一种包括控制器和电刺激系统的系统的制作方法

本公开涉及一种用于电刺激(es)系统的控制器和对应的es系统。

背景技术：

1、缺乏活动正在发展成为当今时代最大的健康挑战。这个问题对于需要制动的内科病人来说尤其严重。制动和肌肉缺乏活动会导致严重的医学病症，诸如肌肉消瘦、糖尿病、水肿、深静脉血栓形成和肺栓塞，这些都可能导致痛苦和死亡。这些医学病症造成医疗保健方面的巨大成本，但可能是可以预防的。

2、针对制动的治疗需要进行松动，即身体活动，这可能不会以正确的量进行并且对有些人来说并不总是可能的。总之，干预的低效率是由对治疗的低依从性造成的。用于激活制动的肌肉的一种治疗是神经肌肉电刺激(nmes)(电刺激(es)技术的一个实例)，被物理治疗师并且在较小程度上被最终用户用来刺激无活动状态的骨骼肌。

3、nmes的有效应用需要将电极正确定位在所谓的运动点上，以实现最舒适和耗能最少的肌肉刺激。虽然在不同的个体中，运动点倾向于在相似的位置，但在不同的个体之间，运动点的确切位置仍然存在很大的差异。此外，甚至单个用户的各个运动点的位置也可能从一个时间到另一个时间发生变化。运动点的识别通常由受过nmes训练的物理治疗师通过手动搜索运动点或使用他们的最佳经验和专业知识来有效地猜测正确的位置来执行。nmes的目前的应用导致治疗频率和治疗质量的依从性差。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种用于向至少一个电刺激(es)系统提供信号传递和从至少一个es系统接收信号传递的控制器，该控制器包括多个电极的用于向肌肉施加电刺激的电极阵列和用于检测所述肌肉对所述电刺激的响应的一个或多个传感器；

2、其中控制器被配置为向es系统提供信号传递，以选择性地以运动点扫描模式或刺激模式之一操作电极阵列，其中：

3、运动点扫描模式包括其中信号传递导致在多个电极的不同对之间进行多次扫描测量的模式，其中每次扫描测量包括：

4、将第一测量电压提供给该对中的一个电极，并且将第二测量电压提供给该对中的另一个电极，第一测量电压不同于第二测量电压，以向电极对之间的肌肉提供电刺激；和

5、基于由一个或多个传感器执行的测量，向控制器提供测量信号传递，该测量信号传递指示针对所述电极对的对电刺激的响应，

6、基于由控制器接收的每次扫描测量的测量信号传递，控制器被配置为识别第一刺激电极和第二刺激电极，其中第一刺激电极和第二刺激电极中的每一者与用户的肌肉的不同运动点对准；并且

7、刺激模式包括其中信号传递导致施加多个刺激信号的模式，其中每个刺激信号包括：

8、将第一刺激电压施加到第一刺激电极并且将第二刺激电压施加到第二刺激电极，以向第一刺激电极与第二刺激电极之间的肌肉提供电刺激，并且其中第一模拟电压不同于第二刺激电压。

9、在一个或多个实施例中，es系统可进一步包括第一服装，其中该服装为电极和一个或多个传感器的相对布置提供支撑，并且该服装被配置为至少将电极分布在用户的至少一个身体部位上。

10、在一个或多个实施例中，在刺激模式期间，控制器可以被配置为向es系统提供信号传递，使得对于第一刺激信号之后的每个刺激信号，与前一个刺激信号相比，第一刺激电压和第二刺激电压的极性被交换。

11、在一个或多个实施例中，在刺激模式期间，控制器可以被配置为向es系统提供信号传递，使得第一刺激电压和第二刺激电压各自被施加为方波。

12、在一个或多个实施例中，向电极阵列中的多个电极同时施加相同的电压可以定义组电极，并且其中控制器可以被配置为向es系统提供信号传递以在组电极运动点扫描模式下操作电极阵列，其中：

