专利名称:电子助行器的制作方法
本发明是一种能够对动物及人体肢体包括踝关节、膝关节、胯关节的肢体机能进行电刺激的仪器，具体涉及一种为刺激人体双下肢神经而引起足背屈肌收缩反应的电刺激器。该仪器是常见的偏瘫或截瘫造成下肢活动障碍的病人使用的助行装置，患者可随身携带，需要时可用该仪器安全可靠地协助行走，无需别人帮助，也不需要其他外部控制设备却实现了令人满意的行走效果;对于不能下地活动的偏瘫或截瘫病人亦可达到治疗目的。
多少年来由于急性脑血管病所致的偏瘫患者和由于外伤性脊髓损伤所致的截瘫患者非常普遍，而这些病症给患者造成了正常人难以想像的精神和肉体痛苦。近年来，医学界对医治这类病进行的研究及临床应用开辟了新的医学领域，提出“康复工程学”的说法。现有技术的治疗仪器国内外有多种形式，已经发现有以下几篇文献有关脊柱损伤或肢体功能方面的治疗仪器和方法美国专利第4342317号(1982、8、3)和第4408609号(1983、10、11)中分别叙述了有关用于脊柱侧弯和脊柱变形治疗的肌肉电刺激器，采用人体接触电极对患者患病位置的肌肉进行刺激。在欧洲专利第52087号中(1982、5、19)说明了一种用于脊柱侧弯和脊柱变形的矫正装置，采用电信号使肌肉产生收缩，信号被逐渐衰减以便进行正确的诱发刺激。在美国专利第4326534号中(1982、4、27)公开了一种肌肉电刺激器，该机用脉冲发生器对病人发出刺激脉冲，使其产生经选择的非自发性驱干部肌肉群的收缩。在苏联专利第736986号中(1980、5、30)公开的装置是用于脊柱侧弯(凸)的诊断与治疗，采用电极固定在脊柱凸出一侧的肌肉部位上进行电刺激。另外在西德专利第3341732号(1984、5、24)和法国专利第2536286号(1984、5、25)中分别说明了一种组织刺激器，用于脊柱侧弯治疗-在植入的电极中产生脉冲，并配有防护装置以防治疗周期过长。此外还如针灸、微波经络穴位治疗仪、电子按摩器、助行装具等，但由于这些仪器、设备体积和重量较大，消耗能源量多，而且只是不同程度地起着针灸、局部刺激、按摩作用，对病人已瘫痪的神经、肌肉并不能使其恢复机能，因此均不能付诸实施。
针对现有技术的不足，本发明以人体双下肢神经的足背屈收缩反应的电生理特性为基础，制出一种便于携带、能对动物或人体肢体包括踝关节、膝关节、胯关节的肢体机能进行电刺激的助行、治疗仪器。电子助行器的基本原理正是以此为基础的电刺激器。
本发明的目的之一是偏瘫病人用该仪器刺激双下肢已瘫痪的神经、肌肉，使其重新获得信息、反馈控制运动，以便帮助行走。
发明的第二个目的是使截瘫患者用此仪器可增强病肢肌力，防止肌肉萎缩，达到治疗效果。第三个目的是提供一个简单可行的使用本发明仪器的方法。
本发明所述的助行器包括一个主机部分，它由装在机壳内的一个脉冲发生器和一个输出刺激电压选择器、以及耗电量很少的直流电源组成;一对刺激电极;一个步行控制开关，一个功能扩展器，和一个备用的充电器。
该仪器使用方法简单可靠，安全适用。先将两刺激电极片分别固定于膝关节下内、外侧并将一片电极固定于腓骨小头下，然后通电达到足完全背屈为止，此通电过程即为仪器调节过程，后面将详细叙述。
大量的临床应用实例已经表明，按本发明设计的电子助行器，性能可靠，使用安全，整机体积小，重量轻病人可随身携带，其有效率可达100%。应当指出，本发明是针对中枢神经疾病所引起的踝关节运动障碍即膝关节以下(不包括膝关节)的瘫痪病人所制作的仪器，因此该仪器适用于如下病症偏瘫患者早期可增强肌力，减缓偏瘫症状，并促进偏瘫恢复;晚期则可帮助行走。对截瘫患者可增强肌力，防止肌肉萎缩;膝关节以下瘫痪患者可助行;对于小儿麻痹的踝关节运动障碍，其足尖可被动活动者亦可适用。当然，该仪器的使用须按正确的使用方法，在医生指导下，方能取得更好效果。
