CN214596824U - 一种基于运动幅度监测的电刺激系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于运动幅度监测的电刺激系统，所述系统包括：幅度监测组件，通过固定于患者肢体上，以实时监测该肢体或该肢体上关节的运动幅度数据；一或多个电刺激器，通过固定于患者肢体上一或多个肌群，以供对至少一肌群输出电脉冲以进行电刺激；数据处理单元，用于依据各肢体上对应的运动幅度数据对固定于患者对应肢体上的电刺激器发送刺激指令，以进行相应的电刺激。本申请结构简单，针对性强，一方面可以评价康复训练效果，另一方面可将肢体活动幅度实时监测数据实时反馈，调整电刺激工作参数、模式及所要刺激肌肉，能有效实现关节主动活动，达到康复训练效果。另外可以使患者在家无人协助下即可有效完成康复训练，节约就医成本。

Description

一种基于运动幅度监测的电刺激系统

技术领域

本申请涉及一种辅助医疗器械术领域，特别是涉及一种基于运动幅度监测的电刺激系统。

背景技术

电刺激可应用于康复治疗，从最初被动刺激，延缓偏瘫患者因为肌肉废用引起的肌萎缩、消炎、促进机体康复速度直到名目繁多的各类肌肉刺激、神经刺激。各种刺激手段，凡以代替或矫正肢体和器官已丧失的功能，同时理论上兼以神经系统功能重建的电刺激形式统称为功能电刺激；功能性电刺激(FES)属于神经肌肉电刺激的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。

目前在基于电刺激的康复技术中，大多还停留在基于压力参数方面的检测来给予相应的电刺激动作，但还没有基于康复训练时的运动幅度给予相应电刺激动作的方案。

通常很多运动损伤、瘫痪或神经损伤的患者在康复训练时，由于关节主动活动功能部分或全部丢失会影响到康复效果。如恢复训练时动作不到位，使得康复训练效果不理想。因此，有必要基于运动幅度检测的角度提供电刺激方案。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供一种基于运动幅度监测的电刺激系统，用于解决现有技术中至少一个问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于运动幅度监测的电刺激系统，所述系统包括：幅度监测组件，通过固定于患者肢体上，以实时监测该肢体或该肢体上关节的运动幅度数据；一或多个电刺激器，通过固定于患者肢体上一或多个肌群，以供对至少一肌群输出电脉冲以进行电刺激；数据处理单元，用于依据各肢体上对应的运动幅度数据对固定于患者对应肢体上的电刺激器发送刺激指令，以进行相应的电刺激。

于本申请一实施例中，所述幅度监测组件包括：加速度传感器和角度传感器。

于本申请一实施例中，所述电刺激器为绑带，其两端设有卡扣组件；所述绑带内排列内置有多个电刺激膜片；所述绑带设有数据接口或外接有数据线，以供接收外部设备供电。

于本申请一实施例中，所述数据处理单元设于所述绑带上；所述数据处理单元连接所述电刺激器中各电刺激膜片；所述数据处理单元与所述幅度监测组件为有线通信连接和/或无线通信连接。

于本申请一实施例中，所述数据处理单元为独立单元；所述数据处理单元分别与所述幅度监测组件、及各所述电刺激器为有线通信连接和/或无线通信连接。

于本申请一实施例中，所述有线通信连接的方式包括：USB1.0/2.0/3.x、MicroUSB、MiniUSB、串行接口、及并行接口中任意一或多个组合。

于本申请一实施例中，所述数据处理单元、所述幅度监测组件、及各所述电刺激器分别设有通信器；所述无线通信连接的方式包括：2G、3G、4G、5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。

于本申请一实施例中，所述刺激指令包括：电流强度参数、刺激频率、刺激时间、及刺激区域中任意一种或多种组合。

于本申请一实施例中，固定所述幅度监测组件的肢体位置与一或多个所述电刺激器固定的肌群位置具有对应的刺激关系。

于本申请一实施例中，所述刺激关系包括以下任意一种或多种：所述幅度监测组件固定于手掌部，以监测腕关节活动幅度；所述电刺激器固定于前臂伸肌群，其包括：桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌、及示指伸肌中任意一种或多种；所述幅度监测组件固定于前臂，以监测肘关节活动幅度；所述电刺激器固定于肱二头肌或肱肌；所述幅度监测组件固定于足部，以监测踝关节活动幅度；所述电刺激器固定于小腿前外侧肌群，其包括：胫骨前肌、腓骨长、及短肌中任意一种或多种；所述幅度监测组件固定于足部，以监测足部跖屈活动幅度；所述电刺激器固定于小腿后侧肌群，其包括：腓肠肌；所述幅度监测组件固定于小腿，以监测膝关节活动幅度；所述电刺激器固定于大腿前侧肌肉或大腿后侧肌肉。

