CN112915392A - 一种电、磁刺激仪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善尿潴留的电、磁刺激仪，包括主控模块、交互模块、电刺激电路、磁刺激电路、电极片以及磁极片，主控模块的输出端分别连接电刺激电路以及磁刺激电路的输入端，电刺激电路的输出端通过导线连接多个电极片，磁刺激电路的输出端连接多个磁极片；主控模块还连接有有交互模块；在主控芯片与功率放大器之间并联有一过流保护电路。本发明结合电刺激与磁刺激的优点，提供一种联合联合电、磁刺激的治疗仪，使用电刺激作用于膀胱以及盆底肌的肌肉功能，通过磁刺激对脊髓功能进行调控，使脊髓、膀胱和盆底肌相互协调，共同完成排尿功能，与正常人体排尿的调节相同，使排尿障碍得到改善，逐步改善膀胱功能，治疗尿潴留和尿失禁。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备，涉及电刺激、磁刺激技术，具体是一种电、磁刺激仪及其使用方法。
背景技术
排尿障碍(尿潴留、尿失禁)是各种原因导致的脊髓损伤后的一种膀胱和/或尿道功能障碍的表现。是导致尿路逆行感染的重要原因。严重影响患者的生活质量，甚至威胁生命。电、磁等物理治疗技术和临床技术的结合正被越来越多的应用在调控脊髓和膀胱功能，进而使排尿障碍得到改善。目前的治疗方法包括手术治疗和非手术治疗，仍没有特效治疗。
正常的排尿功能的实现，是由脊髓、膀胱和盆底肌相互协调，共同完成的，缺一不可。当前，治疗方法可以采用手术治疗和非手术治疗两类。其中，手术治疗的方法，价格昂贵、有创。排尿障碍的非手术神经调控方法主要是磁刺激。但磁刺激主要针对脊髓功能的调控，间接影响膀胱功能。因此，单纯使用磁刺激作为治疗手段，等于忽视了膀胱和盆底肌功能的作用。而电刺激作为一种改善肌肉功能的经典手段，可以直接作用于膀胱逼尿肌和盆底肌，改善膀胱功能，治疗尿潴留和尿失禁。
经过检索，发现以下相关领域的已公开专利文献。
一种经颅直流电刺激仪(CN111840784A)，具体涉及医疗设备领域，包括壳体，所述壳体上设置有显示屏和按钮，所述壳体的上端设置有多个表面电极，所述壳体的内部固定安装有电路板、语音播报器、mesh网络模块和聚合物锂电池，所述电路板上通过锡焊接有升压电路、人体阻抗电路、动态恒流电路和中央处理器，所述壳体的外侧壁上设置有扬声器。本发明通过设置有三级升压电路，聚合物锂电池电压通过一级SX1301集成电路升压到5V，然后通过二级MCP1651集成电路将电压由5V升压到40V供集成运算放大器电源使用，最后降压到3.3V供数字电路使用，通过三级升压电路对聚合物锂电池的电压进行升压，能够有效降低电能的损耗，提高电能资源的利用率。
一种神经调控设备、操控方法、终端及存储介质(CN112190836A)。应用于中国语言脑功能区，其特征在于，包括：脑图像数据处理模块，用于获取用户脑部结构图像数据和用户脑部语言区结构图像数据；语言能力评估模块，用于评估用户语言能力；经颅磁刺激信息生成模块，用于根据所述用户脑部结构图像数据、所述用户脑部语言区结构图像数据和所述用户语言能力生成经颅磁刺激靶点、颅磁刺激种类和经颅磁刺激参数；经颅磁刺激调控模块，用于根据所述经颅磁刺激靶点、颅磁刺激种类和所述经颅磁刺激参数对用户脑部进行神经调控，能够针对中国语言脑功能区进行神经调控，获取用户的脑部结构、损伤区域及语言能力，生成精确的神经调控参数，并根据参数进行神经调控。
一种磁刺激穴位的中医诊疗装置(CN211835843U)，包括：人机交互终端，用于信息查询并显示查询的信息，以及输出控制指令；主控模块，包括单片机，与人机交互终端连接用于接收控制指令；磁刺激模块，与主控模块相连接，包括交变磁场发生电路以及脉冲磁场发生电路；输出模块，与磁刺激模块连接，包括磁极片，磁极片用于穴位刺激。本发明能够调整动态磁场的强度和频率以及转换交变磁场和脉冲磁场，满足不同疾病和人群的需求，以解决现有的磁疗设备磁疗效果和舒适度较差的问题。
经过对比分析，现有相关专利解决的技术问题与本专利申请的不同，且采用的技术方案与本专利申请区别很大，产生的技术效果也具有较大差距。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、设计合理、穿脱方便的改善尿潴留的电、磁刺激仪。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电、磁刺激仪，其特征在于：包括主控模块、交互模块、电刺激电路、磁刺激电路、电极片以及磁极片，主控模块的输出端分别连接电刺激电路以及磁刺激电路的输入端，电刺激电路的输出端通过导线连接多个电极片，磁刺激电路的输出端连接多个磁极片；主控模块还连接有有交互模块；在主控芯片与功率放大器之间并联有一过流保护电路；
