CN203280903U

CN203280903U - 一种经皮迷走神经刺激系统

Info

Publication number: CN203280903U
Application number: CN2013200963768U
Authority: CN
Inventors: 陈晗青
Original assignee: BEIJING HKHS HEALTHCARE Co Ltd
Current assignee: BEIJING HKHS HEALTHCARE Co Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2023-03-04

Abstract

本实用新型公开了一种经皮迷走神经刺激系统。该迷走神经刺激器中，人体电流检测电路、控制器、脉冲发生电路、输出放大电路的一端分别与电源相连；脉冲发生电路的另一端与控制器相连，其产生的脉冲信号经输出放大电路后由输出电极输出；控制器与控制面板相连接，并通过控制面板上的控制键进行参数调节；人体电流检测电路的另一端与控制器相连，其电流信号经控制器后由控制面板上的显示屏输出，并且，所述控制器由相互连接的主控芯片和储存单元组成，用于储存具有多个可变参数的治疗方案信息，主控芯片为具有ARM架构的芯片，显示屏为高分辨率的液晶显示屏。

Description

一种经皮迷走神经刺激系统

技术领域

本实用新型属于医疗电子器械领域，具体涉及恒电流刺激器。

背景技术

癫痫病是最常见的神经系统疾病之一。我国癫痫病的的发病率约为7‰，目前据估算我国约有900万以上的癫痫病人。由于各种原因，约有1/4的癫痫病人无法通过药物有效的控制病情，成为药物难治性/顽固性癫痫(Drug Resistant Epilepsy)。目前对于顽固性癫痫，最常用的方法是通过外科手术切除致痫灶。但是由于实施外科手术对于患者本身有诸多的限制条件，加之开颅手术本身具有的危险性和昂贵的费用，很多情况下患者无法或者不愿进行手术切除，使得疾病难以被有效控制。

除了外科手术切除的方法治疗癫痫外，通过神经电刺激的手段来治疗顽固性癫痫一直是医疗工作者研究的重点，而经皮迷走神经刺激术(transcutaneous Vagus Nerve Stimulation，t-VNS)是其中效果最显著的一种疗法。经皮迷走神经刺激疗法需要借助经皮迷走神经刺激系统来完成。市面上常见的经皮电刺激器的主要应用于疼痛的缓解、保健按摩、肌肉锻炼等领域，电刺激的目标区域也主要是电极处的皮下组织及肌肉。这些应用对于刺激器治疗参数的调节能力(范围、精度、可调节参数数量)要求通常较低。而将电刺激用于神经调控及调节领域，则需要刺激器具有更宽的参数调节范围，更好的参数调节精度，更多的可调节参数。人体的神经不同于肌肉等组织，刺激器发出电脉冲信号的细微差别都会对疗效产生根本的影响。而且由于个人体质的不同，不可能设定统一的参数，使之可以适合绝大多数患者，因此需要刺激的各个参数都具有可单独调节的能力。

通常情况下，具有这种参数调节能力的设备体积都较大，一般都放在医院或诊所等医疗机构中，病人需要亲自前往这些机构进行治疗。这样一来对于某些不便外出的患者及其家属都是一种负担。携带式的电刺激设备目前市面上也非常普及，这类设备携带方便，患者可以随时随地进行治疗。但是由于体积的减小，使得刺激器的功能受到限制。

目前主流的经皮电刺激器使用的多为4位、8位单片机，运算速度和可搭载附加功能都较少，难以满足神经调控刺激设备所需求的参数调节范围和精度。同时作为一款便携式的医疗设备，迷走神经刺激系统还需要其他辅助功能提升患者的操作体验。这样就对于设备处理器的能力提出了较高的要求，普通的单片机难以满足。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种经皮迷走神经刺激系统，其主要通过内置32位的ARM架构的单片机芯片完成对输出参数的控制，如开通时间，爬坡时间，脉冲宽度，电流频率，单次治疗时间，关断时间等的控制。

经皮迷走神经刺激系统，其包括电源，人体电流检测电路，控制器，脉冲发生电路，输出放大电路，输出电极，控制面板；人体电流检测电路、控制器、脉冲发生电路、输出放大电路的一端分别与电源相连；脉冲发生电路的另一端与控制器相连，其产生的脉冲信号经输出放大电路后由输出电极输出；控制器与控制面板相连接，并通过控制面板上的控制键进行参数调节；人体电流检测电路的另一端与控制器相连，其电流信号经控制器后由控制面板上的显示屏输出；所述控制器由相互连接的主控芯片和储存单元组成，用于储存具有多个可变参数的治疗方案信息，主控芯片为具有ARM架构的芯片，显示屏为高分辨率的液晶显示屏。