综上所述，本申请提供了一种基于运动幅度监测的电刺激系统，达到了以下有益效果：

本申请结构简单，针对性强，一方面可以评价康复训练效果，另一方面可将肢体活动幅度实时监测数据实时反馈，调整电刺激工作参数、模式及所要刺激肌肉，能有效实现关节主动活动，达到康复训练效果。另外可以使患者在家无人协助下即可有效完成康复训练，降低康复医师诊疗负担，节约就医成本。

附图说明

图1为本申请于一实施例中的基于运动幅度监测的电刺激系统的结构示意图。

图2为本申请于一实施例中的电刺激器的结构示意图。

图3为本申请于一实施例中的基于运动幅度监测的电刺激系统的场景示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。

为了明确说明本申请，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。

在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。

本申请所述的基于运动幅度监测的电刺激系统，主要通过监测各关节如腕、踝、膝、肘关节康复训练过程中的运动幅度实时调整确定所需刺激肌肉，辅助肢体完成如足背伸，手抓、握等动作。一方面可以评价康复训练效果，另一方面，将这一数据实时反馈，根据数据处理结果，启动电刺激器，刺激肌肉收缩，可以有效实现关节主动活动，达到康复训练效果。例如，在日常生活中，患者肢体关节活动不到位时，也可以使用电刺激器，进行功能性电刺激，完成相应动作，如踝背伸等活动。

需说明的是，通过电刺激器能够改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能，属于本领域的公知常识。对本领域技术人员来说，本申请所述基于运动幅度监测的电刺激系统的应用场景中采用的电刺激器是能够实现所主张的医疗康复的预期效果。

如图1所示，展示本申请于一实施例中的基于运动幅度监测的电刺激系统的结构示意图。如图所示，所述系统包括：

幅度监测组件1，通过固定于患者肢体上，以实时监测该肢体或该肢体上关节的运动幅度数据。

所述幅度监测组件1包括：加速度传感器11和角度传感器12。用于在患者活动肢体时，检测肢体或肢体关节的活动幅度，其中通过该肢体的加速度以及角度数据来综合衡量该患者肢体的运动幅度数据。

其中，加速度传感器11是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器11包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。

角度传感器12，顾名思义，是用来检测角度的。它的身体中有一个孔，可以配合乐高的轴。当连结到RCX上时，轴每转过1/16圈，角度传感器12就会计数一次。往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度传感器12的初始位置有关。当初始化角度传感器12时，它的计数值被设置为0。

一或多个电刺激器2，通过固定于患者肢体上一或多个肌群，以供对至少一肌群输出电脉冲以进行电刺激。

如图2所示，于本申请一实施例中，所述电刺激器2为绑带，其两端设有卡扣组件21，可以通过环抱式固定于患者肢体；所述绑带内排列内置有多个电刺激膜片22；所述绑带设有数据接口或外接有数据线，以供接收外部设备供电。

优选地，所述绑带内可自定义放置若干数量的电刺激膜片22，如需刺激的肌群区域较小，则可以放置1或2个电刺激膜片22；若需刺激的肌群区域较大，则可以将电刺激膜片22放入最大数量，以针对需刺激的肌群形成包围式环绕，不仅固定牢靠，而且刺激位置可方便上下移动或旋转进行调整。

另外，通过电刺激器2能够改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能，属于本领域的公知常识。

1)电刺激是首先应用于康复治疗的方法，从最初被动刺激，延缓偏瘫患者因为肌肉废用引起的肌萎缩、消炎、促进机体康复速度直到名目繁多的各类肌肉刺激、神经刺激。各种刺激手段，凡以代替或矫正肢体和器官已丧失的功能，同时理论上兼以神经系统功能重建的电刺激形式统称为功能电刺激；

2)功能性电刺激(FES)属于神经肌肉电刺激的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的；

3)一般功能性电刺激(FES)使用表面电极时，其电流强度在0mA～100mA之间。使用肌肉内电极时，其电流强度在0mA～20mA之间；

4)功能性电刺激最突出的例子就是心脏起博器。功能性刺激包括治疗应用和恢复运动功能的应用。治疗应用可以进一步改善或阻止残疾状态的进一步发展，一般情况下，这类应用的时间较短；运动功能恢复包括增强上肢的控制性和下肢的运运能力。当神经损伤稳定后开始使用功能恢复法并保持下去，可使应用者终身受益。

数据处理单元3，用于依据各肢体上对应的运动幅度数据对固定于患者对应肢体上的电刺激器2发送刺激指令，以进行相应的电刺激。

一方面，所述数据处理单元3设于所述绑带上；所述数据处理单元3连接所述电刺激器2中各电刺激膜片22；所述数据处理单元3与所述幅度监测组件1为有线通信连接和/或无线通信连接。

