便携式经皮神经电刺激系统及其方法与流程

本发明涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种便携式经皮神经电刺激系统及其方法。

背景技术：

国外关于电刺激预防深静脉血栓的研究起步较早，但也是近些年才有较多的发展，主要包括电刺激下肢不同部位对下肢深静脉血流动力学的短时以及长期影响，及其与其它几种物理预防方式的效果比较等。电刺激的方式主要包括神经肌肉电刺激(Neuromuscular electrical stimulation)与经皮神经电刺激(Transcutaneous electrical nerve stimulation)，前者利用电流来刺激目标肌肉或肌群的运动点，从而引起该肌肉或肌群收缩，该方式主要用于延缓或阻止肌肉废用性萎缩、神经肌肉功能重建、保持或增加肌肉活动度、改善肌肉痉挛状态等方面；后者在以往更强调将低频电刺激信号作用于感觉神经，用于疼痛的治疗和缓解，近几年其研究与临床应用已超出了疼痛治疗范围。这两种刺激方式的实现均需要完整的外周神经结构以及健康的肌肉组织。相对于神经肌肉电刺激，经皮神经电刺激具有几个较为明显的优势。第一，经皮神经电刺激的疼痛感较低，即具有较优的舒适度；第二，相对于神经肌肉电刺激需要较多时间来寻找恰当的肌肉运动点，经皮神经电刺激更易于找到电刺激位点；第三，对于腓总神经，其位置较为表浅，而且同时支配小腿与足部等位置肌群，因此该位置的经皮神经电刺激所需功耗一般会小于神经肌肉电刺激。

关于不同电刺激参数对下肢深静脉血流动力学影响的研究相对较少。Griffin等人基于前人对电刺激预防深静脉血栓效果研究的积累，研究了不同频率的电刺激作用于小腿肌肉对血流量和峰值血流速度的影响，发现当电刺激频率超过5Hz后，腘静脉内峰值血流速度随刺激频率的继续升高而逐渐降低，而每次收缩对应血流量随之降低；整个过程每分钟的血流量则随电刺激频率的升高而逐渐升高。而关于电刺激的其它参数，如电刺激波形、脉宽、幅值等均没有涉及。另外，这些研究当中所使用的电刺激设备均是非专用于深静脉血栓预防的，虽然某些刺激器功能强大，但价格昂贵且非便携式，不适合日常家用。

国内尚无关于专用于深静脉血栓预防的电刺激产品，而在国外市场上的相关产品，一是产品价格昂贵，不太适合国内普通家庭的日常使用。二是国外的电刺激器均基于西方人种体质设计，但因东西方人种体质差异较大，所以所获得的电刺激参数可能并不适合东方人种。因此，研制适合国人体质的便携式专用电刺激器便显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种便携式经皮神经电刺激系统及其方法，通过监测电路单元实时监测输出电流，结合输出电流的动态变化和预设的电刺激参数进行自我修正，使使用者在较佳的舒适度下达到下肢深静脉血栓的预防效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种便携式经皮神经电刺激系统，包括：功率控制单元、微控制单元、数模转换器、馈电电路单元、工作波形驱动器、监测电路单元、功率放大器和输出电路单元，其中：微控制单元通过工作波形驱动器输出预设的电刺激信号，经过功率放大器后通过输出电路单元对皮肤进行电刺激；监测电路单元实时监测输出电路单元的输出电流，并将电流信号通过数模转换器转换后发送至微控制单元与预设的电刺激参数进行比对，微控制单元对电刺激信号进行修正；功率控制单元和馈电电路单元通过微控制单元控制功率放大器的所需电能，在电刺激信号的工作间隙关闭电能。