经皮迷走神经刺激系统的使用方法，将输出电极与耳部迷走神经接触，通过控制面板上的控制键选择参数设置电路设置刺激参数，刺激参数包括开通时间，爬坡时间，脉冲宽度，电流频率，单次治疗时间，关断时间的频率和步进值，主控芯片根据所设置的刺激参数控制脉冲发生电路产生脉冲信号经输出放大电路由输出电极输出。

上述的迷走神经电刺激方法，刺激电极的输出电流为0-12mA，且以0.25mA步进，脉宽为5050-300μs，以50μs步进，或脉宽为300～1000μs间以100μs步进；电流斜坡时间(ramp time)为0-8s，以1s的频率步进；开通时间(on time)的调节数值为1～90s，关断时间(Off Time)的调节数值为0～60s，均以1s的频率步进。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.ARM架构是一个32位元精简指令集(RISC)中央处理器(processor)架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统(embedded)设计。ARM处理器在消费电子类产品上非常常见，如PDA、移动电话、智能手机、多媒体播放器、掌上型电玩，和计算机。使用ARM架构完全可以满足迷走神经刺激系统所需要的多参数、高精度、大范围的参数调节能力；

2.使用ARM架构还可以搭载其他辅助医师和患者的功能。迷走神经刺激疗法需要医生根据患者实际情况，经常性的调整治疗参数，是一个单独定制的疗法。同时医师需要获取治疗过程中的患者信息来制定后续疗程。使用ARM架构的刺激器，可以搭载更多的功能来辅助医师和患者，医师可以根据患者的具体情况，通过对具体参数的调节，设置针对性的治疗方案储存入存储单元，并对患者治疗时间进行统计。

3.使用ARM架构还可以极大的提升人机交互体验。ARM架构可以通过高分辨率大尺寸的液晶显示屏来显示用户界面，不但每页面可以承载的信息量更大，信息表达更准确，还具有美观时尚的效果，使患者在使用过程中更加的方便。普通单片机架构一般搭载的是点阵屏，由于屏幕的尺寸和点阵屏的原理限制，通常仅可以显示数个参数的数值和一些英文字母及符号，无法直接、准确的显示信息。

4.本实用新型以ARM处理器为核心，创造了一个具备多参数调节能力、参数调节范围广，精度高，配备高分辨率大尺寸液晶显示屏的经皮电刺激器。该设备同时具有多参数调节并储存的功能，还可以记录患者治疗时间等信息，人机界面友好，便于患者操作。该设备主要用于神经调控领域中的迷走神经刺激疗法，可以对癫痫病的进行治疗和辅助治疗。该设备不但填补了类似设备在功能实现上的市场空白，更加填补了同类设备用于神经调控领域的空白。

附图说明

图1为实施方式中刺激脉冲参数示意图

图2为迷走神经刺激系统总体结构框图

图3为迷走神经刺激系统外部结构图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方案和保护范围不限于此。

如图1为刺激脉冲参数示意图，其中电流大小表示刺激电流的幅值，零上部分和零下部分幅值大小相等，脉冲宽度表示单个电流脉冲持续的时间，频率是每分钟出现的刺激脉冲个数，开通时间(On time)是单个刺激周期内刺激电流达到设定值后经历的时长，和关断时间(Off time)是两个刺激周期间没有刺激电流的时长，电流斜坡时间(Ramp time)是刺激电流由零提升至设定值或者由设定值降回零的时长。

图2为迷走神经刺激系统的总体框架图，包括电源，人体电流检测电路，控制器，脉冲发生电路，输出放大电路，输出电极，控制面板；人体电流检测电路、控制器、脉冲发生电路、输出放大电路的一端分别与电源相连；脉冲发生电路的另一端与控制器相连，其产生的脉冲信号经输出放大电路后由输出电极输出；控制器与控制面板相连接，并通过控制面板上的控制键进行参数调节；人体电流检测电路的另一端与控制器相连，其电流信号经控制器后由控制面板上的显示屏输出；所述控制器由相互连接的主控芯片和储存单元组成，用于储存具有多个可变参数的治疗方案信息，主控芯片为具有ARM架构的芯片，显示屏为高分辨率的液晶显示屏。