13、组电极运动点扫描模式包括其中信号传递导致在电极阵列的不同组电极对之间进行多次扫描测量，其中每次扫描测量包括：

14、将第一测量电压提供给该对中的一个组电极，并且将第二测量电压提供给该对中的另一个组电极，第一测量电压不同于第二测量电压，以向电极对之间的肌肉提供电刺激；和

15、基于由一个或多个传感器执行的测量，向控制器提供指示对电刺激的响应的测量信号传递。

16、在一个或多个实施例中，基于在组电极运动点扫描模式期间由控制器从es系统接收的每次扫描测量的测量信号传递，控制器可以被配置为识别多个次级组电极，其中每个次级组电极包括比前一组电极运动点扫描的每个组电极更少的电极，并且每个次级组电极与用户的肌肉的运动点对准，并且其中控制器被配置为向es系统提供信号传递，以使用确定的多个次级组电极以组电极运动点扫描模式操作电极阵列。

17、在一个或多个实施例中，基于控制器在组电极运动点扫描模式期间从es系统接收的多个测量信号传递集，控制器可以被配置为识别电极的子集，其中电极的子集中的每个电极与用户肌肉的运动点相关联，并且其中控制器被进一步配置为向es系统提供信号传递，以仅使用该电极的子集以运动点扫描模式操作电极阵列。

18、在一个或多个实施例中，基于每个组电极扫描测量的测量信号传递，控制器可以被配置为识别第一刺激组电极和第二刺激组电极，其中第一刺激组电极和第二刺激组电极中的每一个与用户的肌肉的不同运动点对准，并且

19、其中控制器可以被配置为提供信号传递以使得es系统以组电极刺激模式操作电极阵列，其中组电极刺激模式包括其中信号传递导致多个刺激信号被施加到所识别的组电极的模式，其中每个刺激信号包括：

20、将第一刺激电压施加到第一刺激组电极并且将第二刺激电压施加到第二刺激组电极，以向电极对之间的肌肉提供电刺激，并且其中第一刺激电压不同于第二刺激电压。

21、在一个或多个实施例中，一个或多个传感器中的至少一个可以包括以下中的一者：

22、挠曲传感器，其中挠曲传感器被布置成使得其将在肌肉的收缩时挠曲，并且其中控制器被配置为接收指示所述挠曲传感器的挠曲度的测量信号传递，并且其中控制器被配置为基于第一电极和第二电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该对提供如由挠曲传感器测量的在挠曲反应阈值以上的挠曲。

23、一种包括光纤的光纤光传感器，其中，光纤光传感器被布置成使得光纤光传感器的光纤将在肌肉的收缩时改变光纤光传感器的光传输特性，并且其中控制器被配置为接收指示光纤光传感器的收缩程度的测量信号传递，并且其中控制器被配置为基于第一电极和第二电极的对来识别第一刺激电极，该第一电极和第二电极的对提供光经由光纤的光学传输的如由光纤光传感器测量的高于或低于预定义光学传输阈值的变化。

24、麦克风传感器，其中麦克风传感器被布置成使得其将在肌肉的收缩时检测声音和振动中的一者或多者，并且其中控制器被配置为从麦克风传感器接收指示肌肉中的运动的测量信号传递，并且其中控制器被配置为基于第一电极和第二电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，第一电极和第二电极的对提供如由麦克风传感器测量的高于相应的声音阈值和振动阈值中的一者或多者的声音级和振动级中的一者或多者。

25、麦克风传感器，其中麦克风传感器被布置成使得其将在肌肉的刺激和收缩中的一者或多者时检测源自与肌肉相关联的血管中的血流变化的声音和/或振动的变化中的一者或多者，并且其中控制器被配置为从至少一个麦克风传感器接收指示血流变化的测量信号传递，并且其中控制器被配置为基于第一电极和第二电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，第一电极和第二电极的对提供如由麦克风传感器测量的高于血流阈值的血流。

26、在一个或多个实施例中，一个或多个传感器中的至少一个可以是电参数传感器，其中电参数传感器是以下中的一者：

27、电阻率传感器，该电阻率传感器被布置和配置为确定电阻率，并且其中控制器被配置为基于电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该电极的对提供低于可接受电阻率阈值的电阻率；

28、电阻传感器，该电阻传感器被布置和配置为确定电阻，并且其中控制器被配置为基于电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该电极的对提供低于可接受电阻阈值的电阻；

29、电导率传感器，该电导率传感器被布置和配置为确定电导率，并且其中控制器被配置为基于电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该电极的对提供高于可接受电导率阈值的电导率；

