的。同样，随着人们年龄增长，正确的呼吸模式退化至浅的、快速的胸部呼吸方法，其具有使用更多能量并激活体内压力的负面影响，而且导致人们吸入更少的空气或氧气。这导致了从许多老年人看到的诸如焦虑、睡眠不良、缺乏活动，甚至抑郁的广泛经验性影响。压力方面也将针对另外的承受高压或焦虑的年龄组，以及那些有睡眠问题的年龄组。
本发明具有提供一种改进的刺激装置(特别是用于刺激膈膜的刺激装置)、所述装置的用途以及一种改进的治疗通气不足和呼吸抑制的方法的目的。
根据本发明的刺激装置包括：包含至少两个振动模块的带，其中，所述至少两个振动模块中的每个振动模块包括具有外壳和设置在所述外壳内的振动垫的舱(pod)、以及具有位于壳体内的飞轮的振动电机；操作所述至少两个振动模块的所述振动电机的控制面板；其中，通过至少一个弹性电机壳体将所述振动电机安装至所述振动垫。
本发明还包括这种装置的用于治疗通气不足和呼吸抑制的用途，以及通过将带固定于使用者的腹部并操作带来治疗通气不足和呼吸抑制的方法，其中，所述至少两个振动模块外部地施加至使用者的腹部区域，以刺激膈膜，从而增强肺功能。
刺激装置的弹性电机壳体相对于电机的带和壳体提供了振动电机的弹性支撑，从而产生的振动主要是针对使用者，因此与现有技术中已知的装置相比，更有效地使用了撞击使用者的能量。利用由于弹性安装/悬挂引起的定向振动，振动垫振动，并且脉冲具有更多的自由度且对膈膜提供更好的撞击。本发明的装置和方法通过刺激膈膜增强了肺功能。
本发明通过避免药物干预以及提供相对即时的增强并优化呼吸能力的效果来缓解与由肺部疾病和呼吸抑制的各种原因引起的通气不足和浅呼吸相关的症状。这使得血氧水平升高、心率和呼吸率降低并提高了生活质量。本发明易于使用，克服了现有技术中的使用困难，并且没有观察到不良副作用。本发明的装置比现有技术更有效，即在2分钟内激活膈膜，并且已经观察到对100％的测试个体有效果。
根据本发明的装置和方法可以刺激膈膜以增强肺功能，并且随后刺激副交感神经系统以增强放松度、降低心率和呼吸率并改善睡眠质量甚至改善疼痛。例如，该装置的程序可以用于入睡，在这种情况下，电机的转数减少。然而，这甚至可以增加对使用者的积极影响。该装置包括具有至少两个可移动接合的振动模块的带，所述振动模块被提供于与使用者接触以与使用者的膈肌接触。
大体上，本发明的装置通过振动模块经由舱和振动垫与人体接触来将生物力学振动施加至人体。根据本发明的带包括至少两个振动模块，每个振动模块都容纳有振动电机。振动模块与带子接合以形成带，用于接触使用者的腹部以刺激膈膜。通过电子电路控制电机。通过控制面板控制电子电路，该电子电路可以由可选择性充电的电池供电。控制面板控制电机运行的电压和时间。
使用者可以在白天或夜间的任何时间佩戴该带。本发明的带可以仅佩戴使用者希望刺激膈膜的时间量，或者可以长时间佩戴，并且振动电机在该整个长时间段内间歇地启动。使用者可以以任何姿势使用本发明的带，所述姿势例如坐、站、或仰卧位姿势。当在办公室工作、坐在电脑前或从事体力劳动时，可以佩戴和使用该带。振动“训练”膈膜从而提高其工作能力或其自身的收缩能力，并且在早上或晚上使用后应继续工作几个小时。最短使用时间为10分钟直至30-60分钟。此外，通过重复使用，膈膜更快地识别振动，重复使用使得每次使用带时更快地开始工作。
在本发明的一实施方式中，带包括三个振动模块，这三个振动模块等距离布置或以变化的距离布置以允许膈膜的用于胃部深呼吸运动的最佳刺激效果，即在吸气期间的“扩张”阶段中，舱和振动垫随着电机继续最佳地振动。
在本发明的一实施方式中，该装置的振动电机中的每个振动电机与振动垫通过电机壳体间隔开。该措施确保了附接至电机的飞轮在壳体或外壳内的自由运动。