主控芯片用于接收、计算以及输出控制指令，主控芯片是通过功率运算放大器的方式来调制电、磁刺激参数；
交互模块用于输入、输出治疗仪控制参数；
电刺激电路接收主控芯片指令，用于产生并输出脉冲电场；
磁刺激电路用于接收主控芯片指令，产生并输出脉冲磁场；
过流保护电路保证治疗仪运行稳定性防止过流损伤仪器；
电极片用于贴附在逼尿肌及盆底肌对应位置，输出电刺激；
磁极片贴附在脊柱相应位置调控膀胱功能，用于输出磁刺激。
而且，主控模块包括电源、主控芯片、功率放大器以及过流保护电路，主控芯片连接有电源，电源用于给主控芯片供电；主控芯片的输入端连接交互模块用于接收指令，主控芯片的输出端连接功率放大器。
而且，参数包括：
电刺激：刺激频率为20～50Hz；脉冲宽度为1～5ms；通断比ON/OFF，刺激维持ON状态0.1～5S可调，刺激间歇OFF状态0.1～10S可调；刺激波形为方波或三角波，治疗时间20分钟；
磁刺激：刺激强度＝运动诱发电位*80％～120％，频率20-30Hz，刺激时间2秒，间歇时间28秒，治疗时间20分钟；
所有的参数连续可调。
而且，交互模块用于输入、输出治疗仪控制参数，包括液晶屏以及输入模块，液晶屏以及输入模块分别连接主控芯片；
液晶屏用于显示本电、磁刺激治疗仪的必要参数，包括电、磁刺激强度、时间、通道数；
输入模块用于开关仪器以及输入指令，输入模块采用按键结构。
而且，所述电刺激电路包括方波信号发生电路以及三角波信号发生电路。
而且，方波信号发生电路：输入功率放大器输出PWM信号，经过电压跟随器电路生成对应的方波信号输出；
而且，三角波信号发生电路：将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出，输出三角波信号。
而且，磁刺激电路包括三极管、继电器电磁线圈：主控模块的PWM控制信号，决定三极管的导通与否，从而决定继电器的开、关，决定电磁线圈是否通电；PWM的信号高、低电平通过对继电器的控制，决定电磁线圈是否产生磁场。
而且，过载保护电路由依次连接的电阻取样部分、同相放大器电路、比较器电路以及驱动继电器电路组成。
一种电、磁刺激仪的使用方法，其特征在于：步骤如下：
(1)开启治疗仪，确定治疗处方，根据治疗处方输入电刺激以及磁刺激参数，按键输入强度、时长、频率等参数；
(2)贴附电极片以及磁极片，
电极片贴敷的位置，因症状不同而不同；若患者表现尿潴留，则将电极片贴敷于耻骨联合上方，脐与耻骨联合连线的两侧；若患者表现尿失禁，则将电极片贴敷于会阴部。
磁极片贴附的位置，因症状不同而不同，若患者表现尿潴留，则将磁极片贴敷于B部的脊髓骶2神经-骶4神经两侧；若患者表现尿失禁，则将磁极片贴敷于A部的脊髓胸11神经-腰2神经两侧；
(3)输出治疗，核对数据无误，并提示患者后，启动电刺激电路以及磁刺激电路，电极片及磁极片同时输出刺激。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明结合电刺激与磁刺激的优点，提供一种联合电、磁刺激的治疗仪，使用电刺激作用于膀胱以及盆底肌的肌肉功能，通过磁刺激对脊髓功能进行调控，使脊髓、膀胱和盆底肌相互协调，共同完成排尿功能。模仿正常人体排尿的生理调节，使排尿障碍得到改善，逐步改善膀胱功能，治疗尿潴留和尿失禁。
2、本设备采用低频磁刺激即可实现，设备体积小巧从而可实现性强，方便移动，适合于推广及应用。
附图说明
图1为本发明的使用方法示意图；
图2为本发明的逻辑框图；
图3为电刺激电路框图；
图4为方波生成电路；
图5为三角波生成电路；
图6为磁刺激电路；
图7为过载保护电路。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种电、磁刺激仪，包括主控模块、交互模块、电刺激电路、磁刺激电路、电极片以及磁极片，主控模块的输出端分别连接电刺激电路以及磁刺激电路的输入端，电刺激电路的输出端通过导线连接多个电极片，磁刺激电路的输出端连接多个磁极片；主控模块还连接有有交互模块。
主控模块包括电源、主控芯片、功率放大器以及过流保护电路，主控芯片连接有电源，电源用于给主控芯片供电；主控芯片的输入端连接交互模块用于接收指令，主控芯片的输出端连接功率放大器，主控芯片是通过功率运算放大器的方式来调制电、磁刺激参数；
