一种辅助患者通气的膈肌测定起搏器的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种辅助患者通气的膈肌测定起搏器。


背景技术：

2.人体呼吸的相关肌肉主要有膈肌、肋间外肌、胸大肌、腹肌、胸锁乳突肌等，其中膈肌和肋间外肌是最主要的吸气肌。吸气时，膈肌收缩，膈顶下将，胸腔增大；呼气时，膈肌舒张，膈顶上升，胸腔缩小。吸气时，肋间外肌收缩，肋骨向上向外运动，体积增大；呼气时，肋间外肌舒张，肋骨向下向内运动，体积缩小。用力吸气时，除了膈肌、肋间外肌的收缩，胸大肌、胸锁乳突肌等发生收缩，参与扩张胸廓。用力呼气时，除了膈肌、肋间外肌的舒张，肋间内肌、腹肌等发生收缩，参与收缩胸廓。
3.研究表明，吸气期间吸气肌的肌电信号出现，随着吸气努力的增加，吸气肌的肌电信号也增强；而吸气肌的肌电信号随吸气的结束和呼气的开始而消失。如果能够采集到吸气肌的肌电信号并准确地确定吸气开始和结束的时间点，并以这些时间点控制体外膈肌起搏器的信号输出，则可以实现良好的人机同步。肌电信号(emg)是众多肌纤维中运动单元动作电位(muap)在时间和空间上的叠加。表面肌电信号(semg)是浅层肌肉emg和神经干上电活动在皮肤表面的综合效应，能在一定程度上反映神经肌肉的活动；相对于针电极emg，semg在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点。因而，semg在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。
4.cn200420105510公开了一种变频便携式体外膈肌起搏器，由外壳、控制及输出电路、液晶显示器、薄膜按键和输出电极组成。其中控制及输出电路包括主机电路和脉冲输出电路两部分。主机电路以单片机u1为控制核心，由电容c1、c2和晶体y1构成振荡电路，由r4、c3构成上电复位电路，用eeprom电路存储工作参数，单片机与接插件j1连接用于参数设置，与接插件j2相连用于连接液晶显示器显示工作参数。单片机与两路脉冲输出电路相连，利用其内部的定时器产生所需要的脉冲信号，输出至脉冲输出电路，用于控制输出脉冲的强度。本体外膈肌起搏器的优点是可提供40hz频率和2.5hz+40hz频率两种刺激模式，能更有效地对copd呼吸肌进行康复辅助治疗；起搏频率和强度由单片机控制，提高智能化程度、体积小、方便使用。
5.目前这些技术来相对来说都比较简单，无法严密地控制各电路的输出参数，使其能达到治疗的目的，治疗效果较差。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种辅助患者通气的膈肌测定起搏器，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种辅助患者通气的膈肌测定起搏器，包括起搏器主机，所述起搏器主机的内部设有膈肌起搏控制电路、存储模块、显示模块、语音模块和控制面板模块，所述膈肌起搏控制电路的输出端分别与存储模块、显示
模块和语音模块的输入端电性连接，所述控制面板模块的输出端与膈肌起搏控制电路的输入端电性连接。
8.进一步的，所述膈肌起搏控制电路包括肌电信号处理模块、处理器模块、输出监测模块和脉冲信号发生模块，所述肌电信号处理模块的输出端与处理器模块的输入端电性连接，所述处理器模块的输出端与脉冲信号发生模块的输入端电性连接，所述脉冲信号发生模块的输出端与输出监测模块的输入端电性连接,处理器模块接收肌电信号处理模块输出的电信号，并向脉冲信号发生模块输出信号指令。
9.进一步的，所述肌电信号处理模块包括放大滤波单元、模数转换单元和数字信号处理单元，所述放大滤波单元的输出端与模数转换单元的输入端电性连接，所述模数转换单元的输出端与数字信号处理单元的输入端电性连接，将采集的膈肌肌电信号经放大滤波单元进行放大和滤波，然后由模数转换单元进行模数转换，再通过数字信号处理单元进行滤波后输出。
10.进一步的，所述输出监测模块包括计算单元、比较单元和提示单元，所述计算单元、比较单元的输出端均与提示单元的输出端电性连接，所述提示单元的输出端分别与显示模块和语音模块的输入端电性连接，通过计算单元对脉冲信号发生模块的输出信号进行计算，比较单元用于将所述计算单元计算得到的结果与一安全阈值进行比较，从而在危险时通过该提示单元进行提示；且提示单元通过显示模块和语音模块将计算单元计算得到的结果以及显示给用户。
