CN115721856A - 电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，涉及医疗器械技术领域，解决了目前缺少通过将听觉刺激和电刺激结合起来实现运动功能恢复的装置的问题，包括主体结构、耳机以及电刺激电极，所述主体结构包括信号控制单元以及电源单元，所述信号控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接，所述声音刺激单元与耳机连接，所述电刺激单元与电刺激电极连接，所述电源分别与信号控制单元、声音刺激产生单元以及电刺激产生单元连接，其目的在于，提供一种通过将听觉刺激和电刺激结合起来实现对皮层下回路尤其是网状脊髓束和前庭脊髓束的刺激进而调控脊髓运动神经元实现运动功能恢复的装置。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备。
背景技术
上个世纪七十年代以来，电刺激一直被临床医生用于帮助那些运动功能受限的患者恢复功能。研究显示，针对术后关节固定或疼痛产生肌力下降的患者，电刺激能够延缓肌肉的萎缩和功能的退化，也就是说，电刺激起初是用来进行被动康复训练，肌肉的收缩是受神经支配，大脑中枢神经发放神经冲动控制肌肉。电刺激则通过外部的电流来刺激肌肉收缩，刺激方式多样，其中最简单的是控制脉冲的时间和频率，安全范围内的脉冲频率一般不超过50HZ,其原因在于50HZ以上的电刺激会引发肌肉呈现强直收缩状态。
最新国内外研究表明节律性听觉刺激(rhythmic auditory stimulation，RAS)是改善卒中步态的一种新兴的康复治疗方法，RAS是把节奏提示作为一种外部的指示信号来调整运动功能，通过固有节奏的反复特性来促进具有节律性运动功能的康复治疗方法，其可以使运动反应规律化，使患者的运动功能得到明显提高。
响亮的声音不仅能够激活耳蜗，而且还能激活前庭系统；对响声敲击的肌肉反应通常用于评估前庭通路的功能完整性(前庭诱发的肌源性电位)。以往研究表明针对前庭康复，有节奏的听觉刺激和音乐治疗能改善中风幸存者的步态。锥体外系通路(如前庭脊髓束和网状脊髓束)接受强大的前庭和听觉输入，并与姿势和运动的控制密切相关，因此对步态恢复具有重大的作用。响亮和意外的声音刺激(acoustic stimuli，AS)后，使用电刺激肌肉诱发H反射，可以观察到脊髓α运动神经元的兴奋性增加。该范式已被认为是人类网状脊髓束活性的电生理标志，本发明专利的设计理念则是通过将听觉刺激和电刺激结合起来实现对皮层下回路尤其是网状脊髓束和前庭脊髓束的刺激进而调控脊髓运动神经元实现步行运动功能的恢复。
结合目前现有的步行功能康复设备存在以下问题：
缺少通过将听觉刺激和电刺激结合起来实现对皮层下回路尤其是网状脊髓束和前庭脊髓束的刺激进而调控脊髓运动神经元实现运动功能恢复的装置。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种通过将听觉刺激和电刺激结合起来实现对皮层下回路尤其是网状脊髓束和前庭脊髓束的刺激进而调控脊髓运动神经元实现运动功能恢复的装置。
本发明采用的技术方案如下：
包括主体结构、耳机以及电刺激电极，所述主体结构包括信号控制单元以及电源单元，所述信号控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接，所述声音刺激单元与耳机连接，所述电刺激单元与电刺激电极连接，所述电源分别与信号控制单元、声音刺激产生单元以及电刺激产生单元连接。
采用上述技术方案，电源单元为信号控制单元、声音刺激产生单元以及电刺激产生单元供电；所述信号控制单元控制电刺激产生单元产生脉冲电信号，将电刺激电极固定于胫骨前肌，对人体产生电刺激；所述信号控制单元控制声音刺激单元，配合电刺激产生单元产生声音信号，信号控制单元控制电刺激产生单元和声音刺激单元进行配合达到有规律的刺激。
优选的，所述信号控制单元包括同步控制单元和微处理器，所述同步控制单元和微处理器双向互连，所述同步控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接。
采用上述技术方案，同步控制单元控制一个声音信号匹配一个脉冲电刺激信号，所述微处理器控制预先设定程序的执行、数据的采集和处理，其通过控制面板事先存储有信号发射模式，包括幅值、脉宽、频率以及间隔时间，同步控制单元读取微处理器中的信息，转换成信号分别传输至声音刺激产生单元以及电刺激产生单元。
优选的，所述声音刺激单元包括声音控制单元和音量控制单元，所述声音控制单元与信号控制单元连接，所述音量控制单元与声音控制单元连接，所述音量控制单元与耳机连接。
采用上述技术方案，所述声音控制单元将同步控制单元中传出的信号转换，并经过音量控制单元对声音音量进行调节，传输至耳机中产生声音刺激。
