TWI607778B - Transcutaneous nerve stimulation device with photoelectric thermotherapy function and its signal control method - Google Patents

Description

具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置及其訊號控制方法

本發明係關於一種經皮神經刺激裝置及其訊號控制方法，尤指一種具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置及其訊號控制方法。

現行隨著科技進步，許多用於緩解疼痛之醫療器材，已不需要透過專業醫療人員操作才能使用，而是能讓一般非專業的使用者、消費者進行操作，例如：低週波電療電位儀、中週波電療電位儀、具遠紅外線放射之照射儀、電神經刺激系統或其他之物理刺激系統。其中電神經刺激系統需有一條導電用的電極線，並透過不同頻率之微弱交流電流刺激淺層表皮神經與刺激大腦，使大腦釋放出具有止痛效果之腦內啡(Endor phine)，以達到紓緩疼痛的目地。

在現有技術中，一般市售的低週波電療儀，係定義在200Hz以下的低頻刺激，用此類電刺激系統時，不同頻率之交流電具有不同之醫療效果，頻率並無刻板之規定，但仍有一些通則可依循，例如：2Hz~10Hz具有長效止痛效果，10Hz~30Hz對肌肉組織有消腫及促進血液循環作用，並具有按摩消除肌肉疲勞的功能。但是，人體皮膚有很大的阻力，低頻刺激的穿透力並不好，止痛效果只能達到比較表淺的地方，雖然中頻的電刺激頻率(一般定義在1kHz~10kHz)可穿越到深層肌肉層(即頻率越高越容易穿透物質)，但中頻電刺激止痛效果不明顯，所以現有技術中，又有一種低頻調制中頻的技術(mdulated medium frequency electrotherap)，此調制中頻的電刺激技術是結合低頻與中頻的優點，可應用在臨床醫學上，對於人體的止痛有明顯之效果。

但是上述低頻調制中頻的電刺激技術，其使用的電極貼片之需求甚高，當電療效果不佳時就需更換一組新的電極貼片以達到預期之療效，所以更換、拆卸電極貼片的次數便較為頻繁，然而現有技術中的電刺激系統(如經皮電刺激儀)絕大部分都是利用一條以上的電極導線將主機與電極貼片透過有線的方式連接，也有極少數的設計是直接電極片固定於主機，二者都是以皮膚為介質形成電子迴路進行電療。而且，為使電極貼片能夠均勻且服貼地接觸皮膚，通常會在皮膚與電極貼片的接觸面之間，使用含導電物質的凝膠進行固定，使得電療的電流能夠均勻的分佈在皮膚面，進而達到局部舒緩之電刺激效果。

由上述可知，將電極貼片固定於主機之設計，除了不易拆卸、更換，有線式的連接方式也易造成使用者不方便，電極貼片更只有單純之導電刺激功能，對於皮膚與肌肉深層的紓緩效果並不明顯，再者，一般習知的物理復健科之療程處理，一般會進行2種以上的物理方式來舒緩使用者受傷之部位，大多是利用非侵入式的光、電、水、冷、熱、力等物理方式來治療病患症狀及恢復生理功能，而上述的物理療程之操作過程僅限於單純之電刺激。

就現有技術而言，主機連接電極貼片確實不易拆卸、更換，而且目前的電極貼片只有單純的導電刺激功能，因此，對於如何提升使用者的方便性並有效提升肌肉淺層與深層之紓緩效果，確實有待提出更佳解決方案的必要性。

有鑑於上述現有技術之不足，本發明主要目的係提供一種具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置及其訊號控制方法，其將一具有光電熱特性的電極片直接結合固定於主機上，並由主機透過自動控制技術結合光電熱療功能，以提升經皮神經刺激效果。

為達成上述目的所採取的技術手段係令前述具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置的訊號控制方法，係由一主機電連接一組可拆卸的遠紅外線電極片，且該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，並由該主機執行以下步驟：持續提供一輸出電訊號至該組遠紅外線電極片；根據該輸出電訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序。

藉由上述方法，將該主機直接與該組遠紅外線電極片連接，且該組遠紅外線電極片係可拆卸，該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，因此當該主機持續提供該輸出電訊號至該組遠紅外線電極片時，該主機根據該輸出訊號的大小，可即時判斷使用者目前的使用狀態，以自動化的方式執行該光電熱控制程序，使該組遠紅外線電極片可放射出遠紅外線發熱，同時令該組遠紅外線電極片之電極導電；當執行該光電熱控制程序時係可透過該主機控制該遠紅外線電極片，同時輸出光、電、熱，或是單純之電療、熱療，或是先執行電療再執行熱療，或是先執行熱療再執行電療，或是上述任何一種組合；透過結合光電熱療功能、自動控制，達到提升經皮神經刺激效果的目的。

