一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置的制作方法

本实用新型涉及一种功能性电刺激装置。用于对例如由中枢神经系统或周围神经系统病变所致功能障碍的肢体进行功能性电刺激。

背景技术：

脑血管疾病，又称中风，俗称脑卒中，具有高发病率、高致残率和高致死率的特点而对人类具有重大威胁，脑卒中逐年升高的发病率，成为危害我国乃至世界人类健康的杀手，约70％-80％的脑卒中患者遗留后遗症，影响工作和学习，严重者留有残疾甚至终身瘫痪，带来身体和精神的双重性巨大的痛苦。临床治疗中风后肢体功能障碍的方法很多，被广泛应用的如营养神经等药物治疗、物理治疗、针灸治疗以及康复功能治疗。上述疗法中，药物需要经肝肾代谢，针灸引起疼痛，如何寻得一种即安全，又有效，并且无痛无创的疗法，是我们迫切需要解决的问题。

1961年，Liberson等人发明了一种方法，目的是利用脚踏型开关控制电流刺激腓神经支配的相应肌肉，进而产生踝关节背屈，帮助患者行走，称此种方法就是功能性电疗法。1962年才正式定义为FESfunctional electrical stimulation。FES属于神经肌肉电刺激neuromuscular electrical stimulation，NES的方法之一，其机理是通过低频脉冲电流达到一定的范围，根据预先设定的程序刺激相应部位的肌肉，诱发该肌肉正常运动，即使不能达到正常运动，也可以模拟正常的自主运动，从而改善被刺激肌肉或肌群功能。

一些研究者，为脊髓损伤的患者设计了专门的刺激系统和植入式电极，通过外科手术，将电极植入患者肌肉组织，可以达到刺激深层肌肉，但是可能出现感染和手术合并症，并且植入系统价格昂贵，临床推广存在困难，如果可以将电极置于皮肤表面，避免手术，又可以通过刺激电极，恢复肢体功能，增加疗法的安全性和可行性。现如今新型功能电刺激应蕴而生，美国专利申请10/278，575中，发明人公开了用于腕部功能恢复的功能电刺激系统。美国专利申请10/278，575中，公开了一种足下垂的功能电刺激。很多应用在中风病患者的电刺激，为了缓解屈肌痉挛，常常是单纯刺激伸肌。随着仿生控制技术，将脑机接口BCI和中枢模式发生器CPG的仿生FES控制方法，利用BCI识别上层控制命令发送给CPG相应模式，然后控制FES，该仪器技术先进，具有智能化，可是需要与电脑连接，因此价格高，不利于临床推广。

现存的系统中，存在如下缺陷：首先，不能做到个体化，他们只能接受预先设定的程序进行电刺激，不能根据自身的情况来控制刺激模式；其次，为缓解痉挛的屈肌，单纯刺激伸肌为主；最后，与电脑相连，具有智能化，但价格昂贵，操作复杂，并不适应很多教育水平偏低的医务人员和患者。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决现有的电刺激系统操作复杂，并且只能接受预先设定的程序进行电刺激，缺少能够根据患者个体差异选择电刺激方式的功能性电刺激装置的问题。现提供一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置。

一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置，它包括箱体、电源开关、6个通道选择器、6个通道、计数器、电源、信号控制装置和n个电极，n＞2，

n个电极，用于分别放在人体的屈肌和伸肌上，对屈肌和伸肌施加电刺激，

6个通道选择器和计数器均嵌在箱体的上表面，电源和信号控制装置均位于箱体内部，6个通道为箱体的上表面开设的小孔，

箱体的侧面设有电源开关，电源开关连接电源的电源信号输入端，

电源，用于将外部输入电源转换成直流电源给n个电极提供电刺激所需的电能，

每个通道选择器的下端对应设置有一个通道，

6个通道选择器均连接信号控制装置的通道选择信号输入端，计数器连接信号控制装置的计数信号输入端，信号控制装置的控制信号输出端通过通道上的导线连接电极的控制信号输入端，

每个通道选择器，用于选择待施加电能的电极以及对该电极选择相应的信号模式，

计数器，用于增加或者减小信号模式和增加或者减小该模式下的工作时间，

信号控制装置，用于根据每个通道选择器选择的不同模式，将来自电源的电能施加给与该通道选择器选择的电极上。

本实用新型的有益效果：打开电源开关，按下箱体上的开始按键，将电极放在人体的屈肌和伸肌上，然后旋转该电极对应连接的通道选择器，选择通道选择器一种工作模式，使通道选择器工作，通过计数器可以加减模式或者加减该模式下的工作时间，采用该系统可以根据自身需要进行自行调节电刺激的模式及电刺激的工作时间。该系统操作方便、无痛、无创，对于缓解偏瘫患者痉挛、疼痛、改善中风后肢体运动功能及日常生活能力、扩大关节活动度等方面都有显著疗效。本实用新型能够针对个体差异选择合适的刺激方式，通过设定的频率刺激肌肉，诱发肌肉随着电刺激做自主运动或模拟自主运动，最终达到改善或恢复肌肉功能的目的。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置的结构图；