在本发明的一实施方式中，在该装置中，通过卡扣配合连接将电机壳体安装至振动垫。该措施提供了电机和电机壳体的牢固连接。可替选地，可以使用合适的附接部件和/或附加的附接部件，例如粘合剂或机械联接器。
在一实施方式中，在本发明的该装置中，电机壳体中的每个电机壳体至少部分地以与振动电机互补的方式设计，以用于保持和支撑振动电机。该措施提供了装置的简单装配以及电机在电机壳体内的可靠支撑。
在本发明的一实施方式中，该装置的带包括具有至少一个带紧固附件的带子。带可以为柔性的。该措施为使用者，特别是为使用者的腹部，提供了带的容易的调节。带紧固附件可以是任何合适的紧固部件。
在本发明的一实施方式中，外壳包括主外壳和后外壳，其中振动垫被布置在后外壳内和/或主外壳设置有前面板。通过该措施，振动被更有效地定向至使用者。具体地，利用弹性振动垫和弹性电机壳体，撞击外壳的振动被抑制并且振动垫相对于外壳被弹性地支撑。
在本发明的一实施方式中，该装置的主外壳和/或后外壳包括至少一个附接部件，该附接部件用于与带子接合，并穿过该带子与后外壳或主外壳中的另一个接合。该措施提供了外壳和带子之间的合适且安全的连接，并且确保了振动垫被保持在适当的位置。
在本发明的一实施方式中，控制面板以约0.3G至1.0G的振幅以及与0.6V至1.3V的电压互补的范围为16Hz至45Hz的频率操作所述振动电机。优选地，控制面板以在30Hz(0.8V)的频率下约0.4G的振幅至在37Hz(1.0V)的频率下0.62G的振幅操作所述振动电机。精确的最优频率和振幅也取决于个人，即体重、年龄和一般敏感度。通过这些操作条件，实现了最佳效果，并且最佳效果被量化为呼吸模式中的明显变化(呼吸模式变为深度的、缓慢有节奏的膈膜呼吸)，并量化为呼吸率降低20％或更多。
在本发明的一实施方式中，带为柔性的和/或为根据佩戴者的解剖结构(anatomy)可调节的。因此，带的长度可以很容易地适于使用者并且一条带可以适于不同的使用者。
在本发明的一实施方式中，所述至少一个飞轮的尺寸为直径约12mm且厚度为8mm。该措施提供了有效的振动。
在本发明的一实施方式中，所述至少一个飞轮具有7克至8克的重量和/或与电机的端部间隔1mm至5mm。该措施甚至可以更进一步改善装置的效率以及振动脉冲的冲击。该重量和布置是基于多个测试结果的(在下文中对比)。
在本发明的一实施方式中，该装置还可以包括用于显示并监控生命机能的显示器，其中，通过接口集成所述生命机能的显示器和/或所述接口支持与外部装置的信息交换。该措施可以改善装置的功能。
在另一实施方式中，本发明提供了一种通过将带装置接合至使用者的腹部来治疗呼吸抑制的方法，该带装置包括：a)具有带紧固附件的带子；b)与所述带子接合的至少两个振动电机；c)所述电机包括直径为12mm、厚度为8mm并且为7克至8克的飞轮；d)操作所述至少两个振动电机的控制面板；其中，所述振动电机具有从0.3G至1.0G的振幅以及范围为16Hz至45Hz的频率。在一实施方式中，所述至少两个振动模块从外部施加至使用者的腹部区域，以刺激膈膜，从而增强肺功能。
在一实施方式中，本发明的装置包括带，其中，该带的尺寸可调节以适应使用者的不同尺寸。该带包括至少两个可移动的振动模块，每个模块包括由控制面板装置控制的振动电机。本发明的带用于接触使用者胸腔以下的腹部区域以刺激膈膜。
本发明的振动电机可以在不同的电压、振幅和频率下均有效。振幅的近似有效范围是从大约0.3G至大约1.0G，或电压的近似有效范围是从大约0.6V至1.3V。频率的近似有效范围是大约16Hz至大约45Hz。
在本发明的一实施方式中，该装置可以用于加深腹式呼吸或侧腹呼吸。腹式呼吸(也被称为腹腔呼吸)是一种正常的、容易的呼吸方式。膈膜是主要的呼吸肌并且位于胸腔和腹腔之间。通过膈膜的收缩产生腹式呼吸，由此胸膜间隙内的负压增大。随着这种负压，肺部扩张并且吸入空气。在这种呼吸技术中，通过膈膜松弛产生呼气，由此肺部由于其自身的弹性特性而收缩并将空气排出。自觉地，通过收缩腹肌可以支持呼气。