图3为迷走神经刺激系统外部结构图，包括1-开关键，2-液晶屏，3-操作按键，4-电极插口，5-充电器插口，6-电池仓盖。液晶屏显示操作软件界面及各种治疗信息和设备信息；开关键控制设备开关机；五个操作按键在软件界面下调整治疗参数和设备参数；电极插口可以插入专用电极的插头；充电器插口可与充电器连接，为电池充电；电池仓内可以安装特定型号的锂离子电池，为整个设备提供电源。以下再由具体实施例对迷走神经刺激系统的构成部分和参数设置做详细说明。

(1)参数设置和参数显示：迷走神经刺激系统的设置参数包括刺激电流，脉宽，刺激频率，开通时间(On time)，电流斜坡时间(Ramp time)，关断时间(Off time)。参数调节均可通过5个控制键在参数调节程序软件页面中完成，方便操作者操作。参数显示采用大尺寸液晶显示屏，显示信息量大，信息显示准确，界面美观大方。操作者打开迷走神经刺激系统后，可以在软件界面中选择参数设置界面，该界面有5个质量方案，每个治疗方案中均有刺激电流，脉宽，刺激频率，开通时间(On time)，电流斜坡时间(Ramp time)，关断时间(Off time)六个可调参数，这些参数均需要单独设定并储存。当六条可调参数均设定好后，该治疗方案才被储存为默认方案，即实际治疗时设备采用的参数组合。储存好默认方案后，可在软件界面选择开始治疗，此时设备将会按照默认方案设定好的参数值输出电流脉冲。在治疗过程中显示屏会显示所使用的治疗参数。

(2)参数设定范围：迷走神经刺激系统的输出电流为0-12mA，且以0.25mA步进，脉宽为5050-300 μs，以50μs步进，或脉宽为300～1000μs间以100μs步进；电流斜坡时间(ramp time)为0-8s，以1s的频率步进；开通时间(on time)的调节数值为1～90s，关断时间(Off Time)的调节数值为0～60s，均以1s的频率步进。

(3)人体电流检测电路：主要功能是监测输出至人体的电流脉冲是否有异常，如输出中断或出现非预期的危险输出。当出现异常情况时，该电路会反馈信号至控制器，控制器接到信号后立刻停止所有电流输出，并在显示屏上显示警示信息。操作者使设备重新处于正常工作状态，并且人体电流检测电路监测正常时，刺激电流才可以再度开始输出。

Claims

1.一种经皮迷走神经刺激系统，包括电源，人体电流检测电路，控制器，脉冲发生电路，输出放大电路，输出电极，控制面板；人体电流检测电路、控制器、脉冲发生电路、输出放大电路的一端分别与电源相连；脉冲发生电路的另一端与控制器相连，其产生的脉冲信号经输出放大电路后由输出电极输出；控制器与控制面板相连接，并通过控制面板上的控制键进行参数调节；人体电流检测电路的另一端与控制器相连，其电流信号经控制器后由控制面板上的显示屏输出，其特征在于：所述控制器由相互连接的主控芯片和储存单元组成，用于储存具有多个可变参数的治疗方案信息，主控芯片为具有ARM架构的芯片，显示屏为高分辨率的液晶显示屏。

2.权利要求1所述的经皮迷走神经刺激系统，其特征在于：所述ARM架构的芯片控制电路具有0-8s的电流斜坡时间，其开通时间的调节数值为1～90s，关断时间的调节数值为0～60s。

3.权利要求2所述的经皮迷走神经刺激系统，其特征在于：所述电流斜坡时间以1s步进。

4.权利要求2所述的经皮迷走神经刺激系统，其特征在于：所述开通时间和关断时间均以1s步进。

5.权利要求1-4任意一项所述的经皮迷走神经刺激系统，其主控电路的输出电流为0-12mA，且以0.25mA步进。

6.权利要求1-4任意一项所述的经皮迷走神经刺激系统，其主控电路的输出的脉宽为50-300μs间，以50μs步进。

7.权利要求1-4任意一项所述的经皮迷走神经刺激系统，其主控电路的输出的脉宽为300～1000μs间，以100μs步进。