图2为每个通道选择器选择的屈伸肌刺激比为1:1模式下的时间序列图；

图3为每个通道选择器选择的屈伸肌刺激比为1:2模式下的时间序列图；

图4为每个通道选择器选择的屈伸肌刺激比为1:3模式下的时间序列图；

图5为每个通道选择器选择的屈伸肌刺激比为0:1模式下的时间序列图；

图6为多谐振荡器的电路示意图；

图7为分频电路示意图；

图8为时序逻辑控制器电路示意图；

图9为继电器开关电路示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置，它包括箱体1、电源开关2、6个通道选择器3、6个通道4、计数器5、电源、信号控制装置6和n个电极，n＞2，

n个电极，用于分别放在人体的屈肌和伸肌上，对屈肌和伸肌施加电刺激，

6个通道选择器3和计数器均嵌在箱体的上表面，电源和信号控制装置均位于箱体内部，6个通道4为箱体的上表面开设的小孔，

箱体1的侧面设有电源开关2，电源开关2连接电源的电源信号输入端，

电源，用于将外部输入电源转换成直流电源给n个电极提供电刺激所需的电能，

每个通道选择器3的下端对应设置有一个通道4，

6个通道选择器3均连接信号控制装置6的通道选择信号输入端，计数器5连接信号控制装置的计数信号输入端，信号控制装置6的控制信号输出端通过通道4上的导线连接电极的控制信号输入端，

每个通道选择器3，用于选择待施加电能的电极以及对该电极选择相应的信号模式，

计数器5，用于增加或者减小信号模式和增加或者减小该模式下的工作时间，

信号控制装置6，用于根据每个通道选择器3选择的不同模式，将来自电源的电能施加给与该通道选择器3选择的电极上。

本实施方式中，通道选择器，用于选择通道即选择对哪些电极施加电能以及相应的信号模式的，通道选择器采用旋钮形式，加计数器和减计数器也采用旋钮形式，通过旋转旋钮用来对信号模式和时间进行选择。通道选择器、加计数器和减计数器，这些旋钮形式的控制器件可以很方便地针对患者个体具体地调整和确定需要施加的电刺激信号的模式。

本实施方式中，可以将电极作用到一些穴位上。对本实用新型的研究发现：在中风患者痉挛期时，通过对上肢运动的反复刺激，刺激肌腱感受器时，其神经冲动经向心路径传至脊髓中枢，抑制肌肉痉挛，并使皮质下中枢发生代偿作用，可增加主动肌收缩能力和单位时间内的做功能力，改善关节活动度、改善痉挛异常模式和日常生活自理能力。在治疗方式上，屈伸肌交替穴位电刺激治疗疼痛小、易操作，患者更易于接受。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，信号控制装置6包括信号发生器6-1、时序逻辑控制器6-2和继电器6-3，

信号发生器6-1，用于根据每个通道选择器选择的不同模式，产生所需周期的信号；

时序逻辑控制器6-2，用于接收所需周期的信号，产生将来自电源的电能施加给电极的模式；

继电器6-3，用于接收将来自电源的电能施加给电极的模式，将电源的电能施加给电极。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，信号发生器6-1包括多谐振荡器6-1-1和分频电路6-1-2，

多谐振荡器包括型号为STM32F103C8T6的芯片U1、电容C1、电容C2、电容C3、晶振X1、按键S1、电阻R1、电阻2和电阻R3，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的5号引脚同时连接电容C1的一端和晶振X1的一端，电容C1的另一端连接电源地，晶振X1的另一端同时连接型号为STM32F103C8T6的芯片U1的6号引脚和电容C2的一端，电容C2的另一端连接电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的44号引脚连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的7号引脚同时连接3.3V供电电源、按键S1的一端和电容C3的一端，按键S1的另一端同时连接电容C3的另一端和电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的20号引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的25号引脚连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的23号引脚、型号为STM32F103C8T6的芯片的25号引脚、型号为STM32F103C8T6的芯片U1的47号引脚和型号为STM32F103C8T6的芯片的8号引脚均连接电源地，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的1号引脚、型号为STM32F103C8T6的芯片U1的24号引脚、型号为STM32F103C8T6的芯片U1的48号引脚和型号为STM32F103C8T6的芯片U1的9号引脚均连接3.3V供电电源，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的10号引脚连接分频电路6-1-2的振荡信号输入端，