该装置可以用于增加膈膜的活动性。在机械振动的作用下，膈膜的肌肉受到刺激并且随后可有助于肺部更好的扩张。使用本发明的装置的另一好处是激活副交感神经系统，这随后减小了心率和呼吸率，增加了肌肉松弛度，缓解了紧张、下躯干的疼痛、腹部收缩，以及改善了睡眠质量。此外，使用本发明的装置对诸如失眠的睡眠障碍有帮助。本发明的装置的另一好处是有助于使个体从机械通气的使用中脱离。
附图说明
图1示出处于线性展开位置的具有至少两个振动模块和相关的控制面板的可调节的带的主视图。
图2示出振动模块的舱部件的分解图。
图3示出具有至少两个振动模块和相关的控制面板的带的使用者接触侧的视图。
图4示出振动电机。
图5示出控制面板的前侧立体图。
图6示出控制面板的后侧立体图。
图7示出控制面板的分解图。
图8a示出振动模块的后侧立体图。
图8b示出图8a的振动模块12的截面侧视图。
具体实施方式
虽然本发明可能受到不同形式的实施方式的影响，但是在附图中示出并且将在本文中详细地描述的实施方式，应理解的是这些描述被认为是本发明的原理的示例，而并非旨在将本发明详尽或限于以下描述中所陈述的或附图中所示的结构的细节和部件的布置。
一般地，本发明的装置通过接触(包括振动电机的)各个舱的振动垫而将机械振动施加至人体。本发明包括至少两个振动模块，每个振动模块容纳振动电机。振动模块与带子接合，从而形成带，以用于接触使用者的腹部以刺激膈膜。通过电子电路控制电机。通过控制面板控制电子电路，该电子电路可以由可选择性充电的电池供电。控制面板控制电机运行的电压和时间。使用者可以在白天或夜间的任何时间佩戴该带。本发明的带可以仅佩戴使用者希望刺激膈膜的时间量，或者可以长时间佩戴，并且振动电机在该整个长时间段内间歇地启动。使用者可以以任何姿势使用本发明的带，所述姿势例如坐、站、或仰卧位姿势。当在办公室工作、坐在电脑前或从事体力劳动时，可以佩戴该带。
图1示出了处于展开位置的本发明的长度可调节的带10的主视图，该带包括三个振动模块。更具体地，带10包括第一振动模块5、第二振动模块7和第三振动模块9。每个振动模块包括外壳6和包括振动电机的舱4。带10中进一步描绘了振动模块5、振动模块7、振动模块9之间的带子1。此外，控制面板15以任何合适的方式(例如通过夹具8)安装至带子1。振动模块5、振动模块7和振动模块9等距地安装至带10的带子1。当附接至人体时，该布置允许膈膜的用于胃部深呼吸运动的最佳刺激效果，即带10(即，具有电机的振动模块5、振动模块7和振动模块9(舱4)的振动垫)在吸气期间的“扩张”阶段中继续最佳地振动。
带10的带子1可以由各种合适的材料构成，包括莱卡(lycra)、任何包含氨纶的材料、氯丁橡胶、弹性材料、棉、尼龙织带、拉伸带TM(StretchBands TM)、硅树脂、乙烯丙烯二烯单体(M级)橡胶、氨基甲酸乙酯、海帕伦(Hypalon)、氯磺化聚乙烯橡胶、天然橡胶、皮革、布料、塑料和类似物。在一实施方式，带子1为可拉伸的并且由诸如包含莱卡的材料、任何包含氨纶的材料、氯丁橡胶、弹性材料、尼龙织带、StretchBandsTM、硅树脂、乙烯丙烯二烯单体(M级)橡胶、氨基甲酸乙酯、海帕伦或天然橡胶制成。在另一实施方式中，带子1由氯丁橡胶、弹性材料和尼龙织带的组合物制成。带子1可以为适于各个使用者尺寸的不同长度和宽度。带子1可以由最接近使用者的腹部的内带以及远离使用者的外带构成。内带和外带之间是从控制面板引出至电机的导线的路径。可替选地，导线的路径可以集成在带子中。