按本发明基本原理-将机能电刺激器用于治疗偏瘫或截瘫患者，还可以制出一系列为解决偏瘫患者的上、下肢运动障碍，截瘫患者的步行的生活自理以及两便自控，甚至对其他病因所致中枢神经损伤的四肢瘫痪、脊柱侧弯的矫正有一定疗效的多种仪器。这正意味着学术界公知的“人工脊髓”研究的发展，而上述一系列仪器均属本发明设计思想所考虑范围之内。
电子助行器的具体结构及其使用方法，结合附图详述如下图1是本发明电子助行器整机直观图。
图2是本发明主机部分工作原理框图。
图1所示的电子助行器整机，其中包括一个主机部分(10)，它由机壳(11)和装在机壳内的特殊医用脉冲发器(16)、输出刺激电压选择器(17)以及一个直流电源(18)组成(见图2)。一对刺激电极片(19、19′)，一只步行控制开关(S3)一只充电器(25)，还备有一个功能扩展器(28)(见图2)。
在图1主机部分(10)中，机壳(11)的上部设有一频率选择择开关(S1)和一刺激电压选择开关(S2)、以及一个电源指示灯(12′)。频率选择开关(S1)是用来确定由特殊医用脉冲发生器(16)输出的多种频率，该频率范围为20Hz-80Hz，经大量临床试验证明适于患者的刺激频率为30Hz、35Hz和40Hz。刺激电压选择开关(S2)用来确定适合不同患者引起足背屈反应的刺激电压，该电压范围为20～200V，经临床和试验表明最好为30～80V，本助行器按此范围设定了八档可供患者选择。图1中机壳(11)右侧部设有三个插孔(13)、(14)、(15)分别供步行开关S3和插头(21)、刺激电极片(19)的插头(20)，以及充电器(25)的插头(26)插入。机壳(11)的正面上部设有该机电源开关(12)。此外，机壳(11)是以塑料制成还可以用其他轻型材料制作以便减轻整机重量，本发明的主机部分重量为160～250克。
特殊医用脉冲发生器(16)由振荡器(图中未示出)和频率控制器即上述频率选择开关(S1)组生，用以产生特定波形的电讯号，其中频率控制能改变电讯号的频率，以适应不同病人对该刺激电讯号的要求。该电讯号的脉冲宽度为0.2～0.25msec。
输出电压选择器(17)将特殊医用脉冲信号隔离、反相和功率放大(图中未示)形成数百伏特的电讯号，经输出电压选择可输出8档不同电压。
本发明的助行器采用的电源3V直流电源，如图2中标号(18)所示，可以是两节1.5V电池，也可用3V蓄电池代替，这样既能减轻仪器重量，又比较经济。如果需要还可用220V充电器(25)经导线(27)将插头(26)插入插孔(15)对电池(18)进行充电以补充能源。
整机的电路部分采用晶体管分立元件及集成电路，固而布局紧凑，还可以全部采用集成电路以便将其做得更轻，体积更小。
刺激电极片(19)是一种金属片，其面积大小为2.5×2mm或1.5×2mm，它是本助行器的输出终端，因此要求导电性能良好的金属，电极片(19)分为正极(19)负极(19′)两片，使用时经一根双股导线(21)由插头(20)插入主机(10)的插孔(14)，另一端的两个极片(19、19′)根据患者需要治疗的部位分别安置在适当的位置加以固定，本发明采用的固定方式是松紧带，也可以用胶布粘贴或其他紧固带固定。
步行控制开关(S3)是一种特殊的铁合金材料制成的片状接触开关，其厚度为0.05mm，还可以有不同厚度，但要求灵敏、耐久性强。在本发明中步行控制开关(S3)的一端接触片被放置在患者的足后跟下方，或夹在患肢的鞋垫中，另一端经导线(23)、插头(24)插入主机机壳(11)上的插孔(13)中;用此开关，当足抬起时电源接通、刺激开始;当足跟着地时电源断开、刺激停止，这样可根据病人行走特征、速度控制特殊波形的刺激电压讯号。如果不打算用足踏步行控制开关(S3)可用本发明配备的一个功能扩展器代替开关S3。
功能扩展器(28)的功能之一是自动节拍调节，其功能二是遥控调节步行节拍，最终还是实现控制刺激电压讯号。
图2所示的本发明助行器主机部分的工作原理框图，其工作原理如下接通电源(18)，由特殊医用脉冲发生器产生特定波形的电讯号，其频率由开关(S1)定为三档之一，该讯号经隔离器、反相器和功放形成数百伏，经刺激电压选择开关(S2)定为8档之一;一旦足踏开关(S3)接通，这个电讯号便由刺激电极片(19、19′)输出供患者使用。