参数包括：
电刺激：刺激频率为20～50Hz；脉冲宽度为1～5ms；通断比ON/OFF(刺激维持ON状态0.1～5S可调，刺激间歇OFF状态0.1～10S可调)；刺激波形为方波或三角波，治疗时间20分钟。
磁刺激：刺激强度＝运动诱发电位*80％～120％，频率20-30Hz，刺激时间2秒，间歇时间28秒，治疗时间20分钟，刺激部位如图。所有的参数连续可调。
主控芯片(MCU)用于接收、计算以及输出控制指令，MCU可采用STM32F103单片机。
在主控芯片与功率放大器之间并联有一过流保护电路保证治疗仪运行稳定性防止过流损伤仪器。本实施例的过载保护电路采用带自锁的过流保护电路属于常规电路，参见附图7所示，由依次连接的电阻取样部分、同相放大器电路、比较器电路以及驱动继电器电路组成：
1.电阻取样部分中，负载和R1串联，串联的电流相等，R2上的电压随着负载的电流变化而变化，电流大，R2两端电压也高，R3 D1组成运放保护电路，防止过高的电压进入运放导致运放损坏，C1防止干扰；
2.同相放大器电路，由于前级的电阻取样的信号很小，要用放大电路放大才能进行比较，放大倍数由VR1 R4决定；
3.比较器电路，放大器把取样的信号放大，然后经过比较，从而去控制后级的动作，是否切断电源或别的操作，比较器是开路输出，需要加上上位电阻，从而保证能够输出高电平；
4.驱动继电器的电路，本段电路为自锁电路，一段保护信号过来后，这个电路就会一直工作，直到断掉电源再开机。
交互模块用于输入、输出治疗仪控制参数，包括液晶屏以及输入模块，液晶屏以及输入模块分别连接主控芯片。
液晶屏用于显示本电、磁刺激治疗仪的必要参数，如电、磁刺激强度、时间、通道数；
输入模块用于开关仪器以及输入指令，输入模块采用按键结构。
液晶屏及输入模块可联合采用触摸屏结构。
电刺激电路参见附图3至5所示：
1.MCU通过识别按键信息指令，选择不同的I/O口输出PWM控制信号，PWM信号的频率、占空比由按键决定；
2.PWM控制信号经功率放大器输入到方波输出电路或三角波输出电路，输出对应的电刺激信号；
3.方波信号发生电路：功率放大器输出PWM信号，经过电压跟随器电路生成对应的方波信号输出。
三角波信号发生电路：将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出，即可得到三角波信号。
根据发明人临床实践经验，由于患者个体不同，选择方波及三角波治疗效果往往存在区别，根据患者对于不同波形信号的反应效果，选择更适宜的信号输出，能够提升治疗效果。
磁刺激电路参见附图6所示：包括继电器以及三极管，
1.通过功率放大输出PWM控制信号，PWM控制信号为通过MCU采集的按键控制信号，PWM信号的频率、占空比由按键决定；
2.PWM控制信号决定三极管的导通与否，决定继电器的开关，从而决定电磁线圈是否通电；
3.PWM的信号高低电平通过对继电器的控制，间接决定电磁线圈是否产生磁场。
电极片用于贴附在逼尿肌及盆底肌对应位置，输出电刺激。采用常规的医用电极片即可，电极片的大小依据年龄不同而不同，长度大约在20～50mm。
磁极片贴附在脊柱相应位置调控膀胱功能，用于输出磁刺激，是由多层具有含铝的铁合金的磁性能材料的层压品，可以采用现有现有市场医用磁极片。
一种电、磁刺激仪的使用方法，步骤如下：
(1)开启治疗仪，确定治疗处方，根据治疗处方输入电刺激以及磁刺激参数，按键输入强度、时长、频率等参数；
(2)贴附电极片以及磁极片，
电极片贴敷的位置，因症状不同而不同；若患者表现尿潴留，则将电极片贴敷于耻骨联合上方，脐与耻骨联合连线的两侧；若患者表现尿失禁，则将电极片贴敷于会阴部。
磁极片贴附的位置，因症状不同而不同，若患者表现尿潴留，则将磁极片贴敷于B部的脊髓骶2神经-骶4神经两侧(体表位置约胸12棘突下缘至腰3椎体棘突上缘，可参考患儿本人脊椎核磁成像定位)；若患者表现尿失禁，则将磁极片贴敷于A部的脊髓胸11神经-腰2神经两侧(体表位置约胸10棘突下缘至胸12椎体棘突下缘，可参考患儿本人脊椎核磁成像定位)，参见图1所示。
儿童的脊椎神经位置对应的体表位置与成人不完全相同，因此可参考患儿本人脊椎核磁成像定位更为准确。
(3)输出治疗，核对数据无误，并提示患者后，启动电刺激电路以及磁刺激电路，电极片及磁极片同时输出刺激。
(4)
脊髓神经共31对，每对脊神经连于一个脊髓节段，由上向下依次为：