11.进一步的，所述放大滤波单元包括低通滤波器、第一仪表放大电路、第二仪表放大电路和高通滤波器，所述低通滤波器、高通滤波器均与第一仪表放大电路的输出端电性连接，所述第二仪表放大电路与第一仪表放大电路电连接，所述第一仪表放大电路和第二仪表放大电路上均设有高频消噪电容，通过低通滤波器、高通滤波器对采集的膈肌肌电信号进行滤波，并通过第一仪表放大电路和第二仪表放大电路依次进行放大处理，在放大过程中，通过高频消噪电容进行进一步的消噪处理。
12.进一步的，所述起搏器主机的一侧从上至下依次设有输出电极线插座和手控输出插座，所述输出电极线插座连接有电极输出线，所述电极输出线的端部连接有治疗电极，所述手控输出插座连接有手控触发器，所述起搏器主机的顶部铰接有拎手，且前侧固定安装有触摸显示屏、电源开关键和语音播报器，且后侧上端固定有铭牌，所述铭牌的下方从左至右依次设有电源插座、保险座和接地柱，所述电源插座连接有电源线，通过治疗电极采集表面肌电信号，并通过电极输出线输入膈肌起搏控制电路，肌电信号经过肌电信号处理模块处理后，再通过脉冲信号发生模块向治疗电极输入脉冲电流进行电刺激。
13.进一步的，所述处理器模块具体为stmf103cbt6芯片。
14.进一步的，所述脉冲信号发生模块的输出端与治疗电极电性连接，所述治疗电极上设有与电极输出线相适配的插孔，所述治疗电极包括两组电极片，通过治疗电极中的两组电极片采集肌电信号，确保采集的肌电信号准确。
15.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
16.1、本发明通过设置膈肌起搏控制电路、输出监测模块，将采集的膈肌肌电信号经放大滤波单元进行放大和滤波，通过低通滤波器、高通滤波器对采集的膈肌肌电信号进行滤波，并通过第一仪表放大电路和第二仪表放大电路依次进行放大处理，在放大过程中，通
过高频消噪电容进行进一步的消噪处理，提高信号指质量，然后由模数转换单元进行模数转换，再通过数字信号处理单元进行滤波后输出，通过计算单元对脉冲信号发生模块的输出信号进行计算，比较单元用于将所述计算单元计算得到的结果与一安全阈值进行比较，从而在危险时通过该提示单元进行提示；且提示单元通过显示模块和语音模块将计算单元计算得到的结果以及显示给用户，能够严密控制各电路的输出参数，使其能达到治疗的目的；
17.2、本发明通过设置电极输出线、治疗电极、膈肌起搏控制电路和脉冲信号发生模块，通过治疗电极采集表面肌电信号，并通过电极输出线输入膈肌起搏控制电路，肌电信号经过肌电信号处理模块处理后，再通过脉冲信号发生模块向治疗电极输入脉冲电流进行电刺激，对膈肌进行功能性电刺激，无创伤性，使膈肌有规律地收缩，促进肺泡co排出，降低co潴留，并逐步恢复患者的膈肌功能。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1是本发明起搏器主机的结构示意图；
20.图2是本发明起搏器主机的背面结构示意图；
21.图3是本发明的治疗电极的结构示意图；
22.图4是本发明的电极输出线的结构示意图；
23.图5是本发明的手控触发器的结构示意图；
24.图6是本发明的工作原理图；
25.图7是本发明肌电信号处理模块的结构示意图；
26.图8是本发明输出监测模块的结构示意图；
27.图9是本发明放大滤波单元的结构示意图；
28.图中：1、起搏器主机；2、膈肌起搏控制电路；21、肌电信号处理模块；211、放大滤波单元；2111、低通滤波器；2112、第一仪表放大电路；2113、第二仪表放大电路；2114、高通滤波器；212、模数转换单元；213、数字信号处理单元；22、处理器模块；23、输出监测模块；231、计算单元；232、比较单元；233、提示单元；24、脉冲信号发生模块；3、存储模块；4、显示模块；5、语音模块；6、控制面板模块；7、输出电极线插座；8、手控输出插座；9、电极输出线；10、治疗电极；11、手控触发器；12、拎手；13、触摸显示屏；14、电源开关键；15、语音播报器；16、铭牌；17、电源插座；18、保险座；19、接地柱；20、电源线。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-9，本发明提供一种辅助患者通气的膈肌测定起搏器，包括起搏器主机1，所述起搏器主机1的内部设有膈肌起搏控制电路2、存储模块3、显示模块4、语音模块5和
控制面板模块6，所述膈肌起搏控制电路2的输出端分别与存储模块3、显示模块4和语音模块5的输入端电性连接，所述控制面板模块6的输出端与膈肌起搏控制电路2的输入端电性连接，所述膈肌起搏控制电路2包括肌电信号处理模块21、处理器模块22、输出监测模块23和脉冲信号发生模块24，所述肌电信号处理模块21的输出端与处理器模块22的输入端电性连接，所述处理器模块22的输出端与脉冲信号发生模块24的输入端电性连接，所述脉冲信号发生模块24的输出端与输出监测模块23的输入端电性连接。