带10还包括用于围绕使用者闭合的带紧固附件2、带紧固附件3。带紧固附件2、带紧固附件3可以选自各种现成的带扣，例如快速释放夹、简单的带扣、调节器带扣、皮带扣和类似物。在其它实施方式中，带紧固附件2、带紧固附件3可以包括卡扣、夹子、拉链、纽扣、扣子、夹具、结(knot)、系带、尼龙搭扣(Velcro)、销、钩、或本领域已知的任何其它紧固部件。
振动模块5、振动模块7、和振动模块9中的每个振动模块包括可移动的舱4，该舱包括振动电机。为了修理或更换舱或振动电机，有利地，舱4为可拆卸的。在一实施方式中，电机位于塑料壳体中，其咔嗒(click)就位，并且可拆卸的一个或多个舱4的外壳螺纹连接在整个外壳6上。舱还可以粘合至外壳6。所述舱4可以通过注塑诸如塑料、金属、硅树脂、合成织物等的材料而制成。舱的尺寸可以变化。较小的舱可以用于较小的带并且较大的舱可以用于较大的带。在一实施方式中，根据容纳的电机的尺寸，舱的宽度可以为约6cm至8cm，长度为约8cm至9cm，以及深度为约2.5cm至3.5cm。
关于图2，舱4的分解图示出了覆盖舱的前面板21。前面板21可以由ABS塑料制成并且可以通过注塑制成。前面板21可以由任何金属或其它合适的材料制成。前面板21可以为任何颜色并且可以压印或压花有标志或设计。外壳6形成结构柜的特征，其将带子夹紧就位并且引导布线。所述带具有用于接合外壳6以固定至带的狭缝23。外壳6也可以通过ABS塑料的注塑制成。外壳6也可以由金属或任何其它合适的材料制成。舱4还包括具有电机壳体22的后外壳26。电机壳体22接收并容纳振动电机20并且安装至振动垫24。电机壳体22将电机与主外壳6隔离。在一实施方式中，电机壳体22可以通过注塑由ABS塑料制成，或者由任何其它合适的材料制成。在一实施方式中，每个电机壳体22由例如硅树脂的弹性材料制成。电机壳体22被设计成至少部分地与电机20的外表面互补(比较图4和图8a、图8b)，以当安装或组装舱4时容纳并保持电机20。振动垫24用于将振动从电机传递至使用者的身体。振动垫24包括诸如海绵的阻尼特征，并且将振动电机与主外壳6隔离。振动垫可以由硅树脂(即橡胶、TPE/TPU或PVC或任何其它合适的材料)制成。后外壳26形成结构柜以便通过带子1的狭缝23将带子夹持就位并且引导导线。为此目的，后外壳26包括用于与带子1的狭缝23接合的垂直于后外壳26延伸的两个延伸部。外壳6包括也垂直于外壳6延伸的用于与上述延伸部对向接合以将振动模块5、振动模块7或振动模块9或舱4固定在带子1上的合适位置的销或其它合适的部件。后外壳26可以由ABS塑料通过注塑制成，或可以由金属或任何其它合适的材料制成。
图3示出了外壳6的后侧以及舱4的使用者接触侧，由此由振动垫12、振动垫14和振动垫16(图2中的24)形成接触。振动垫12、振动垫14和振动垫16(24)提供有益的特征，例如由于弹性电机壳体22内的电机20的弹性支撑或安装，因此以比塑料外壳更集中和有效的方式传递振动效果。电机20的对于外壳6和后外壳26的弹性支撑允许将产生的大部分振动引导至使用者，从而提高刺激装置的效率。硅树脂振动垫也比塑料外壳结构更安静，并且对使用者来说更舒适。
本发明中所使用的振动电机可以是现成的并且相当于Precision MicrodrivesTM的型号为320-100、Uni-Vibe TM的20mm-25mm振动电机类型的振动电机。可以使用大体上如图4中所示的各种电机。振动电机通常可以包括电机外壳、垫圈、钕铁硼(NdFeB)钕永磁体、电机轴、电机端盖、滚珠轴承和偏心质量平衡铊(飞轮28)。在本发明中可以使用更大或更小的电机，但重要的是为了所见的效果，利用任何类型的电机来实现的频率或振幅或电压范围。已经注意到，使用较大的电机，使用者可能感到不适、疼痛或被擦伤。然而，在本发明中，当利用各种尺寸和重量的飞轮来测试类似的电机时，注意到了性能的变化。在优选的实施方式中，飞轮应该与电机的端部间隔1mm至5mm。