為達成上述目的所採取的又一技術手段係令前述具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置包括：一主機，其內部具有一容置空間供設置一基板，該基板上設有一訊號控制電路，該訊號控制電路具有至少一訊號輸出端；一組遠紅外線電極片，係可拆卸地設在該主機的底部，該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，並與該訊號控制電路的訊號輸出端電連接； 其中，當該訊號控制電路透過該訊號輸出端持續提供一輸出電訊號時，該訊號控制電路根據該輸出訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序。

藉由上述構造可知，本發明係具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，其主要係於該主機的容置空間內設置該基板，並於該基板上設置該訊號控制電路，該主機係可拆卸的設有該組遠紅外線電極片，該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，並與該訊號控制電路的第一訊號輸出端電連接；藉由使用者持該主機，並將主機之遠紅外線電極片透過凝膠貼附於使用者皮膚，當該訊號控制電路透過該訊號輸出端持續提供一輸出電訊號時，該訊號控制電路根據該輸出訊號判斷使用者目前的使用狀態，以自動化的方式執行該光電熱控制程序，使該組遠紅外線電極片可放射出遠紅外線與發熱，同時令該組遠紅外線電極片之電極導電，透過結合光電熱療功能、自動控制，達到提升經皮神經刺激效果的目的。

10‧‧‧主機

11‧‧‧第二連接器

12‧‧‧第二金屬固定件

13‧‧‧微控制器

14‧‧‧電源模組

15‧‧‧驅動模組

151‧‧‧高壓產生器

152‧‧‧電流變換器

16‧‧‧加熱驅動器

17‧‧‧輸入模組

18‧‧‧發光元件

19‧‧‧電源輸入埠

20‧‧‧遠紅外線電極片

21‧‧‧遠紅外線發熱電極單元

211‧‧‧第一連接器

212‧‧‧電熱傳導部

213‧‧‧遠紅外線發熱體

22‧‧‧保護層

23‧‧‧電極層

24‧‧‧第一金屬固定件

30‧‧‧基板

圖1 係本發明一較佳實施例的外觀立體圖。

圖2 係本發明一較佳實施例的分解圖。

圖3 係本發明一較佳實施例的另一分解圖。

圖4 係本發明一較佳實施例的方塊圖。

圖5 係本發明一較佳實施例的應用狀態座標圖。

圖6 係本發明一較佳實施例的訊號控制方法流程圖。

關於本發明具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置之一較佳實施例，請參閱圖1、2所示，其包括一主機10、一組遠紅外線電極片20，該組遠 紅外線電極片20係可拆卸的直接設置在該主機10的底部，且該組遠紅外線電極片20具有可導電、導熱之特性；本較佳實施中，該組遠紅外線電極片20的數量可為一片或兩片以上組成。

必須先說明的是，一般遠紅外線被稱為生命光線，係最能深入皮膚與皮下組織的光線，雖然人類無法用肉眼看見遠紅外線，但它的性質與光相似，不但可於光軸方向直線前進，而且還可以進行反射、放射等光的性質。因此，遠紅外線能夠迅速的被人體皮膚吸收，且深入人體的遠紅外線會引起物質中的原子和分子的振動，再透過共振吸收形成反應促使皮膚下深層的溫度上升，將具有提升發熱效果之遠紅外線電極片20用於人體皮膚時，更能達到使微血管擴張、促使血液循環等效果。

如圖2所示，該組遠紅外線電極片20可包括一遠紅外線發熱電極單元21、一保護層22以及一電極層23，該遠紅外線發熱電極單元21係夾設於該保護層22、該電極層23之間，該保護層22用以隔離該主機10與該遠紅外線發熱電極單元21，該電極層23透過導電凝膠用以貼附於使用者皮膚上；本實施例中，該遠紅外線發熱電極單元21包括一個以上的第一連接器211、一個以上的電熱傳導部212以及一遠紅外線發熱體213，該電極層23上設置一個以上的第一金屬固定件24，該保護層22上形成與該第一連接器211、該第一金屬固定件24相對應的複數穿口，該第一金屬固定件24、該第一連接器211分別穿過該保護層22上的該等穿口，並可拆卸的固定在該主機10的底部。

於本實施例中，該主機10的底部設有一個以上的第二連接器11、一個以上的第二金屬固定件12，該主機10底部的第二連接器11係與該遠紅外線發熱電極單元21的第一連接器211連接，該主機10底部的該第二金屬固定件12係與該第一金屬固定件24連接。

本實施例中，該第一連接器211與該第二連接器11可為一組公母扣件連接器，其中該第一連接器211為一公扣件連接器、該第二連接器11為一母扣件連接器，當該公扣件連接器與該母扣件連接器橋接後，該遠紅外線發熱電極單元21係與該主機10內的一電源迴路電連接；又或者該第一連接器211為一母扣件連接器、該第二連接器11為一公扣件連接器，當該母扣件連接器與該公扣件連接器橋接後，該遠紅外線發熱電極單元21同樣係與該主機10內的該電源迴路電連接。進一步的，該組公母扣件連接器可為一組磁吸式連接器或一組磁吸式單針彈簧連接器(Pogo pin)，皆具有磁力、對位吸附之特性。

請參閱圖3、4所示，其中該主機10內部具有一容置空間供設置一基板30，該基板30上設有一訊號控制電路，該訊號控制電路具有至少一訊號輸出端，該訊號輸出端係與該主機10底部的第二金屬固定件12干涉連接，當該訊號控制電路透過該訊號輸出端持續提供一輸出電訊號時，該訊號控制電路根據該輸出訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序。

進一步的，如圖4所示，該訊號控制電路包括一微控制器13、一電源模組14、一驅動模組15、一加熱驅動器16、一輸入模組17、一發光元件18以及一電源輸入埠19，其中該微控制器13連接該電源模組14、該驅動模組15、該加熱驅動器16、該輸入模組17以及該發光元件18，該電源模組14連接該電源輸入埠19與該驅動模組15，該組遠紅外線電極片20又分別與該驅動模組15的一訊號輸出端、該加熱驅動器16的一訊號輸出端連接。該電源輸入埠19係用以取得外接電源，該電源模組14將取得的外接電源進行充電、供電，該加熱驅動器16係輸出一加熱訊號，使該組遠紅外線電極片20的遠紅外線發熱體213產生熱，令溫度升高，該驅動模組15透過該微控制器13控制產生高壓並輸出一電刺激訊號。

於本實施例中，該驅動模組15包括一高壓產生器151、一具有保護電路的電流變換器152，該高壓產生器151係連接該電源模組14、該微控制器13，該電流變換器152係連接高壓產生器151、該微控制器13以及該組遠紅外線電極片20，其中該高壓產生器151經由微控制器13控制以產生高壓，並準備電極輸出用，該電流變換器152係用以取得前述的輸出電訊號。

為說明本發明經皮神經刺激裝置之較佳實施例的具體應用方式，請參考圖5所示，為本發明於應用狀態下之輸出電訊號的座標圖，其中該輸出電訊號包括一輸出電壓(單位/mV)、一輸出電流(單位/mA)，該上述微控制器13經由一F/W韌體程式執行該主機10的工作流程，由該微控制器13透過該驅動模組15的訊號輸出端持續提供該輸出電訊號，並由該電流變換器152將該輸出電訊號轉換為一參考電壓訊號，該微控制器13根據即時偵測到的該參考電壓訊號判斷使用者目前的使用狀態，並對判斷結果執行相對應的熱溫控制。舉例而言，當該輸出電訊號的輸出電流為1mA、該參考電壓訊號的輸出電壓為10mV，則代表未貼附皮膚，該微控制器13即執行保護模式，如10秒後關機；當該輸出電訊號的輸出電流為10mA、該參考電壓訊號的輸出電壓為100mV，則屬於正常的使用狀態；當該輸出電訊號的輸出電流為100mA、該參考電壓訊號的輸出電壓為1000mV，則代表電極短路，該微控制器13亦執行保護模式，如驅動該發光元件18發光，以當作警示燈，並切斷該輸出電訊號。

根據本發明具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置之上述較佳實施例可歸納出一訊號控制方法，請參考圖6所示，其主要係由該主機10連接該組可拆卸的遠紅外線電極片20，且該組遠紅外線電極片20具有可導電、導熱之特性，並由該主機10執行以下步驟：以該訊號控制電路持續提供該輸出電訊號至該組遠紅外線電極片20(S61)； 並由該訊號控制電路根據該輸出電訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序(S62)。於本實施例中，當該主機10執行該光電熱控制程序時，係由該主機10控制該遠紅外線電極片20，令該遠紅外線電極片20同時產生光(遠紅外線)、電(導電)、熱(導熱)，或是單純之電療、熱療，或是先執行電療再執行熱療，或是先執行熱療再執行電療，或是上述任何一種組合。

於本實施例中，當上述步驟執行至「由該訊號控制電路根據該輸出電訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序(S62)」之步驟時，進一步執行以下子步驟：由該訊號控制電路將該輸出電訊號轉換為一參考訊號，並根據該輸出電訊號、該參考訊號判斷該等訊號的數值是否符合一區間範圍值之內(S621)，例如：輸出電訊號大於1mA並且小於100mA、參考訊號大於100mV並且小於1000mV；若是，則執行正常的光電熱控制程序，以維持正常的使用狀態(S622)；若否，則執行一保護模式，如10秒後關機或者使該發光元件18發光並切斷該輸出訊號。