优选的，所述电刺激单元包括脉冲产生模块、功率放大升压电路、输出电流保护及检测电路，所述脉冲产生模块与信号控制单元连接，所述功率放大升压电路与脉冲产生模块连接，所述输出电流保护及检测电路与功率放大升压电路连接，所述输出电流保护及检测电路与电刺激电极连接。
采用上述技术方案，脉冲产生模块产生符合频率要求的脉冲波形，功率放大升压电路对脉冲产生模块产生的脉冲波形进行功率放大，输出电流保护及检测电路负责检测电刺激电流的大小。
优选的，所述输出电流保护及检测电路与微处理器连接，用于检测刺激电流的强度，当刺激电流的强度大于预设值时，微处理器切断电流停止输出刺激脉冲。
优选的，所述主体结构还包括控制键和充电孔，所述控制功能键包括电源开关、定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮，所述电源开关与电源单元连接，所述定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮分别与信号控制单元连接，所述耳机孔与音量控制单元连接。
采用上述技术方案，电源开关控制装置的开启与关闭，定时选择键控制每次信号的间隔时间长度，所述音量调节按钮用于调节耳机音量，电刺激输出强度调节按钮用于调节电刺激输出强度。
优选的，所述信号控制单元控制声音刺激产生单元发出点击声，单次持续0.08～0.12ms，强度为105～115dB SPL；所述信号控制单元控制电刺激产生单元产生电刺激，单次持续0.12～0.18ms；声音刺激产生单元产生的单次点击声与电刺激产生单元产生的单次电刺激配对成一组发送，单次电刺激发送95～105ms后发送单次点击声；每组刺激之间间隔1250～1750ms。
优选的，所述主体结构上还设置有夹持部。
采用上述技术方案，可将主体结构通过夹持部与患者进行固定。
本发明的有益效果在于：
提供一种能将节律性听觉刺激和电刺激这两种刺激模式进行结合来对步行功能进行康复的装置，在电刺激的同时进行声音刺激，提高了步行功能康复的治疗效果，二者具有协同作用，交替产生刺激，更好的调节刺激了大脑控制中枢神经。
附图说明
本发明通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明中电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备连接结构示意图。
附图标记
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和标示出的本申请实施例的组件可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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合图1对本发明作详细说明。
参照附图1，包括主体结构、耳机以及电刺激电极，所述主体结构包括信号控制单元以及电源单元，所述信号控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接，所述声音刺激单元与耳机连接，所述电刺激单元与电刺激电极连接，所述电源分别与信号控制单元、声音刺激产生单元以及电刺激产生单元连接。
本实施例中，所述信号控制单元包括同步控制单元和微处理器，所述同步控制单元和微处理器双向互连，所述同步控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接；微处理器通过E^ROM存储有信号发射模式，包括幅值、脉宽、频率以及间隔时间，同步控制单元读取微处理器中的信息，转换成信号分别传输至声音刺激产生单元以及电刺激产生单元。
本实施例中，所述声音刺激单元包括声音控制单元和音量控制单元，所述声音控制单元与信号控制单元连通，所述音量控制单元与声音控制单元连通，所述音量控制单元与耳机连接。
本实施例中，所述电刺激单元包括脉冲产生模块、功率放大升压电路、输出电流保护及检测电路，所述脉冲产生模块与通过I2C接口与IO接口与信号控制单元连接，所述功率放大升压电路与脉冲产生模块连接，该脉冲信号产生机构输出的脉冲信号的频率为
宽度为
所述输出电流保护及检测电路与功率放大升压电路连接，所述输出电流保护及检测电路与电刺激电极连接，脉冲产生模块采用光耦或固态继电器把与患者接触的电刺激电极和电剌激脉冲形成电路部分从电气上进行隔离，以确保使用的安全。
本实施例中，所述输出电流保护及检测电路与微处理器连接，用于检测刺激电流的强度，当刺激电流的强度大于预设值时，微处理器切断电流停止输出刺激脉冲，输出电流保护及检测电路负责检测电刺激电流的大小，通过A/D转换送到微处理器。
本实施例中，所述主体结构还包括控制键和充电孔，所述控制功能键包括电源开关、定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮，所述电源开关与电源单元连接，所述定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮分别与信号控制单元连接，所述耳机孔与音量控制单元连接。