已经看到与飞轮大小/尺寸和重量中的小的变化有关的惊人结果，这对于以有效的方式刺激膈膜具有显著的影响。此外，确定了频率-振幅的最佳范围，在该范围之外，刺激膈膜的效果显著降低。因此，频率-振幅关系对于使膈膜激活非常重要。膈膜的激活可以以呼吸模式(即浅呼吸与较慢的深度腹式呼吸)的变化来测量。这可以通过较慢的呼吸(速率/分钟)以及心率来量化。
飞轮的直径为12mm、厚度为8mm且为7g-8g。电机为Precision Microdrives TM的型号为320-100的电机。
表格：
对膈膜的影响量化如下：
+++为深度腹式(膈膜)呼吸的强激活；通过每分钟呼吸而测量的呼吸速率更深并且更慢(比之前的一般呼吸减少大于20％)
+为对膈膜呼吸仅有轻微影响，即呼吸速率降低10％或更少
-为对膈肌激活或呼吸速率无影响
Precision Microdrives TM的型号2(320-105标准)。这里具有与上述相同的电机，但是具有不同的飞轮(18mm直径×6mm厚度，但是仅为半圆，即不是完整的圆)。
模型3.相同的电机但飞轮略有不同(直径为10mm，厚度为3.5mm)
对肺功能的影响在从20Hz的0.3G到45Hz的1.00的范围内是显著的。在从0.8V(0.4G下30Hz)到1.0V(0.62G下37Hz)的范围内观察到最佳效果。最佳效果被量化为呼吸模式到深度的、缓慢有节奏的膈膜呼吸的明显变化，并量化为呼吸速率降低20％或更多。利用闭环的控件(加速度计)和精确的电机速度测量装置来测量振幅。使用Freescale的MMA7361三轴加速度计并将其安装至具有多个外部部件的PCB上。振动电机和加速度计安装在一起。然后振动电机和加速度计安装100g的质量(试验滑板(sled))。该目标质量对测量的振动振幅有直接的影响并且有助于标准化测量值。这是按照英国的PrecisionMicrodrives所描述的来完成的。
本发明的装置包括单个控制面板PCBA，其包括多个TACT开关和LED。控制面板可以用于通过改变提供给电机的电压来控制电机的速度。控制面板还可以控制电机运行的时间并且具有控制用于不同电机速度的时间的预编程功能。此外，图1示出了与带子1可拆卸地接合的控制面板15，以便于通过夹具8安装。控制面板15为手持设备，其可以使用与电网无关的电源(例如电池)而独立于电力网工作。通常，控制面板15可以由本领域已知的任何合适的塑料或金属制成。可以以本领域已知的任何方式将控制面板15固定地或可拆卸地固定至带子1。
图5示出了具有前控制面板外壳40的控制面板15的前侧立体图。还示出了，导线端口41将控制面板15内的电路板连接至电机。电源控制垫42开启或关闭控制面板15。程序1控制垫43用于选择振动电机要运行的电压和时间的预编程表。下文提供这种程序的示例。程序2控制垫44用于选择振动电机要运行的电压和时间的可替选的预编程表。下文提供这种程序的示例。定时控制垫45可以提供振动电机要运行的时间的步进式增加。定时按钮可以被编程为在其每次被选择时以任何时间增量(例如秒、分钟、小时和类似增量)增加或减少。定时大小指示器(Timing Magnitude Indicator)46是指示时间增量的增加或减少的光特征。速度控制垫47被选择为在其每次被选择时增加电压。电压的增量可以要么为增加要么为减少，增量大小通过速度大小指示器48上的灯光指示。可以将不同的控制特征结合到本发明的控制面板。可以为使用者提供所选择程序的LED读数、速度、定时以及任何其它有用的信息。可以添加附加的控制按钮，其可以特定于每个电动机，例如为独立于其它电机的每个电动机打开或关闭电源。可以添加其它控制和选择按钮，以控制独立于其它电机的每个电机的速度、电压、振幅、频率和操作时间。本领域技术人员将认识到，可以在控制面板中结合各种控制以增强使用者体验，以便获得便利和/或最大的健康益处。本发明的按钮可以由本领域已知的任何合适的材料制成，并且可以包括硅树脂和橡胶。