在本实施例中，所述基于运动幅度监测的电刺激系统包含两个独立部分，一个是幅度监测组件1，另一个是绑带式的电刺激器2，且电刺激器2上同时包含数据处理单元3。而所述幅度监测组件1与所述数据处理单元3即可以是有线通信连接，也可以是无线通信连接。

举例来说，使用时可将幅度监测组件1固定在手掌，将绑带式的电刺激器2绑在前臂上，所述幅度监测组件1与所述数据处理单元3通过有线连接或无线连接实现运动幅度数据的通信传输。

另一方面，所述数据处理单元3为独立单元；所述数据处理单元3分别与所述幅度监测组件1、及各所述电刺激器2为有线通信连接和/或无线通信连接。

而在本实施例中，所述基于运动幅度监测的电刺激系统包含三个独立部分，即幅度监测组件1、电刺激器2、及数据处理单元3分别作为相对独立的部分，而它们之间可以是有线通信连接，也可以是无线通信连接，或者，幅度监测组件1与电刺激器2之间为有线通信连接，数据处理单元3与它们为无线通信等等。

举例来说，使用时可将幅度监测组件1固定在手掌，将绑带式的电刺激器2绑在前臂上，而所述数据通信处理单元可以是如遥控器之类的硬件移动终端，也可以是如智能手机中的APP应用程序、小程序等软件程序。

于本实施例中，所述有线通信连接的方式包括但不限于：USB1.0/2.0/3.x、MicroUSB、MiniUSB、串行接口、及并行接口中任意一或多个组合。

于本实施例中，所述数据处理单元3、所述幅度监测组件1、及各所述电刺激器2分别设有通信器；所述无线通信连接的方式包括但不限于：2G、3G、4G、5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。

于本实施例中，所述刺激指令包括：电流强度参数、刺激频率、刺激时间、及刺激区域中任意一种或多种组合。

例如，将电刺激器2输出的电脉冲设为多个强度档位，以增大或减弱刺激强度；还可设置电脉冲输出频率，设置整体的输出时间，以及控制一或多个电刺激器2的协作刺激。

优选地，本申请所述数据处理单元3还可依据历史压力数据进行自动发送刺激指令或调整发送的刺激指令。

于本实施例中，固定所述幅度监测组件1的肢体位置与一或多个所述电刺激器2固定的肌群位置具有对应的刺激关系。所述刺激关系是依据医学康复知识与经验预先获得的。

以腕关节为例，对于各种原因引起的腕关节功能障碍，将含有加速度传感器11和角度传感器12的幅度监测组件1固定于手背面，以监测腕关节屈曲和背伸活动幅度，数据处理单元3可根据预设标准活动幅度阈值，判断是背伸幅度不足还是屈曲幅度不足，从发送相应的刺激指令至电刺激器2。电刺激器2绑在腕背伸肌群位置，接收到电刺激器2发送的刺激指令后，对应地刺激腕背伸肌肉增大背伸活动幅度，刺激前臂掌侧桡侧弯曲机、掌长肌、尺侧腕屈肌等增大腕关节屈曲幅度，从而实现腕关节有效活动。另外，本申请所述的电刺激系统可同时固定多个电刺激器2贴于不同肌肉位置，根据指令启动不同位置的电刺激器2，刺激不同的肌肉，实现关节有效运动。

如图3所示，于本申请中，所述刺激关系包括以下任意一种或多种：

1)所述幅度监测组件1A固定于手掌部，以监测腕关节活动幅度；所述电刺激器2A固定于前臂伸肌群，其包括：桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌、及示指伸肌中任意一种或多种。

举例来说，固定于手掌部的幅度监测组件1A监测腕关节活动幅度，若手掌背伸幅度小，速度慢，腕关节背伸活动幅度小、速度慢，提示腕背伸肌力弱，收缩强度弱，启动或加大电刺激器2A，刺激或加大刺激前臂伸肌群，具体为桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌、示指伸肌，增加肌肉收缩强度，实现腕关节有效背伸。

2)所述幅度监测组件1B固定于前臂，以监测肘关节活动幅度；所述电刺激器2B固定于肱二头肌或肱肌肌。

举例来说，固定于前臂的幅度监测组件1B，监测肘关节活动幅度，若前臂屈曲幅度小，速度慢，提示肘关节屈曲活动功能弱，肱二头肌、肱肌肌力弱，收缩强度弱，启动或加大电刺激器2B，刺激或加大刺激肱二头肌/肱肌，增加肌肉收缩强度，实现肘关节有效屈曲活动。