本实施例中，所述信号控制单元控制声音刺激产生单元发出点击声，单次持续0.08～0.12ms，强度为105～115dB SPL；所述信号控制单元控制电刺激产生单元产生电刺激，所述恒定电流具有220V的顺应性，单次持续0.12～0.18ms；声音刺激产生单元产生的单次点击声与电刺激产生单元产生的单次电刺激配对成一组发送，单次电刺激发送95～105ms后发送单次点击声；每组刺激之间间隔1250～1750ms。
本实施例中，所述主体结构上还设置有夹持部。
工作原理及使用过程：
将主体结构通过夹持部固定于患者的腰部，信号控制单元控制电刺激产生单元产生脉冲电信号，将电刺激电极固定于胫骨前肌，对人体产生电刺激；所述信号控制单元控制声音刺激单元，配合电刺激产生单元产生声音信号，信号控制单元控制电刺激产生单元和声音刺激单元进行配合达到有规律的刺激，同步控制单元控制一个声音信号匹配一个脉冲电刺激信号，所述微处理器控制预先设定程序的执行、数据的采集和处理，其通过控制面板事先存储有信号发射模式，包括幅值、脉宽、频率以及间隔时间，同步控制单元读取微处理器中的信息，转换成信号分别传输至声音刺激产生单元以及电刺激产生单元，声音控制单元将同步控制单元中传出的信号转换，并经过音量控制单元对声音音量进行调节，传输至耳机中产生声音刺激，声音刺激产生单元产生的单次点击声与电刺激产生单元产生的单次电刺激配对成一组发送，达到对步行功能进行康复的良好效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例。
Claims (8)
1.电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：包括主体结构、耳机以及电刺激电极，所述主体结构包括信号控制单元以及电源单元，所述信号控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接，所述声音刺激单元与耳机连接，所述电刺激单元与电刺激电极连接，所述电源分别与信号控制单元、声音刺激产生单元以及电刺激产生单元连接。
2.根据权利要求1所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述信号控制单元包括同步控制单元和微处理器，所述同步控制单元和微处理器双向互连，所述同步控制单元分别与声音刺激产生单元和电刺激产生单元连接。
3.根据权利要求1所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述声音刺激单元包括声音控制单元和音量控制单元，所述声音控制单元与信号控制单元连接，所述音量控制单元与声音控制单元连接，所述音量控制单元与耳机连接。
4.根据权利要求2所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述电刺激单元包括脉冲产生模块、功率放大升压电路、输出电流保护及检测电路，所述脉冲产生模块与信号控制单元连接，所述功率放大升压电路与脉冲产生模块连接，所述输出电流保护及检测电路与功率放大升压电路连接，所述输出电流保护及检测电路与电刺激电极连接。
5.根据权利要求4所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述输出电流保护及检测电路与微处理器连接，用于检测刺激电流的强度，当刺激电流的强度大于预设值时，微处理器切断电流停止输出刺激脉冲。
6.根据权利要求1所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述主体结构还包括控制键、充电孔以及耳机孔，所述控制功能键包括电源开关、定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮，所述电源开关与电源单元连接，所述定时选择键、音量调节按钮、电刺激输出强度调节按钮分别与信号控制单元连接，所述耳机孔与音量控制单元连接。
7.根据权利要求1所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述信号控制单元控制声音刺激产生单元发出点击声，单次持续0.08～0.12ms，强度为105～115dB SPL；所述信号控制单元控制电刺激产生单元产生电刺激，单次持续0.12～0.18ms；声音刺激产生单元产生的单次点击声与电刺激产生单元产生的单次电刺激配对成一组发送，单次电刺激发送95～105ms后发送单次点击声；每组刺激之间间隔1250～1750ms。
8.根据权利要求1所述的电刺激结合听觉刺激的可穿戴步行功能康复设备，其特征在于：所述主体结构上还设置有夹持部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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