图6示出了控制面板15的后侧立体图，其提供了控制面板15中的后控制面板外壳50和用于对可充电电池进行再充电的充电端口51的视图。图6示出充电端口51为微型USB端口，然而可以使用本领域中使用的任何合适的充电器和端口。图6还示出了四个螺钉52、53、54、55，控制面板通过这些螺钉从前面板固定至后面板56。
图7是控制面板15的分解图，该控制面板具有前控制面板外壳40，该前控制面板外壳包括用于容纳控制垫42、43、44、45、47(未完全示出)的穿孔61、62、63、64、65。控制垫42、43、44、45、47与电路板70接合并操作该电路板。电路板70编程有多个用于控制振动电机要接入的电压、振幅、频率和时间的程序。如下为这些程序的示例。未示出的电路板70的背侧包括用于电路经由导线端口41路由到振动电机的正输入端和负输入端的导线连接。销钉81、销钉82用于将前控制面板外壳40安装至后控制面板外壳50。图7还描绘了可充电的电池85，该电池通过后控制面板外壳50容纳并封装在控制面板15内。可充电的电池85可以是工业中使用的任何电池，包括但不限于锂硫电池、钠离子电池、薄膜锂电池、溴化锌电池、锌铈电池、钒电池、钠-硫电池、熔盐电池、银-锌电池、量子电池或任何其它合适的可充电电池。
控制面板可以被编程为具有不同的电压变化和时间变化，以根据使用者的健康需要为该使用者提供各种选择。程序可以启动旋转电机达任何时长，但在使用至少10分钟时已经看到了最佳效果。对于在整个白天或夜晚佩戴的使用者，电机可以被编程为整天脉动(pulsate)或提供持续不同持续时间的膈膜的间歇刺激。以下是可在控制面板上选择的程序的示例:
程序1
程序2
程序3
程序4
程序5
程序6
程序7
程序8-用于睡眠呼吸暂停患者
获得了表明本发明的有效性和健康益处的临床效果。在一项试验中，测试了68名COPD级患者。这些患者每天使用本发明的装置三次，持续20分钟并且持续10天。结果如下：
1. 62名患者的呼吸速率从18次呼吸/分钟降至14次呼吸/分钟。
2. 62名患者的血液p02从平均92％提高至97％。
3. 58名患者描述其呼吸更舒适。
18名患者接受了本发明的装置的2周的治疗。在这些患者中，14名患者可以行走而没有呼吸短促，11名患者可以在2周的疗程后减少其药物需求。
患有睡眠呼吸暂停的3名患者的小型研究能够显示当患者停止呼吸时，激活本发明的装置(仅几秒钟)使得患者立即开始呼吸。睡眠呼吸暂停患者随后可以继续睡眠而没有任何中断。
在利用本发明的装置治疗的老年患者中，清楚地观察到腿部区域、腹部区域和胸部区域的肌肉松弛，以及更加放松和缓慢的呼吸节奏。这使得患者感觉更好并且允许身体移动。
本发明的其它应用可包括患有肺癌的患者、肺手术患者、囊性纤维化患者、ADHS患者、心脏介入或梗塞患者或肺炎患者或ALS患者。因为由于肺周围的脂肪组织更大(其减少了细支气管、限制了肺容量并增加了呼吸速率)，肥胖的人可能具有有限的肺容量，因此肥胖的人也可以受益于本发明，从而使得摄入氧气。此外，已经使用本发明的装置进行治疗的患有失眠症的人已经报告了显著地更长且更好质量的睡眠，并且报告第二天感觉神清气爽。
在另一项研究中，10名COPD患者使用本发明的装置治疗15分钟。如下面的图表所示，在单次使用该带后，所有的10名患者的肺容量均显著地增加。
使用本发明的带的另一名患者(自我报告是一名重度吸烟者，在使用带之前具有长期的咳嗽和气喘。患者报告在使用带一次(15分钟)后三天内停止咳嗽和气喘。
