CN114343658A - 基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，包括内设有若干采集电极的心电采集装置及内设有刺激电极的刺激装置，若干采集电极与刺激电极之间通过反馈控制系统连接；本发明的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪中，其心电采集装置包括主盒体及设置在主盒体周侧的若干伸缩臂，若干伸缩臂及主盒体上均设有采集电极，使用时，可根据不同患者的体型和心电采集部位灵活伸缩和摆动所述伸缩臂，相较于传统的此心电采集装置，无需牵拉多组长导线，结构排布简洁有序，小巧且携带方便；同时，该心电采集装置搭配刺激装置，可方便地对癫痫患者进行治疗。

Description

基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪。

背景技术

在医学上，癫痫发作时，患者的大脑皮层放电异常，同时伴随有心动过速及心率过快的特点，因此，癫痫患者在确诊后，可通过监测患者的心电信号来判断癫痫的发作；同时，研究表明，通过刺激患者的迷走神经，可减少患者癫痫的发作频率及发作时间，对癫痫有很大程度的治疗作用。

心电信号的采集，需要在患者的身体各处设置多组心电电极，现有的基于心电信号的耳部迷走神经刺激装置中，心电采集装置设置在病床一侧，若干心电电极与心电采集装置之间均依靠较长的导线连接，设备体积较大且排线复杂，往患者体肤上贴附电极时极易混淆，且导线容易缠绕，操作不便。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术的缺点，提供一种基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，包括内设有若干采集电极的心电采集装置及内设有刺激电极的刺激装置，若干采集电极与刺激电极之间通过反馈控制系统连接；

所述心电采集装置包括主盒体及呈放状设置在主盒体周侧的若干伸缩臂，每组伸缩臂均具有相对的第一端和第二端，其中，每组伸缩臂的第一端及所述主盒体上均设有所述采集电极；每组伸缩臂的第二端连接有扇形齿轮，且扇形齿轮可转动地设置在主盒体上；所述主盒体内设有与若干所述扇形齿轮一一相对的若干滑块，每组滑块上均设有可与扇形齿轮相啮合的齿形面；每组扇形齿轮均被配置为可相对于与之对应的扇形齿轮滑动地设置在主盒体内；

所述主盒体内还设有若干用于驱动每组扇形齿轮与滑块相啮合的弹性件及若干用于驱动扇形齿轮与滑块相脱离的滑动键。

进一步地，所述主盒体内设有一组内框体，每组滑块各可相对于一组扇形齿轮滑动地嵌设在所述内框体的侧壁上，所述内框体内还于每组滑块的两侧各设有一组导向板，用以为滑块的滑动提供导向。

进一步地，所述主盒体的中心设置有一组支撑件，若干所述弹性件各呈压缩状地设置在一组滑块与所述支撑件之间。

进一步地，所述内框体底部嵌设有若干所述采集电极。

进一步地，所述主盒体的两侧还均设有一组连接扣，两组连接扣之间通过一组绑带连接。

进一步地，所述伸缩臂包括与扇形齿轮相连接的主臂段及可滑动地穿设在所述主臂段内的连接臂段，所述连接臂段的自由端设有所述采集电极。

进一步地，所述连接臂段的自由端还设有可更换的电极贴片。

进一步地，所述刺激装置包括用于佩戴在患者头部的头部支架，若干所述刺激电极设置在所述头部支架上。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪中，其心电采集装置包括主盒体及设置在主盒体周侧的若干伸缩臂，若干伸缩臂及主盒体上均设有采集电极，使用时，可根据不同患者的体型和心电采集部位灵活伸缩和摆动所述伸缩臂，相较于传统的此心电采集装置，无需牵拉多组长导线，结构排布简洁有序，小巧且携带方便；

同时，该心电采集装置搭配刺激装置，可方便地对癫痫患者进行治疗。

附图说明

图1为本发明的心电采集装置的立体图；

图2为本发明的心电采集装置在俯视状态下的局部剖视图；

图3为图2的A部分放大图；

图4为本发明的伸缩臂的局部放大图；

图5为本发明的刺激装置的立体图；

图6为本发明的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪的电路原理图；

图标：1-主盒体，10-上壳体，100-滑动键，1000-导向块，1001-连接块，11-下壳体，12-内框体，120-支撑件，121-滑块，1210-限位部，122-弹性件，123-导向板，13-绑带，130-连接扣，2-伸缩臂，20-主臂段，200-压紧螺栓，201-扇形齿轮，2010-转轴，21-连接臂段，210-电极贴片，3-采集电极，4-刺激电极，40-头部支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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；

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图5，本发明提供一种基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，该刺激仪包括用于采集患者心电信号的心电采集装置，以及用于刺激患者头部耳甲腔内的迷走神经的刺激装置。

所述心电采集装置内设有若干采集电极3，采集电极3为医疗上常见的干电极结构，所述刺激电极4通过头戴式结构佩戴于患者头部，佩戴和拆取方便，参照图5，该头戴式结构包括呈耳挂式的头部支架40，若干刺激电极4设置在头部支架40内部。

