CN202751692U - 便携式多生理参数反馈生物刺激仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪，包括：便携终端、肌电传感器和肌力传感器，肌电传感器上设置有电极头用以采集肌电信号并输出电刺激，肌力传感器用以采集肌力信号，便携终端分别与肌电传感器和肌力传感器连接，用以接收肌电传感器和肌力传感器采集的肌电信号和肌力信号并进行相应的处理后向肌电传感器输出反馈刺激电流。本实用新型既能通过肌电反馈电刺激模式采集人体浅表肌肉的肌电信号进行肌电反馈电刺激，也能通过肌力反馈电刺激模式采集人体深层肌肉或某些较小肌肉或一个动作的一群肌肉的肌力信号进行肌力反馈电刺激治疗，另外，肌力不易受干扰因素影响且容易读懂，打破了肌电采集的局限性，适用范围广、使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种便携式医疗器械，具体涉及一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪。
背景技术
中国目前约有600万-700万脑卒中患者，每年新发卒中200万例，每年约有150万人死于脑血管病。在卒中存活者中约有3/4不同程度丧失劳动能力，其中重残者约占40％。随着人口的老龄化，卒中的问题将日益严重(中国脑血管病防治指南，国际脑血管病杂志2006，14：561-564)。
单纯的低频电刺激疗法对于脑卒中的早期干预治疗有非常好的帮助，可增强肌张力、防止废用性的肌肉萎缩、降低肌痉挛等。脑卒中患者康复的中期和中后期可产生部分的主动肌力，单纯的电刺激治疗不再适合，此时需采用反馈电刺激的方法对患者进行康复训练，增加患者的康复疗效。
专利200910220945说明了一种肌电反馈式电刺激仪，应用语音及信号灯作为指导，提示患者主动参与训练，促使患者主动参与康复治疗，并对患者主动诱发的肌电信号进行无创测量、特征值提取，当自发肌电信号达到设定的肌电诱发值时，装置产生电刺激作用于患者肌肉，实现了康复治疗。但此刺激仪只能采用肌电一个参数进行康复刺激，缺乏对肌力参数的支持。而肌电反馈电刺激只能采集人体浅表肌肉的一块肌电信号进行肌电反馈电刺激，对人体一些深层肌肉或某些较小肌肉或多块肌肉的肌电信号不方便采集，并且，肌电受皮肤阻抗、温度、毛发和射频干扰等因素影响较大，在治疗过程中存在一定局限性。另外，肌电信号不容易被医生和病人所读懂，使得使用不便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪，以解决现有肌电反馈式电刺激仪存在信号采集不方便、易受干扰，应用局限性大且使用不方便的技术问题。
为达到上述目的，本实用新型提供一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪，包括：便携终端、肌电传感器、肌力传感器和电源管理模块，肌电传感器上设置有电极头用以采集肌电信号并输出电刺激，肌力传感器用以采集肌力信号，便携终端分别与肌电传感器和肌力传感器连接，用以接收肌电传感器和肌力传感器采集的肌电信号和肌力信号并进行相应的处理后向肌电传感器输出反馈刺激电流，其进一步包括：肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块，肌电肌力采集模块分别与肌电传感器和肌力传感器连接，用以接收肌电信号和肌力信号，并将接收到的数据发送至微处理器控制模块，微处理器控制模块进一步包括微处理器控制电路和核心板，微处理器控制电路与肌电肌力采集模块连接，用以对接收到的数据进行算法处理后发送至核心板并根据核心板返回的刺激参数向反馈点刺激控制模块发出反馈刺激控制信号，核心板与微处理器控制电路连接，用以对接收到的数据进行判断并根据判断结果发送刺激参数至微处理器控制电路；反馈电刺激控制模块与微处理器控制电路连接，用以根据接收到的反馈刺激控制信号向肌电传感器发出反馈刺激电流；电源管理模块分别与肌电传感器、肌力传感器、肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块连接，用以提供电力。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌电肌力采集模块包括：肌电信号预处理电路、肌力信号预处理电路和A/D转换电路，肌电信号预处理电路与肌电传感器连接，用以对肌电信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；肌力信号预处理电路与肌力传感器连接，用以对采集到的肌力信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；A/D转换电路连接至肌电预处理电路、肌力预处理电路和微处理器控制电路，用以将经预处理后的肌力信号和肌电信号转换为数字信号并发送至微处理器控制电路。