本发明的装置还可用于监控特定的生命机能。可以通过适当的接口集成生命机能的显示器。该装置的一个实施方式具有至少一个支持信息交换的接口。该信息可以以物理单位(例如，作为电压、电流强度)或逻辑变量(数据)的形式存在，而交换可以是模拟的或数字的。该接口包括数据接口(通常用于数据传输的接口)、通用接口、机器接口(物理系统之间的接口)、硬件接口(计算机技术的物理系统之间的接口)、网络接口(网络部件之间的接口)、软件接口(程序之间的接口)和/或用户接口(人与机器之间的接口)。优选的接口包括无线电接口或红外线接口或有线接口(例如USB接口)。利用该接口，可以建立安全且快速的连接并交换信息。此外，该装置可以连接到其它装置以监控生命机能，从而允许检查该装置的安全和有效操作。还可以优选的是，信息(例如数据)被存储在存储介质上或者通过基于网络的传输(或远距离数据传输)将该信息从基于计算机的系统(发送器)发送至接收者。优选地，传输介质是电话网络、无线电或光，从而可以快速且安全地传输信息。有利地，该装置本身具有可以存储数据的存储器，所述数据例如使用的持续时间和所选择的旋转速度。该装置可以将数据传输至外部存储介质。有利地，该数据可以用于分析应用，从而允许优化应用。
图8a示出了无主外壳6和后外壳26的振动垫12(振动垫14、振动垫16)的后侧立体图。图8b示出了图8b的振动垫12的截面侧视图。振动垫包括诸如海绵的阻尼特征，并且将振动电机与主外壳6隔离。振动垫12被设计成容纳电机20并且包括具有圆形边缘的设计成类似于槽的矩形外部环绕件。在振动垫12/24的两侧，提供平坦侧延伸部，以用于将振动垫12/24安装至带子1和外壳6以及后外壳26(对比图2)。为此目的，每个延伸部包括孔和两个狭缝91(图8a中部分地示出)，该孔和两个狭缝被设计成在装配振动模块5、振动模块7、振动模块9时与后外壳26的延伸部以及与主外壳6的安装装置互补以用于牢固接合。
在振动垫12/24的槽的内表面上，两个突出部(tab)87设置在两侧，这两个突出部大致平行于其中一个狭缝91延伸。突出部87设置成用于将电机壳体22与振动垫12/24的牢固接合。为了这种接合，电机壳体22在其两个下端侧(lower end sides)上包括与突出部87互补的狭缝，用于突出部87穿过时的卡扣配合连接。此外，在一些实施方式中，合适的粘合剂(例如硅胶)也可以添加在安装区域上以改善这种连接。电机壳体22还被设计成与电机20互补的用于接收和保持电机20的类似“u”的形状。当电机20通过电机壳体22被安装至振动垫12/24时，该电机与振动垫12/24的内表面保持一定距离，从而飞轮28可以自由地在外壳6和后外壳26内移动而不与外壳6和后外壳26接触(对比图8b)。此外，电机20包括两个连接器95，这两个连接器从电机20的与飞轮28相反的端部延伸，以用于通过导线(未示出)与控制面板15电连接。振动垫12提供有益的特征，例如由于在弹性电机壳体22内的电机20的弹性支撑或安装，以比塑料外壳更集中且有效的方式传递振动效果。电机20和飞轮28相对于外壳6和后外壳26的弹性支撑允许将产生的大部分振动引导到使用者，从而提高刺激装置的效率。
虽然结合特定特征说明和描述了本发明的优选实施方式，但是对于振动治疗和呼吸治疗领域的技术人员来说显而易见的是，对于由于各种原因患有呼吸抑制的个体，本发明或其变型可以适于用于供各种各样的治疗使用。已经结合所示的实施方式特别示出和描述了本发明的各种特征。然而，必须理解的是，特定的实施方式仅仅是说明性的，并且在权利要求的范围内给出本发明的最全面的解释。

Claims (15)

1.一种刺激装置，包括：
包括至少两个振动模块(5，7，9)的带(10)，其中，所述至少两个振动模块(5，7，9)中的每个振动模块包括：