所述的微控制单元为单片机，在置定的安全工作模式下修正电刺激信号。

所述的电刺激参数包括：幅值、脉宽和频率。

所述的功率控制单元和馈电电路单元的工作方式为DC‐DC升压方式。

所述的便携式经皮神经电刺激系统通过电源管理单元获取能量。

所述的电源管理单元为纽扣电池，最大输出电压为9V。

本发明涉及一种上述系统的控制方法，微控制单元运行预置程序，按照预设的电刺激参数通过工作波形驱动器、功率放大器和输出电路单元对皮肤上的电刺激位点连续电刺激一段时间后，微控制单元通过功率控制单元和馈电电路单元停止功率放大器工作，输出电路单元进入休眠状态；休眠一段时间后微控制单元通过功率控制单元和馈电电路单元控制功率放大器工作，输出电路单元重新开始输出电流，直至关闭微控制单元；监测电路单元实时监测输出电路单元的输出电流，并将电流信号通过数模转换器转换后发送至微控制单元与预设的电刺激参数进行比对，微控制单元对电刺激信号进行修正。

技术效果

与现有技术相比，本发明结合国人的体制特点，通过电刺激膝后腓总神经表浅处的临床实验确定有效电刺激参数设计的便携式经皮神经电刺激系统，方便使用者根据舒适度确定最佳电刺激参数，可满足临床中尤其是骨科大手术中深静脉血栓的预防需求。

附图说明

图1为便携式经皮神经电刺激系统原理图；

图2为便携式经皮神经电刺激系统实物图；

图3为便携式经皮神经电刺激系统工作流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：电源管理单元、功率控制单元、微控制单元、数模转换器、馈电电路单元、工作波形驱动器、监测电路单元、功率放大器和输出电路单元，其中：微控制单元通过工作波形驱动器输出预设的电刺激信号，经过功率放大器后通过输出电路单元对皮肤进行电刺激；监测电路单元实时监测输出电路单元的输出电流，并将电流信号通过数模转换器转换后发送至微控制单元与预设的电刺激参数进行比对，微控制单元对电刺激信号进行修正；功率控制单元和馈电电路单元通过微控制单元时序控制功率放大器的所需电能，在电刺激信号的工作间隙关闭电能；电源管理单元用于向各单元和数模转换换器、工作波形驱动器、功率放大器供能。

所述的微控制单元为型号为C8051F392的单片机，在置定的安全工作模式下修正电刺激信号，以实现对使用者皮肤产生最佳效用的自适应调正电刺激参数数据。

所述的电刺激参数包括：幅值、脉宽和频率。

本实施例的电刺激参数为：脉宽固定为300μs，频率固定为1Hz，幅值分为5mA、10mA、15mA、20mA和25mA。

不同的电流输出强度可防止突然施加较高的电流刺激而引起不适，同时也能兼顾到不同使用者间的个性化差异。

所述的功率控制单元和馈电电路单元的工作方式为DC‐DC升压方式。

所述的电源管理单元为三粒CR2032(3V)的纽扣电池，最大输出电压为9V。

由于皮肤的电阻变化范围在几百欧姆到几万欧姆之间，变化范围较大，因此采用电流源控制方式以保证电流的恒定，并通过监测电路单元实时监测输出电流的动态变化情况。

如图2所示，本实施例的尺寸为8.5cm*5.5cm*2.0cm，并有望进一步缩小尺寸。

如图3所示，本实施例涉及上述系统的控制方法，微控制单元运行预置程序，按照预设的电刺激参数通过工作波形驱动器、功率放大器和输出电路单元对皮肤上的电刺激位点连续电刺激时间t1后，微控制单元通过功率控制单元和馈电电路单元停止功率放大器工作，输出电路单元进入休眠状态；休眠时间t2后微控制单元通过功率控制单元和馈电电路单元控制功率放大器工作，输出电路单元重新开始输出电流，直至关闭微控制单元；监测电路单元实时监测输出电路单元的输出电流，并将电流信号通过数模转换器转换后发送至微控制单元与预设的电刺激参数进行比对，微控制单元对电刺激信号进行修正。

所述的电刺激位点为膝后腓总神经表浅处，腓骨小头内侧。

本实施例可在使用者较好的舒适度下下肢达到较高的血流量与血流速度，有利于预防深静脉血栓形成。