30、电导传感器，该电导传感器被布置和配置为确定电导，并且其中控制器被配置为基于电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该电极的对提供高于可接受电导阈值的电导；和

31、阻抗传感器，该阻抗传感器被布置和配置为确定电阻抗，并且其中控制器被配置为基于电极的对来识别第一刺激电极和第二刺激电极，该电极的对提供低于可接受阻抗阈值的阻抗。

32、在一个或多个实施例中，电极阵列的电极中的一个电极可以被配置为作为电参数传感器操作。

33、在一个或多个实施例中，电极阵列的多个电极可以被配置为作为电参数传感器操作。

34、在一个或多个实施例中，控制器可以被配置为：提供信号传递以使es系统以基线刺激模式操作，其中在基线刺激模式中，控制器被配置为当没有电压被施加到电极时，响应于来自控制器的信号从es系统接收测量信号传递，并且控制器被配置为将所接收的测量信号传递记录为校准信号传递，其中

35、在刺激模式下的操作期间，控制器被配置为将测量信号传递与记录的校准信号传递进行比较，并且：

36、如果测量信号传递不在校准信号传递的预定阈值内，则控制器被配置为在后续刺激信号的施加期间增加施加到第一电极和第二电极的电压的大小。

37、如果测量信号传递在校准信号传递的预定阈值内，则控制器被配置为在后续刺激信号的施加期间向第一电极和第二电极施加与导致测量信号传递在校准信号传递的预定阈值内的电压相同的电压。

38、在一个或多个实施例中，电极阵列可以是第一电极阵列，并且es系统进一步包括多个电极的用于向肌肉施加电刺激的第二电极阵列和用于检测肌肉对电刺激的响应的一个或多个第二传感器，其中第一电极阵列和第二电极阵列被布置在es系统中以刺激不同的肌肉，其中控制器被配置为提供信号传递以使es系统选择性地以运动点扫描模式或刺激模式中的一者操作第二电极阵列。

39、在一个或多个实施例中，控制器可以被配置为导致es系统以顺序刺激模式操作，其中顺序刺激模式包括其中信号传递导致多个刺激信号序列被施加到第一电极阵列和第二电极阵列的模式，其中每个刺激信号序列包括：

40、将第一刺激电压施加到第一电极阵列的第一刺激电极并且将第二刺激电压施加到第一电极阵列的第二刺激电极，以向第一刺激电极与第二刺激电极之间的肌肉提供电刺激；并且其中第一模拟电压不同于第二刺激电压，然后是

41、将第一刺激电压施加到第二电极阵列的第一刺激电极并且将第二刺激电压施加到第二电极阵列的第二刺激电极，以向第二电极阵列的第一刺激电极与第二刺激电极之间的肌肉提供电刺激，其中第一模拟电压不同于第二刺激电压，并且其中施加到第二电极阵列的第一电极和第二电极的第一电压和第二电压是以下中的一者：

42、与施加到第一电极阵列的第一电极和第二电极的第一电压和第二电压相同的大小，以及

43、与施加到第一电极阵列的第一电极和第二电极的第一电压和第二电压不同的大小。

44、在一个或多个实施例中，控制器可以被配置为使es系统以监测模式操作，其中在监测模式期间，控制器被配置为提供信号传递以导致es系统在任何电极处施加电压，并且控制器进一步被配置为从一个或多个传感器接收信号传递中的一者：

45、连续地；和

46、周期性地

47、并且其中，如果控制器在预定监测时间内没有接收到用户诱导的刺激的指示，则控制器被配置为使es系统以刺激模式操作。

48、根据本公开的第二方面，提供了用于从第一方面的控制器接收信号传递和向第一方面的控制器提供信号传递的电刺激es系统，es系统包括配置为向肌肉施加电刺激的多个电极的电极阵列和用于检测肌肉对所述电刺激的响应的一个或多个传感器。

49、在一个或多个实施例中，es系统可以进一步包括服装，其中服装为电极和一个或多个传感器的相对布置提供支撑，并且被配置为至少将电极分布在用户的至少一个身体部位上。

50、根据本公开的第三方面，提供了包括第一方面的控制器和第二方面的电刺激系统的系统。

51、根据本公开的第四方面，提供了计算机可读介质，其包括计算机程序代码，该计算机可读介质被配置为使控制器根据第一方面的控制器进行操作。