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该反馈电刺激控制模块包括：刺激电路强度控制电路、刺激开关电路、电刺激与肌电信号切换电路和电刺激与肌力信号切换电路，刺激强度控制电路与微处理器控制电路连接，用以根据反馈刺激控制信号向刺激开关电路输出相应强度的刺激电流，刺激开关电路根据接收到的刺激电流启动电刺激与肌电信号切换电路或电刺激与肌力信号切换电路，向肌电传感器的电极头输出反馈刺激电流。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该微处理器控制电路采用C8051F060微处理器。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌力传感器采用抓握释放压力传感器。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌力传感器的测量范围为0～50Kg；采样频率为100Hz。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌电传感器采用电极线传感器。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌电传感器的电流刺激强度为0～100mA；电流刺激脉宽为50μs～500μs可调；电流刺激频率为1HZ～160HZ可调。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该肌电信号预处理电路和肌力信号预处理电路均包括一自增益电路，自增益电路包括数字电位器和放大器，数字电位器与放大器连接。
依照本实用新型较佳实施例所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，该数字电位器采用AD5160数字电位器，放大器采用TL064放大器。
本实用新型采集相关肌肉的原始肌电信号或原始肌力信号，采集的信号达到设定的目标值，肌力传感器和肌电传感器停止采集，切换到电刺激模式，由微处理控制电路发出相应的刺激控制信号，发放刺激电流作用于需要治疗的肌肉，使肌肉收缩，达到神经肌肉康复治疗的目的；采用了自增益放大电路，该电路的引入，使得肌电和肌力采集电路的放大倍数，可以根据前一时刻采集到的肌电信号强度和肌力信号强度自动调节。该实用新型既能通过肌电反馈电刺激模式采集人体浅表肌肉的肌电信号进行肌电反馈电刺激，也能通过肌力反馈电刺激模式采集人体深层肌肉或某些较小肌肉或一个动作的一群肌肉的肌力信号进行肌力反馈电刺激治疗，另外，肌力不易受皮肤阻抗、温度、毛发和射频干扰等因素影响且容易读懂，打破了肌电采集的局限性，适用范围广、使用方便。
附图说明
图1为本实用新型便携式多生理参数反馈生物刺激仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本实用新型。
请参阅图1与图2，一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪，包括：便携终端1、肌电传感器2、肌力传感器3和电源管理模块4。肌电传感器2上设置有电极头用以采集肌电信号并输出电刺激，肌力传感器3用以采集肌力信号，便携终端1分别与肌电传感器2和肌力传感器3连接，用以接收肌电传感器2和肌力传感器3采集的肌电信号和肌力信号并进行相应的处理后向肌电传感器2输出反馈刺激电流。便携终端1进一步包括：肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块。肌电肌力采集模块分别与肌电传感器2和肌力传感器3连接，用以接收肌电信号和肌力信号，并将接收到的数据发送至微处理器控制模块，微处理器控制模块进一步包括微处理器控制电路14和核心板15，微处理器控制电路14与肌电肌力采集模块连接，用以对接收到的数据进行算法处理后发送至核心板15并根据核心板15返回的刺激参数向反馈点刺激控制模块发出反馈刺激控制信号，核心板15与微处理器控制电路14连接，用以对接收到的数据进行判断并根据判断结果发送刺激参数至微处理器控制电路14；反馈电刺激控制模块与微处理器控制电路14连接，用以根据接收到的反馈刺激控制信号向肌电传感器2发出反馈刺激电流；电源管理模块4分别与肌电传感器2、肌力传感器3、肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块连接，用以提供电力。