若干采集电极3与若干刺激电极4之间通过现有的反馈控制系统连接，反馈控制系统的工作原理如后文所述，本发明着重介绍该刺激仪的机械结构部分。

为便于阐述该发明的设计要点，现结合附图1至5进行说明，所述心电采集装置包括主盒体1及呈放状设置在主盒体1周侧的若干伸缩臂2，每组伸缩臂2均具有相对的第一端和第二端，其中，每组伸缩臂2的第一端(自由端)及所述主盒体1上均设有所述采集电极3。

具体讲，本实施例中，所述主盒体1呈方盒状，包括上壳体10及下壳体11，上壳体10及下壳体11支架可拆式连接，即上壳体10和下壳体11之间可以是通过螺钉连接，亦可以通过卡扣连接；上壳体10与下壳体11之间通过一组正方形的内框体12支撑连接，本实施例中，主盒体1的四个顶角处各设有一组转轴2010，主盒体1的四个顶角处的转轴2010上各设有一组所述伸缩臂2。

在图3所示的俯视方向上，所述内框体12的边框与主盒体1的边框之间具有45°角的旋转角度，即内框体12的对角线与主盒体1的对角线之间呈45°角，使得内框体12的每边均面向主盒体1边框的转角处。

具体地，参照图3，每组伸缩臂2的第二端设有扇形齿轮201，所述扇形齿轮201可转动地套设在主盒体1顶角处的转轴2010上，是的伸缩臂2可绕转轴2010摆动，上壳体10及下壳体11上均开设有供扇形齿轮201摆动的活动腔。

所述主盒体1内设有与若干所述扇形齿轮201一一相对的若干滑块121，即本实施例中，内框体12的四组侧壁上设有面向主盒体1四个顶角处的缺口，每组缺口内可滑动地嵌设有一组滑块121，滑块121的外侧面设有可与扇形齿轮201相啮合的齿形面，滑块121的内侧面延伸到内框体12内部，使得通过推动滑块121移动，可使滑块121与扇形齿轮201相啮合以及反向脱离；其中，滑块121与扇形齿轮201相啮合时，阻止伸缩臂2的摆动。

此外，参照图3，所述主盒体1内还设有若干用于驱动每组扇形齿轮201与滑块121相啮合的弹性件122及若干用于驱动扇形齿轮201与滑块121相脱离的滑动键100；具体地，本实施例中，所述内框体12内还于每组滑块121的两侧各设有一组导向板123，用以为滑块121的滑动提供导向；所述主盒体1及内框体12的中心位置设置有一组支撑件120，弹性件122可选用弹簧、金属弹片或皮筋等结构，本实施例中，弹性件122采用弹簧结构，每组滑块121与支撑件120之间均设有一组呈压缩状的所述弹性件122，以在弹性件122的弹力作用下，驱动滑块121向扇形齿轮201方向移动，并啮合锁定所述扇形齿轮201；滑块121的内侧面两侧还设有限位部1210，用以下限制滑块121的滑动行程，防止滑块121从内框体12中滑出。

上述内框体12、支撑件120及滑块121等结构均设置在下壳体11中，上壳体10内设置有充电式锂电池及控制电路元器件等结构，若干所述伸缩臂2的自由端及所述内框体12的底部均嵌设有若干所述采集电极3，若干采集电极3通过导线(未示出)与上壳体10内的控制电路和元器件等连接，其中位于伸缩臂2上的采集电极3连接的导线埋设在伸缩臂2的内部。

此外，所述主盒体1中的下壳体11的两侧还均设有一组连接扣130，两组连接扣130之间通过一组绑带13连接，绑带13采用魔术贴粘接，使用时，可通过绑带13捆绑在人体腹部，从而将整个心电采集装置固定。

本实施例中，所述伸缩臂2包括与扇形齿轮201相连接的主臂段20及可滑动地穿设在所述主臂段20内的连接臂段21，所述连接臂段21的自由端设有所述采集电极3；所述主臂段20表面设有压紧螺栓200，调节连接臂段21的伸出长度后，旋拧所述压紧螺栓200，即可将连接臂段21压紧固定在主臂段20内，调节极为方便；此外，所述连接臂段21的自由端还设有可更换的电极贴片210，在安装采集电极3时，可通过电极贴片210贴附在患者皮肤表面，同时，连接臂段21采用软性塑料板制成，可弯曲变形，便于使连接臂段21贴合于人体皮肤表面。

在本发明中的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪的心电采集装置部分中，可根据患者的体型大小不同，以及心电采集的部位不同，灵活地调节每组伸缩臂2的摆动幅度大小，以及伸缩臂2的伸缩量大小，可兼容不同的患者用户的体型。