基于上述仪器的组成部分和工作原理，按本发明的助行器，其使用方法是这样的首先将两个电极片(19、19′)，分清正、负极，正极片(19)贴于患者膝下内侧或膝上内侧适当位置，负极片(19′)贴于膝下外侧腓骨小头下1Cm处，用紧固带固定。将电极导线(21)经插头(20)插入机壳(11)上的插孔(14)内;将步行控制开关导线(23)经插头(24)准确插入机壳(11)上的插孔(13)内，并将步行控制开关(S3)放置在患者肢足跟下方，然后打开电源开关(12)如指示灯(12′)发亮，起动频率选择开关(S1)共有三档，初次可调到1档，随后起动刺激电压选择开关(S2)，调节时从8档的最低档开始调，直到患者的足能背屈收缩抬起时止，因人而宜。
综上所述本发明的仪器结构及其使用方法，其优点在于该仪器对偏瘫患者的助行确实起到了满意的效果，解决了现有技术的医疗仪器所不能解决的恢复机能问题，将本发明这种电刺激器用于康复工程领域，起到了令人意想不到的可喜成效;许多患者使用助行器前不能下地，不能抬腿迈步，使用后不用别人搀扶就能自己行走。另外该仪器设计精巧，体积小，重量轻，携带方便，安装简便，安全可靠，一般患者不须专门训练就能掌握用法;该仪器耗电少，仅使用干电池，因此不论域市或农村都可广泛适用。
权利要求
1.一种能对人体肢体或动物肢体，包括踝关节、膝关节、胯关节的肢体机能进行电刺激的助行仪器，该仪器包括一个脉冲发生器(16)，一个输出电压选择器(17)，一对刺激电极片(19、19′)，一个步行控制开关(S3)和一个功能扩展器(28)，本发明的特征在于脉冲发生器(16)产生20～80Hz频率范围的特殊医用脉冲，而输出电压选择器(17)可输出20～200V电压范围内的刺激电压。
2.如权利要求
1所述仪器，其中脉冲发生器(16)产生的特殊医用脉冲频率为30Hz、35Hz和40Hz。
3.如权利要求
1所述仪器，其中输出电压选择器(17)输出的刺激电压定为30～80V。
4.如权利要求
1所述仪器，其中所述一对刺激电极片(19、19′)由金属构成，分正、负两极，此对电极片一端经导线(21)与输出电压选择器(17)的输出端联接，另一端分别固定在患者肢体的适当位置上。
5.如权利要求
1所述仪器，其中所述步行控制开关(S3)是一种片状合金接触开关，其一端经导线(23)与仪器外壳(11)联连，另一端连接于患者患肢足跟下方。
6.如权利要求
1所述仪器，其中所述功能扩展器(28)是具有能自控节拍或遥控步行节拍的装置。
7.一种能对动物或人体肢体包括踝关节、膝关节、胯关节的肢体机能进行电刺激的助行仪器，其使用方法特点在于有以下步骤(a)分别将正、负电极片(19、19′)固定于患者膝上内侧或膝下内侧，和膝下外侧骨小头下方，(b)将步行控制开关(S3)放置在患者患肢足跟下方，(c)接通电源，(d)调节频率选择开关(S1)，由低向高确定适用的刺激频率，(e)调节刺激电压选择开关(S2)，由低向高确定适用的刺激电压。
专利摘要
本发明为一种能对动物及人体肢体机能进行电刺激从而实现助行与治疗功能的仪器。该仪器包括一个能发频率在20～80Hz特殊脉冲的脉冲发生器，一个输出电压选择器，一对刺激电极，一个步行控制开关和一功能扩展器。该仪器能以特定波形的电讯号，刺激偏瘫患者患肢使其足背屈收缩帮助行走，对截瘫患者起到治疗作用。该仪器设计精巧、体积小、重量轻、便于携带，用法简单性能安全可靠，并可用于其他肢体运动障碍恢复机能、治疗之目的。
文档编号A61H3/00GK86100635SQ86100635
公开日1987年8月19日 申请日期1986年1月25日
发明者刘英炳, 谭正忠, 彭利安, 杨诗球, 刘连生 申请人:中国人民解放军第三军医大学野战外科研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan