专利名称：一种膈肌康复刺激信号的产生方法及一种膈肌功能康复器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膈肌功能恢复仪器，具体说是一种膈神经刺激仪刺激信号的产生方法和基于该方法的膈肌功能康复器。
背景技术：
在临床上，Cl或者C2水平的高位脊髓损伤，代谢或者炎症性疾病，纵膈的肿瘤，肌病，神经病变，创伤或者手术之后都会引起膈肌功能不全。在重症监护病房，短期进行机械通气和使用肌松药的病人通常会发生膈肌的废用性萎缩，而危重病相关的多发性神经病或肌病也能造成膈肌无力，这是撤机困难的最主要原因。膈肌功能不全会导致呼吸困难，运动能力下降，睡眠呼吸障碍，肺不张，甚至呼吸衰竭。电刺激膈神经是一项非常有用和重要的辅助膈肌功能康复的方法。目前通过电刺激膈神经恢复膈肌功能的康复仪器已有一定的发展，在国内也公开了一些相关技术文献，总体上讲主要是分为体内刺激和体外刺激两种:体外刺激由于电极定位不够精准，其次体表刺激往往所需的刺激电压过大造成病人疼痛难以忍受，所以体外膈肌起搏器在临床上很难得到推广应用；体内刺激是将人体电极通过微创手术植入人体内，目前该技术在国内鲜有报道，国外的研究多集中在永久膈肌起搏系统的开发，但这仅仅使用于高位截瘫的病人，费用昂贵，目前在全世界也仅有三千例病人进行了安装，而且其手术过程复杂，操作不当或者电极和神经的直接接触会导致神经的损伤。经颈内静脉途径进行膈神经刺激是一种微创的方法，电极导管易插易拔，手术过程安全无副作用。本项专利使用经颈内静脉途径进行膈神经刺激，用以帮助治疗各种病理条件下的膈肌功能不全。通过电刺激帮助膈肌恢复功能的前提是不引起相应的膈肌疲劳或者相应肌肉的功能损害，所以如何调制刺激信号是该项技术的一大难点。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种膈肌康复刺激信号的产生方法，该方法的特点是通过设定脉冲参数产生模拟膈神经自然放电的刺激信号，以避免刺激信号对膈肌造成损伤；
本发明的另一个任务是提供一种基于本方法产生刺激信号的膈肌功能康复器，其特点是电路简单，使用安全可靠。技术手段:本发明公开了一种膈肌康复刺激信号的产生方法，刺激信号由基于计算机的控制器产生的信号源经刺激信号调制电路调制后生成，包括一下步骤:
步骤a、由基于计算机的控制器产生两路宽度和周期可调节的脉冲序列，该两路脉冲序列其中一路为控制呼吸频率和吸气时间的脉冲序列，另一路为模拟膈神经自然放电的脉冲序列；同时由基于计算机的控制器向刺激信号调制电路中的数/模转换电路模块输出一路控制脉冲；
步骤b、将控制呼吸频率和吸气时间的脉冲序列和模拟膈神经自然放电的脉冲序列经过与运算或两次与非运算后调制为一路数字脉冲；同时，控制脉冲控制数/模转换电路模块输出一路幅度可变的模拟信号；
步骤C、数字脉冲通过控制电路将模拟信号调制为一路模拟呼吸过程的包络信号；
步骤d、模拟呼吸过程的包络信号经过放大后生成膈肌康复刺激信号。在步骤a生成的两路脉冲由下列算式得到输出参数:
权利要求
1.一种膈肌康复刺激信号的产生方法，其特征在于:所述刺激信号由基于计算机的控制器产生的信号源经刺激信号调制电路调制后生成，包括以下步骤: 步骤a、由基于计算机的控制器产生两路宽度和周期可调节的脉冲序列，该两路脉冲序列其中一路为控制呼吸频率和吸气时间的脉冲序列，另一路为模拟膈神经自然放电的脉冲序列，同时由基于计算机的控制器向刺激信号调制电路中的数/模转换电路模块输出一路控制脉冲； 步骤b、将控制呼吸频率和吸气时间的脉冲序列和模拟膈神经自然放电的脉冲序列经过与运算或两次与非运算后调制为一路数字脉冲；同时，控制脉冲控制数/模转换电路模块输出一路幅度可变的模拟信号； 步骤C、数字脉冲通过一控制电路将模拟信号调制为一路模拟呼吸过程的包络信号； 步骤d、模拟呼吸过程的包络信号经过放大后生成膈肌康复刺激信号。
2.根据权利要求1所述的膈肌康复刺激信号的产生方法，其特征在于:步骤a生成的两路脉冲由下列算式得到输出参数:
3.根据权利要求1所述的膈肌康复刺激信号的产生方法，其特征在于:所述步骤d中对模拟呼吸过程的包络信号采用恒流电路放大。
4.根据权利要求1或2或3所述的膈肌康复刺激信号的产生方法，其特征在于:所述数/模转换电路的输出信号幅值在0-5V之间可变。
5.一种膈肌功能康复器，其特征在于:该康复器是利用权利要求1或2或3或4所述的膈肌康复刺激信号的产生方法产生刺激信号，该康复器包括壳体、电源、按键电路、显不屏、基于计算机的控制器、刺激信号调制电路和人体电极，其中电源、按键电路、基于计算机的控制器和刺激信号调制电路均设置在壳体内，按键电路与基于计算机的控制器连接，基于计算机的控制器与刺激信号调制电路连接，显示屏设置在壳体上，生理电极通过设置在壳体上的插孔连接在刺激信号调制电路上； 刺激信号调制电路包括复合脉冲生成电路、数/模转换电路、数/模转换控制电路、信号放大电路和刺激供电电路；复合脉冲生成电路由与门或两个与非门构成；脉冲调制控制电路包含有两个输入端和一个输出端，两个输入端分别连接复合脉冲生成电路的输出端和数/模转换电路的输出端，其输出端与信号放大电路连接；复合脉冲生成电路设有两个信号输入端，该两个信号输入端分别与基于计算机的控制器连接；基于计算机的控制器还与数/模转换电路连接以控制其输出模拟信号的幅度大小；信号放大电路与刺激供电电路相连接； 基于计算机的控制器产生两路脉冲宽度和周期可调节的脉冲序列，其中一路脉冲序列用于控制呼吸频率和吸气时间，另一路脉冲序列用于模拟膈神经自然放电；该两路脉冲序列输入复合脉冲生成电路的两个信号输入端，经过与运算或两次与非运算后生成一路数字脉冲，数字脉冲被输入脉冲调制控制电路，同时数/模转换电路向脉冲调制控制电路输入一路幅度可变的模拟信号，脉冲调制控制电路输出模拟呼吸过程的包络信号，经过恒流放大后，输送给生理电极。
6.根据权利要求5所述的膈肌功能康复器，其特征在于:包括一存储器，该存储器封装在所述壳体内且与所述控制器连接。
7.根据权利要求5所述的膈肌功能康复器，其特征在于:所述脉冲调制控制电路包含双向模拟开关⑶4066，或者为光电耦合器TLP521。
8.根据权利要求5所述的膈肌功能康复器，其特征在于:所述人体电极为心脏起搏器用电极。
9.根据权利要求5-8任意一项权利要求所述的膈肌功能康复器，其特征在于:所述基于计算机的控制器为嵌入式单片机。
10.根据权利要求9所述的膈肌功能康复器，其特征在于:所述嵌入式单片机为ATmegal6，所述电源为干电池或内置充电电池。
全文摘要
本发明公开了一种膈肌康复刺激信号的产生方法，刺激信号由基于计算机的控制器产生的信号源经刺激信号调制电路调制后生成，包括以下步骤a、由基于计算机的控制器产生两路宽度和周期可调节的脉冲序列，同时向刺激信号调制电路中的数/模转换电路模块输出一路控制脉冲；b、将两路宽度和周期可调节的脉冲序列经过与运算后调制为一路数字脉冲，同时控制脉冲控制数/模转换电路模块输出一路幅度可变的模拟信号；c、数字脉冲通过控制电路将模拟信号调制为一路模拟呼吸过程的包络信号；d、模拟呼吸过程的包络信号经过放大后生成膈肌康复刺激信号。本发明还公开了一种基于上述方法的膈肌功能康复器。本发明的特点是通过设定脉冲参数产生模拟膈神经自然放电的刺激信号，以避免刺激信号对膈肌造成损伤，使用安全方便，电路结构简单。
文档编号A61H31/00GK103142400SQ20131008856
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者张栋 申请人:张栋