具有外壳(6，26)和布置在所述外壳(6，26)内的振动垫(24)的舱(4)，以及
具有布置在所述外壳(6，26)内的飞轮(28)的振动电机(20)，
操作所述至少两个振动模块(5，7，9)的所述振动电机(20)的控制面板(15)；
其中，所述振动电机(20)通过至少一个弹性电机壳体(22)安装至所述振动垫(24)。
2.根据权利要求1所述的刺激装置，
其中，所述振动电机(20)中的每个振动电机与所述振动垫(24)通过所述电机壳体(22)间隔开。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的刺激装置，
其中，所述电机壳体(22)通过卡扣配合连接安装至所述振动垫(24)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的刺激装置，
其中，所述电机壳体(22)至少部分地以与所述振动电机(20)互补的方式设计以用于保持和支撑所述振动电机(20)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的刺激装置，
其中，所述带(10)包括具有至少一个带紧固附件(2，3)的带子(1)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的刺激装置，
其中，所述外壳(6，26)包括主外壳(6)和后外壳(26)，其中，所述振动垫(24)布置在所述后外壳(26)内并且所述主外壳(6)设置有前面板(21)。
7.根据权利要求6所述的刺激装置，
其中，所述主外壳(6)和/或所述后外壳(26)包括至少一个附接部件，所述至少一个附接部件用于与所述带子1接合，并且穿过所述带子1与所述后外壳(26)或主外壳(6)中的另一个接合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，
其中，所述控制面板(15)以约0.3G至1.0G的振幅以及与0.6V至1.3V的电压互补的范围为16Hz至45Hz的频率操作所述振动电机(20)。
9.根据权利要求8所述的装置，
其中，所述控制面板(15)以在20Hz(0.8V)的频率下约0.3G的振幅至在37Hz(1.0V)的频率下0.62G的振幅操作所述振动电机(20)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，
其中，所述带(10)为柔性的和/或能够根据佩戴者的解剖结构调节。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，
其中，所述飞轮(28)中的至少一个飞轮的尺寸为直径约12mm且厚度为8mm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，
其中，所述飞轮中的至少一个飞轮具有7克至8克的重量和/或与所述电机(20)的端部间隔1mm至5mm。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，还包括用于显示并监控生命机能的显示器，其中，通过接口集成所述生命机能的显示器和/或所述接口支持与外部装置的信息交换。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置用于治疗通气不足和呼吸抑制的用途。
15.一种通过将根据权利要求1至14中任一项所述的装置的带(10)紧固至使用者的腹部并操作所述带(10)来治疗通气不足和呼吸抑制的方法，其中，所述至少两个振动模块从外部施加至使用者的腹部区域来刺激膈膜，以增强肺功能。
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