肌电肌力采集模块包括：肌电信号预处理电路11、肌力信号预处理电路12和A/D转换电路13，肌电信号预处理电路11与肌电传感器2连接，用以对肌电信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；肌力信号预处理电路12与肌力传感器3连接，用以对采集到的肌力信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；A/D转换电路13连接至肌电预处理电路11、肌力预处理电路12和微处理器控制电路14，用以将经预处理后的肌力信号和肌电信号转换为数字信号并发送至微处理器控制电路14。
反馈电刺激控制模块包括：刺激电路强度控制电路16、刺激开关电路17、电刺激与肌电信号切换电路18和电刺激与肌力信号切换电路19，刺激强度控制电路16与微处理器控制电路14连接，用以根据反馈刺激控制信号向刺激开关电路17输出相应强度的刺激电流，刺激开关电路17根据接收到的刺激电流启动电刺激与肌电信号切换电路18或电刺激与肌力信号切换电路19，向肌电传感器2的电极头输出反馈刺激电流。
进一步地，肌电信号预处理电路11和肌力信号预处理电路12均包括一自增益电路，自增益电路包括数字电位器和放大器，数字电位器与放大器连接。电刺激与肌电信号切换电路18和电刺激与肌力信号切换电路19均包括继电器，其中，继电器包括三对触点和两组线圈；三对触点中，其中一对触点为动触点，另两对触点为静触点。
更具体地，微处理器控制电路采用C8051F060微处理器。肌力传感器采用抓握释放压力传感器，其测量范围为0～60Kg；测量误差不大于1％；采样精度为16bit；采样频率为100Hz。肌电传感器采用电极线传感器，包括电极头和尾端的电极线正极、负极和地线，电极头采用六芯插头，可采集肌电信号和用于电刺激输出。电流刺激强度为0～100mA，设置分辨率为1mA，误差≤±10％(负载阻抗为1KΩ)；电流刺激脉宽为50μs～500μs可调，误差≤±10％；电流刺激频率为1HZ～160HZ可调，误差≤±5％。数字电位器采用AD5160数字电位器，放大器采用TL064放大器。继电器采用继电器TYCO。
使用时，用手握住抓握释放传感器，抓握释放传感器测得的压力数据通过电极线传输给便携终端，便携终端采集的抓握释放的压力数据达到了设定的阈值，就给予电刺激。抓握释放装置的外形与患者抓握日常用品保持一致，较好的拟合了患者的手部状态，使其有较好的舒适度；改良了训练方式，使患者训练的积极性提高，训练效果更好。
以下结合图2分别对本实用新型便携式多生理参数反馈生物刺激仪的肌电采集电刺激反馈训练和肌力采集电刺激反馈训练的过程加以说明。
肌电传感器2采集相关肌肉的原始肌电信号，进入肌电信号预处理电路11，肌电信号预处理电路11对肌电信号作放大、低通滤波、50Hz工频陷波和电平转换处理，处理过的信号，经A/D转换电路13转换为数字信号后，进入微处理器控制电路14，微处理器控制电路14对信号作算法处理，处理得到的数据通过微处理器与上位机之间的串口通信电路传输给核心板15；核心板15通过对肌电数据进行判断，然后发送相关的刺激参数给微处理器控制电路14，微处理器控制电路14根据接收到的刺激参数(刺激脉冲宽度、刺激电路强度等)向刺激电路强度控制电路16发出相应的反馈刺激控制信号，刺激强度控制电路16根据反馈刺激控制信号向刺激开关电路17输出相应强度的刺激电流，刺激开关电路17根据接收到的刺激电流启动电刺激与肌电信号切换电路18，向肌电传感器2的电极头输出反馈刺激电流，最后由肌电传感器2的电极头发放刺激电流作用于需要治疗的肌肉，达到神经肌肉康复治疗的目的。
肌力传感器3采集相关肌肉的原始肌力信号，进入肌力信号预处理电路12，肌力信号预处理电路12对肌力信号作放大、低通滤波、50Hz工频陷波和电平转换处理，处理过的信号，经A/D转换电路13转换为数字信号后，进入微处理器控制电路14，微处理器控制电路14对信号作算法处理，处理得到的数据通过微处理器与上位机之间的串口通信电路传输给核心板15；核心板15通过对肌力数据进行判断，然后发送相关的刺激参数给微处理器控制电路14，微处理器控制电路14根据接收到的刺激参数(刺激脉冲宽度、刺激电路强度等)向刺激电路强度控制电路16发出相应的反馈刺激控制信号，刺激强度控制电路16根据反馈刺激控制信号向刺激开关电路17输出相应强度的刺激电流，刺激开关电路17根据接收到的刺激电流启动电刺激与肌力信号切换电路19，向肌电传感器2的电极头输出反馈刺激电流，最后由肌电传感器2的电极头发放刺激电流作用于需要治疗的肌肉，达到神经肌肉康复治疗的目的。