31.在一个优选的实施方式中，所述肌电信号处理模块21包括放大滤波单元211、模数转换单元212和数字信号处理单元213，所述放大滤波单元211的输出端与模数转换单元212的输入端电性连接，所述模数转换单元212的输出端与数字信号处理单元213的输入端电性连接，将采集的膈肌肌电信号经放大滤波单元211进行放大和滤波，然后由模数转换单元212进行模数转换，再通过数字信号处理单元213进行滤波后输出。
32.在一个优选的实施方式中，所述输出监测模块23包括计算单元231、比较单元232和提示单元233，所述计算单元231、比较单元232的输出端均与提示单元233的输出端电性连接，所述提示单元233的输出端分别与显示模块4和语音模块5的输入端电性连接，通过计算单元231对脉冲信号发生模块24的输出信号进行计算，比较单元232用于将所述计算单元231计算得到的结果与一安全阈值进行比较，从而在危险时通过该提示单元233进行提示；且提示单元233通过显示模块4和语音模块5将计算单元231计算得到的结果以及显示给用户。
33.在一个优选的实施方式中，所述放大滤波单元211包括低通滤波器2111、第一仪表放大电路2112、第二仪表放大电路2113和高通滤波器2114，所述低通滤波器2111、高通滤波器2114均与第一仪表放大电路2112的输出端电性连接，所述第二仪表放大电路2113与第一仪表放大电路2112电连接，所述第一仪表放大电路2112和第二仪表放大电路2113上均设有高频消噪电容，通过低通滤波器2111、高通滤波器2114对采集的膈肌肌电信号进行滤波，并通过第一仪表放大电路2112和第二仪表放大电路2113依次进行放大处理，在放大过程中，通过高频消噪电容进行进一步的消噪处理。
34.在一个优选的实施方式中，所述起搏器主机1的一侧从上至下依次设有输出电极线插座7和手控输出插座8，所述输出电极线插座7连接有电极输出线9，所述电极输出线9的端部连接有治疗电极10，所述手控输出插座8连接有手控触发器11，所述起搏器主机1的顶部铰接有拎手12，且前侧固定安装有触摸显示屏13、电源开关键14和语音播报器15，且后侧上端固定有铭牌16，所述铭牌16的下方从左至右依次设有电源插座17、保险座18和接地柱19，所述电源插座17连接有电源线20，通过治疗电极10采集表面肌电信号，并通过电极输出线9输入膈肌起搏控制电路2，肌电信号经过肌电信号处理模块21处理后，再通过脉冲信号发生模块24向治疗电极10输入脉冲电流进行电刺激。
35.在一个优选的实施方式中，所述处理器模块22具体为stmf103cbt6芯片。
36.在一个优选的实施方式中，所述脉冲信号发生模块24的输出端与治疗电极10电性连接，所述治疗电极10上设有与电极输出线9相适配的插孔，所述治疗电极10包括两组电极片，通过治疗电极10中的两组电极片采集肌电信号，确保采集的肌电信号准确。
37.本发明的工作原理：首先仪器放置于患者附近，保证治疗线和治疗电极能方便地放置于患者治疗部位，将治疗线插头插入输出接口内，开机按下电源开关键14两秒，打开开
机界面，并选择合适的治疗模式，治疗时，通过治疗电极10采集表面肌电信号，并通过电极输出线9输入膈肌起搏控制电路2，通过低通滤波器2111、高通滤波器2114对采集的膈肌肌电信号进行滤波，并通过第一仪表放大电路2112和第二仪表放大电路2113依次进行放大处理，在放大过程中，通过高频消噪电容进行进一步的消噪处理，提高信号指质量，然后由模数转换单元212进行模数转换，再通过数字信号处理单元213进行滤波后输出，通过计算单元231对脉冲信号发生模块24的输出信号进行计算，比较单元232用于将所述计算单元231计算得到的结果与一安全阈值进行比较，从而在危险时通过该提示单元233进行提示；且提示单元233通过显示模块4和语音模块5将计算单元231计算得到的结果以及显示给用户，能够严密控制各电路的输出参数，使其能达到治疗的目的，肌电信号经过肌电信号处理模块21处理后，再通过脉冲信号发生模块24向治疗电极10输入脉冲电流进行电刺激，对膈肌进行功能性电刺激，无创伤性，使膈肌有规律地收缩，促进肺泡co2排出，降低co2潴留，并逐步恢复患者的膈肌功能。
38.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。