3)所述幅度监测组件1C固定于足部，以监测踝关节活动幅度；所述电刺激器2C固定于小腿前外侧肌群，其包括：胫骨前肌、腓骨长、及短肌中任意一种或多种。

举例来说，固定于足部的幅度监测组件1C监测踝关节活动幅度，若足部背伸幅度小，速度慢，提示踝关节背伸活动幅度小、速度慢，提示踝背伸肌力弱，收缩强度弱，启动或加大电刺激器2C，刺激或加大刺激小腿前外侧肌肉处，具体为胫骨前肌、腓骨长、短肌，增加肌肉收缩强度，实现踝关节有效背伸活动。

4)所述幅度监测组件1C固定于足部，以监测足部跖屈活动幅度；所述电刺激器2C固定于小腿后侧肌群，其包括：腓肠肌。

举例来说，同理，固定于足部的幅度监测组件1C，监测足部跖屈活动幅度小，速度慢，提示踝关节跖屈活动功能弱，提示踝关节跖屈肌力弱，收缩强度弱，启动或加大电刺激器2C，刺激或加大刺激小腿后侧肌肉，具体为腓肠肌，增加肌肉收缩强度，实现踝关节有效跖屈活动。

5)所述幅度监测组件1D固定于小腿，以监测膝关节活动幅度；所述电刺激器2D固定于大腿前侧肌肉或大腿后侧肌肉。

举例来说，固定于小腿的幅度监测组件1D，监测膝关节活动幅度，若膝关节伸直活动幅度小，速度慢，提示膝关节伸直肌力弱，大腿前侧肌肉收缩强度弱，启动或加大电刺激器2D，刺激或加大刺激大腿前侧肌肉，增加肌肉收缩强度，实现膝关节关节有效伸直活动。同理若膝关节屈曲幅度小，提示膝关节屈曲力弱，大腿后侧肌肉收缩强度弱，启动或加大电刺激器2D，刺激或加大刺激大腿后侧肌肉，增加肌肉收缩强度，实现膝关节关节有效屈曲活动。

综上所述，本申请提供的一种基于运动幅度监测的电刺激系统。具有肢体活动幅度实时监测功能，并可根据监测结果，调整电刺激工作参数、模式及所要刺激肌肉，来实现康复、瘫痪患者关节有效活动，增强康复训练效果，能满足日常生活需求。并且使患者在无人协助的情况下也能进行有效的主动康复训练，促进患者康复，降低康复医师诊疗负担，节约就医成本。

本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于运动幅度监测的电刺激系统，其特征在于，所述系统包括：

幅度监测组件，通过固定于患者肢体上，以实时监测该肢体或该肢体上关节的运动幅度数据；

一或多个电刺激器，通过固定于患者肢体上一或多个肌群，以供对至少一肌群输出电脉冲以进行电刺激；

数据处理单元，用于依据各肢体上对应的运动幅度数据对固定于患者对应肢体上的电刺激器发送刺激指令，以进行相应的电刺激。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述幅度监测组件包括：加速度传感器和角度传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电刺激器为绑带，其两端设有卡扣组件；所述绑带内排列内置有多个电刺激膜片；所述绑带设有数据接口或外接有数据线，以供接收外部设备供电。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元设于所述绑带上；所述数据处理单元连接所述电刺激器中各电刺激膜片；所述数据处理单元与所述幅度监测组件为有线通信连接和/或无线通信连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元为独立单元；所述数据处理单元分别与所述幅度监测组件、及各所述电刺激器为有线通信连接和/或无线通信连接。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述有线通信连接的方式包括：USB1.0/2.0/3.x、MicroUSB、MiniUSB、串行接口、及并行接口中任意一或多个组合。

7.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元、所述幅度监测组件、及各所述电刺激器分别设有通信器；所述无线通信连接的方式包括：2G、3G、4G、5G、蓝牙、红外、NB-IoT、Rola、Zigbee、MavLink、WIFI、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述刺激指令包括：电流强度参数、刺激频率、刺激时间、及刺激区域中任意一种或多种组合。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，固定所述幅度监测组件的肢体位置与一或多个所述电刺激器固定的肌群位置具有对应的刺激关系。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述刺激关系包括以下任意一种或多种：

所述幅度监测组件固定于手掌部，以监测腕关节活动幅度；所述电刺激器固定于前臂伸肌群，其包括：桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌、及示指伸肌中任意一种或多种；

所述幅度监测组件固定于前臂，以监测肘关节活动幅度；所述电刺激器固定于肱二头肌或肱肌；

所述幅度监测组件固定于足部，以监测踝关节活动幅度；所述电刺激器固定于小腿前外侧肌群，其包括：胫骨前肌、腓骨长、及短肌中任意一种或多种；

所述幅度监测组件固定于足部，以监测足部跖屈活动幅度；所述电刺激器固定于小腿后侧肌群，其包括：腓肠肌；

所述幅度监测组件固定于小腿，以监测膝关节活动幅度；所述电刺激器固定于大腿前侧肌肉或大腿后侧肌肉。

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