此外，在本发明的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪的心电采集装置部分中，参照图1，所述上壳体10上还开设有四组滑槽，每组滑槽的延伸方向面向一组所述扇形齿轮201，每组所述滑动键100下端设有位于滑滑槽内的导向块1000，导向块1000下端通过连接块1001与滑块121连接，上壳体10与下壳体11装配完成后，向主盒体1的中心部位方向滑动所述滑动键1001，即可促使滑块121与扇形齿轮201的脱离，即可调整伸缩臂2的摆动角度。

在医学上，癫痫发作时，患者的大脑皮层放电异常，同时伴随有心动过速及心率过快的特点，这使得患者在确诊癫痫后，可通过心电图(ECG)的变化来判断癫痫发作前兆，并做出相应地治疗措施。

本实施例中，本发明的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪装置在使用时，由反馈控制系统控制采集电极3和刺激电极4之间的工作，即：

参照图6，反馈控制系统中，由心电采集装置部分进行心电信号采集，再控制刺激装置部分刺激佩戴者头部耳甲腔内的迷走神经以达到闭环控制式的刺激治疗的效果。

具体讲，心电采集装置内的若干采集电极3采集佩戴者身体各部位的心电信号，若干采集电极3采集的波形信号经前置放大芯片和滤波电路的波形处理后，传导到心电预处理模块，本实施例中，前置放大芯片采用的是德州仪器的INA321芯片，可将波形信号放大8～10倍；心电预处理模块采用德州仪器的MSP430F135芯片，经心电预处理模块A/D转换将波形信号转换为数字信号，并传递到MCU主控单元中；MCU主控单元采用无线MCU，如德州仪器的mpleLink CC2640R2F，其内集成了蓝牙模块，将数字信号传递到刺激装置中的微控制器内。

需要注意的是：在一些实施例中，心电采集装置与刺激装置之间亦可采用有线连接。

本实施例中，微控制器采用国内宇凡微科技的型号为AiP63P0104的CMOS微控制器，由于癫痫发作有前兆，当佩戴的患者在家中或是其它场合感觉有前兆出现时，其心率和心电波形发生变化，并经心电采集装置传递到刺激装置中，心率和心电波形满足微控制器设定的癫痫发作判断信号后，微控制器控制刺激驱动单元向刺激电极输出不大于2mA的刺激电流，刺激患者的耳甲腔内的迷走神经，减短发作时间或减轻发作的严重程度,从而达到预防和治疗癫痫发作的效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，包括内设有若干采集电极(3)的心电采集装置及内设有刺激电极(4)的刺激装置，若干采集电极(3)与刺激电极(4)之间通过反馈控制系统连接，其特征在于：

所述心电采集装置包括主盒体(1)及呈放状设置在主盒体(1)周侧的若干伸缩臂(2)，每组伸缩臂(2)均具有相对的第一端和第二端，其中，每组伸缩臂(2)的第一端及所述主盒体(1)上均设有所述采集电极(3)；每组伸缩臂(2)的第二端连接有扇形齿轮(201)，且扇形齿轮(201)可转动地设置在主盒体(1)上；所述主盒体(1)内设有与若干所述扇形齿轮(201)一一相对的若干滑块(121)，每组滑块(121)上均设有可与扇形齿轮(201)相啮合的齿形面；每组扇形齿轮(201)均被配置为可相对于与之对应的扇形齿轮(201)滑动地设置在主盒体(1)内；

所述主盒体(1)内还设有若干用于驱动每组扇形齿轮(201)与滑块(121)相啮合的弹性件及若干用于驱动扇形齿轮(201)与滑块(121)相脱离的滑动键(100)。

2.根据权利要求1所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述主盒体(1)内设有一组内框体(12)，每组滑块(121)各可相对于一组扇形齿轮(201)滑动地嵌设在所述内框体(12)的侧壁上，所述内框体(12)内还于每组滑块(121)的两侧各设有一组导向板(123)，用以为滑块(121)的滑动提供导向。

3.根据权利要求2所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述主盒体(1)的中心设置有一组支撑件(120)，若干所述弹性件各呈压缩状地设置在一组滑块(121)与所述支撑件(120)之间。

4.根据权利要求3所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述内框体(12)底部嵌设有若干所述采集电极(3)。

5.根据权利要求4所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述主盒体(1)的两侧还均设有一组连接扣(130)，两组连接扣(130)之间通过一组绑带(13)连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述伸缩臂(2)包括与扇形齿轮(201)相连接的主臂段(20)及可滑动地穿设在所述主臂段(20)内的连接臂段(21)，所述连接臂段(21)的自由端设有所述采集电极(3)。

7.根据权利要求6任意一项所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述连接臂段(21)的自由端还设有可更换的电极贴片(210)。

8.根据权利要求1或2任意一项所述的基于心电信号的闭环经皮耳甲迷走神经刺激仪，其特征在于：所述刺激装置包括用于佩戴在患者头部的头部支架(40)，若干所述刺激电极(4)设置在所述头部支架(40)上。

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