型号为STM32F103C8T6的芯片U1的14号引脚连接、型号为STM32F103C8T6的芯片U1的15号引脚连接、型号为STM32F103C8T6的芯片U1的16号引脚连接和型号为STM32F103C8T6的芯片U1的17号引脚连接均连接通道选择器3的通道选择信号输出端；

分频电路6-1-2包括NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、NPN三极管Q4、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，

NPN三极管Q1的集电极连接5V供电电源，NPN三极管Q1的基极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接多谐振荡器6-1-1的振荡信号输出端，

NPN三极管Q1的发射极同时连接电阻R5的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端，

电阻R5的另一端连接NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2的发射极连接电源地，

电阻R6的另一端连接NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3的发射极连接电源地，

电阻R7的另一端连接NPN三极管Q4的基极，NPN三极管Q4的发射极连接电源地，

NPN三极管Q2的集电极、NPN三极管Q3的集电极和NPN三极管Q4的集电极均连接时序逻辑控制器6-2的周期信号输入端。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式二或三所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，时序逻辑控制器6-2包括电容C4、电容C5、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和比较器U2，

比较器U2的两个调零端之间串联电阻R11，比较器U2的反相输入端同时连接电阻R13的一端和电阻R15的一端，电阻R13的另一端同时连接5V供电电源、电阻R12的一端、电容C4的一端、电容C5的一端和比较器U2的正极供电端，电容C4的另一端连接电源地，电容C5的另一端连接电源地，

电阻R15的另一端同时连接电源地和电阻R14的一端，电阻R14的另一端同时连接电阻R12的另一端和比较器U2的同相输入端，

比较器U2的负极供电端同时连接电源地和比较器U2的参考电压端，

电阻R12的一端、电阻R12的另一端和电阻R14的一端均连接分频电路6-1-2的周期信号输出端，

比较器U2的输出端连接继电器的控制信号输入端。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，继电器6-3，用于在时序逻辑控制器6-2的控制下打开或者关闭来实现继电器触点的吸合或者分离，继电器触点的吸合或者分离从而控制电极的通与断。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，计数器5包括减计数器5-2和加计数器5-1，

加计数器5-2，用于增加信号模式和增加该模式下的工作时间，

减计数器5-1，用于减少信号模式和减少该模式下的工作时间。

本实施方式中，通道选择器和/或计数器可以包括加计数器和减计数器可以是图形用户界面的形式。例如，触摸屏和工控机等上的操控界面。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，通道选择器和计数器均是机械旋钮形式。

具体实施方式八：参照图2至图5具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，每个通道选择器选择的模式包括屈伸肌刺激比为1:1、屈伸肌刺激比为1:2、屈伸肌刺激比为1:3和屈伸肌刺激比为0:1。

本实施方式中，图2所示的屈伸肌刺激比为1:1的模式，在屈肌的一个休息时间段上，对屈肌进行一个时间段的刺激；接下来，在伸肌的一个休息时间段上，对伸肌进行一个时间段的刺激；

图3所示的屈伸肌刺激比为1:2的模式，在屈肌的一个休息时间段上，对伸肌进行两个时间段的刺激，并且在两个刺激时间段之间，伸肌休息一个时间段；在接下来的伸肌休息时间段上，对屈肌进行一个时间段的刺激；

图4所示的屈伸肌刺激比为1:3的模式，在屈肌的一个休息时间段上，对伸肌进行三个时间段的刺激，并且在每两个相邻刺激时间段之间，伸肌休息一个时间段；在接下来的伸肌休息时间段上，对屈肌进行一个时间段的刺激；

图5所示的屈伸肌刺激比为0:1的模式，在屈肌的一个休息时间段上，对伸肌进行一个时间段的刺激，随后伸肌休息一个时间段。

具体实施方式九：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，它还包括显示器7，

显示器7嵌在箱体1的前面板上，显示器7采用7段码显示器或者液晶显示器实现，

信号控制装置6的控制信号输出端连接显示器7的控制信号输入端，

显示器6，用于显示信号模式和该模式下的工作时间。

本实施方式中，箱体前面板上的显示器，可以是本领域已知的任何显示装置，例如液晶显示器和分段显示器等等。

当采用计数器增减工作模式时，显示器会显示例如1，这个1表示的是1模式，当采用计数器增减当前工作时间时，显示器上会显示时间增减的数字。

具体实施方式十：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或六所述的一种用于治疗瘫痪的屈肌和伸肌交替电刺激装置作进一步说明，本实施方式中，它还包括确认键、一号通道指示灯、二号通道指示灯和开始键，

确认键，用于确认减计数器5-2和加计数器5-1开始工作，

开始键，用于控制整个系统工作，

一号通道指示灯和二号通道指示灯分别嵌在箱体1的前面板上，一号每个指示灯用于显示三个通道选择器3中任意一个通道选择器3开启的工作状态，二号通道指示灯用于显示另外三个通道选择器3中任意一个通道选择器3开启的工作状态。