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施实例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，包括：便携终端、肌电传感器、肌力传感器和电源管理模块，所述肌电传感器上设置有电极头用以采集肌电信号并输出电刺激，所述肌力传感器用以采集肌力信号，所述便携终端分别与所述肌电传感器和肌力传感器连接，用以接收肌电传感器和肌力传感器采集的肌电信号和肌力信号并进行相应的处理后向所述肌电传感器输出反馈刺激电流，其进一步包括：肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块，所述肌电肌力采集模块分别与所述肌电传感器和肌力传感器连接，用以接收肌电信号和肌力信号，并将接收到的数据发送至微处理器控制模块，所述微处理器控制模块进一步包括微处理器控制电路和核心板，所述微处理器控制电路与所述肌电肌力采集模块连接，用以对接收到的数据进行算法处理后发送至所述核心板并根据核心板返回的刺激参数向所述反馈点刺激控制模块发出反馈刺激控制信号，所述核心板与所述微处理器控制电路连接，用以对接收到的数据进行判断并根据判断结果发送刺激参数至微处理器控制电路；所述反馈电刺激控制模块与所述微处理器控制电路连接，用以根据接收到的反馈刺激控制信号向所述肌电传感器发出反馈刺激电流；所述电源管理模块分别与所述肌电传感器、肌力传感器、肌电肌力采集模块、微处理器控制模块和反馈电刺激控制模块连接，用以提供电力。
2.如权利要求1所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌电肌力采集模块包括：肌电信号预处理电路、肌力信号预处理电路和A/D转换电路，所述肌电信号预处理电路与所述肌电传感器连接，用以对肌电信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；所述肌力信号预处理电路与所述肌力传感器连接，用以对采集到的肌力信号进行放大、低通滤波和电平转换处理；所述A/D转换电路连接至所述肌电预处理电路、肌力预处理电路和微处理器控制电路，用以将经预处理后的肌力信号和肌电信号转换为数字信号并发送至所述微处理器控制电路。
3.如权利要求1所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述反馈电刺激控制模块包括：刺激电路强度控制电路、刺激开关电路、电刺激与肌电信号切换电路和电刺激与肌力信号切换电路，所述刺激强度控制电路与所述微处理器控制电路连接，用以根据反馈刺激控制信号向所述刺激开关电路输出相应强度的刺激电流，所述刺激开关电路根据接收到的刺激电流启动电刺激与肌电信号切换电路或电刺激与肌力信号切换电路，向所述肌电传感器的电极头输出反馈刺激电流。
4.如权利要求1所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述微处理器控制电路采用C8051F060微处理器。
5.如权利要求1所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌力传感器采用抓握释放压力传感器。
6.如权利要求1或5所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌力传感器的测量范围为0～50Kg；采样频率为100Hz。
7.如权利要求1所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌电传感器采用电极线传感器。
8.如权利要求1或7所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌电传感器的电流刺激强度为0～100mA；电流刺激脉宽为50μs～500μs可调；电流刺激频率为1HZ～160HZ可调。
9.如权利要求2所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述肌电信号预处理电路和肌力信号预处理电路均包括一自增益电路，所述自增益电路包括数字电位器和放大器，所述数字电位器与所述放大器连接。
10.如权利要求9所述的便携式多生理参数反馈生物刺激仪，其特征在于，所述数字电位器采用AD5160数字电位器，所述放大器采用TL064放大器。
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