颈神经8对，由上向下依次惯用标记为C1-C8；
胸神经12对，由上向下依次惯用标记为T1-T12
腰神经5对，由上向下依次惯用标记为L1-L5
骶神经5对，由上向下依次惯用标记为S1-S5
尾神经1对，惯用标记为Co。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电、磁刺激仪，其特征在于：包括主控模块、交互模块、电刺激电路、磁刺激电路、电极片以及磁极片，主控模块的输出端分别连接电刺激电路以及磁刺激电路的输入端，电刺激电路的输出端通过导线连接多个电极片，磁刺激电路的输出端连接多个磁极片；主控模块还连接有有交互模块；在主控芯片与功率放大器之间并联有一过流保护电路；
主控芯片用于接收、计算以及输出控制指令，主控芯片是通过功率运算放大器的方式来调制电、磁刺激参数；
交互模块用于输入、输出治疗仪控制参数；
电刺激电路接收主控芯片指令，用于产生并输出刺激波；
磁刺激电路用于接收主控芯片指令，产生并输出脉冲磁场；
过流保护电路保证治疗仪运行稳定性防止过流损伤仪器；
电极片用于贴附在尿肌及盆底肌对应位置，输出电刺激；
磁极片贴附在脊柱相应位置调控膀胱功能，用于输出磁刺激。
2.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：主控模块包括电源、主控芯片、功率放大器以及过流保护电路，主控芯片连接有电源，电源用于给主控芯片供电；主控芯片的输入端连接交互模块用于接收指令，主控芯片的输出端连接功率放大器。
3.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：参数包括：
电刺激：刺激频率为20～50Hz；脉冲宽度为1～5ms；通断比ON/OFF，刺激维持ON状态0.1～5S可调，刺激间歇OFF状态0.1～10S可调；刺激波形为方波或三角波；
磁刺激：刺激强度＝运动诱发电位*80％～120％，频率20-30Hz，刺激时间2秒，间歇时间28秒，治疗时间20分钟；
所有的参数连续可调。
4.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：交互模块用于输入、输出治疗仪控制参数，包括液晶屏以及输入模块，液晶屏以及输入模块分别连接主控芯片；
液晶屏用于显示本电、磁刺激治疗仪的必要参数，包括电、磁刺激强度、时间、通道数；
输入模块用于开关仪器以及输入指令，输入模块采用按键结构。
5.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：所述电刺激电路包括方波信号发生电路以及三角波信号发生电路。
6.根据权利要求5所述的电、磁刺激仪，其特征在于：方波信号发生电路：输入功率放大器输出PWM信号，经过电压跟随器电路生成对应的方波信号输出。
7.根据权利要求5所述的电、磁刺激仪，其特征在于：三角波信号发生电路：将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出，输出三角波信号。
8.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：磁刺激电路包括三极管、继电器电磁线圈：主控模块的PWM控制信号，决定三极管的导通与否，从而决定继电器的开、关，决定电磁线圈是否通电；PWM的信号高、低电平通过对继电器的控制，决定电磁线圈是否产生磁场。
9.根据权利要求1所述的电、磁刺激仪，其特征在于：过载保护电路由依次连接的电阻取样部分、同相放大器电路、比较器电路以及驱动继电器电路组成。
10.一种电、磁刺激仪的使用方法，其特征在于：步骤如下：
(1)开启治疗仪，确定治疗处方，根据治疗处方输入电刺激以及磁刺激参数，按键输入强度、时长、频率等参数；
(2)贴附电极片以及磁极片，
电极片贴敷的位置，因症状不同而不同；若患者表现尿潴留，则将电极片贴敷于耻骨联合上方，脐与耻骨联合连线的两侧；若患者表现尿失禁，则将电极片贴敷于会阴部。
磁极片贴附的位置，因症状不同而不同，若患者表现尿潴留，则将磁极片贴敷于B部的脊髓骶2神经-骶4神经两侧；若患者表现尿失禁，则将磁极片贴敷于A部的脊髓胸11神经-腰2神经两侧；
(3)输出治疗，核对数据无误，并提示患者后，启动电刺激电路以及磁刺激电路，电极片及磁极片同时输出刺激。
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