藉由上述訊號控制方法，將該主機10直接與該組遠紅外線電極片20連接，由於該組遠紅外線電極片20可拆卸，故能夠方便使用者自行更換、提升使用者的方便性，而且該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，因此，當該主機10持續提供該輸出訊號至該組遠紅外線電極片20時，該主機10能根據該輸出訊號的大小，即時判斷使用者目前的使用狀態，以自動化的方式執行該光電熱控制程序，使該組遠紅外線電極片可放射出遠紅外線發熱，同時令該組遠紅外線電極片之電極導電，透過結合光電熱療功能、自動控制，有效提升肌肉淺層與深層之紓緩效果，達到提升經皮神經刺激效果的目的。

10 主機 20 遠紅外線電極片

Claims (9)

1. 一種具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置的訊號控制方法，係由一主機電連接一組可拆卸的遠紅外線電極片，且該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，並由該主機執行以下步驟：持續提供一輸出電訊號至該組遠紅外線電極片；根據該輸出電訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序；其中，該組遠紅外線電極片包括一遠紅外線發熱電極單元、一保護層以及一電極層，該遠紅外線發熱電極單元係夾設於該保護層、該電極層之間；其中，該遠紅外線發熱電極單元包括一個以上的第一連接器、一個以上的電熱傳導部以及一遠紅外線發熱體，該電極層上設置一個以上的第一金屬固定件，該保護層上分別形成供所述第一連接器、所述第一金屬固定件穿過的複數穿口。
2. 如請求項1所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置的訊號控制方法，當上述步驟執行至「根據該輸出電訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序」之步驟時，進一步執行以下子步驟：將該輸出電訊號轉換為一參考訊號，並根據該輸出電訊號、該參考訊號判斷該等訊號的數值是否符合一區間範圍值之內；若是，則維持使用狀態；若否，則執行一保護模式。
3. 如請求項1所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置的訊號控制方法，當上述步驟執行至「執行一光電熱控制程序」之步驟時，進一步執行以下子步驟：由該主機令該遠紅外線電極片同時產生光、電、熱，或僅產生電、熱； 當僅產生電、熱時，係先產生電再產生熱、或先產生熱再產生電。
4. 一種具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，其包括：一主機，其內部具有一容置空間供設置一基板，該基板上設有一訊號控制電路，該訊號控制電路具有至少一訊號輸出端；一組遠紅外線電極片，係可拆卸地設在該主機，該組遠紅外線電極片具有可導電、導熱之特性，並與該訊號控制電路的訊號輸出端電連接；其中，當該訊號控制電路透過該訊號輸出端持續提供一輸出電訊號時，該訊號控制電路根據該輸出訊號判斷使用者目前的使用狀態，以執行一光電熱控制程序；其中，該組遠紅外線電極片包括一遠紅外線發熱電極單元、一保護層以及一電極層，該遠紅外線發熱電極單元係夾設於該保護層、該電極層之間；其中，該遠紅外線發熱電極單元包括一個以上的第一連接器、一個以上的電熱傳導部以及一遠紅外線發熱體，該電極層上設置一個以上的第一金屬固定件，該保護層上分別形成供所述第一連接器、所述第一金屬固定件穿過的複數穿口。
5. 如請求項4所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，該訊號控制電路包括一微控制器、一電源模組、一驅動模組、一加熱驅動器，該微控制器連接該電源模組、該驅動模組、該加熱驅動器，該電源模組連接該驅動模組，該組遠紅外線電極片又分別與該驅動模組的一訊號輸出端、該加熱驅動器的一訊號輸出端連接。
6. 如請求項5所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，該訊號控制電路更包括一輸入模組、一發光元件以及一電源輸入埠，其中該微控制器連接該輸入模組、該發光元件，該電源模組連接該電源輸入埠，該電源輸入 埠係用以取得電力，該加熱驅動器係輸出一加熱訊號，使該組遠紅外線電極片產生熱，該驅動模組透過該微控制器控制產生高壓並輸出一電刺激訊號。
7. 如請求項6所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，該驅動模組包括一高壓產生器、一具有保護電路的電流變換器，該高壓產生器係連接該電源模組、該微控制器，該電流變換器係連接高壓產生器、該微控制器以及該組遠紅外線電極片，其中該高壓產生器經由微控制器控制以產生高壓，該電流變換器係用以取得前述的輸出電訊號。
8. 如請求項4所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，該主機設有一個以上的第二連接器、一個以上的第二金屬固定件，該主機底部的第二連接器係與該遠紅外線發熱電極單元的第一連接器連接，該訊號控制電路的訊號輸出端係與該第二金屬固定件電連接。
9. 如請求項4至8中任一項所述之具有光電熱療功能之經皮神經刺激裝置，該組遠紅外線電極片的數量為一片或兩片以上組成。