[發明專利]一種電弧式脈沖電刺激儀

無效

• 申請號: 200810246661.7
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101502445A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 樊瑜波;孫聯文;謝添;貢向輝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所
• 代理人: 李 強;張爭艷

技術領域

本發明涉及航天生物醫學工程研究領域，更具體地說是涉及一種能夠在模擬失重條件下使尾吊大鼠進行主動運動訓練的電刺激儀。

背景技術

大鼠作為人類骨骼模型現已被廣泛用于失重性骨丟失的機理以及對抗措施的研究。實驗數據表明，運動訓練是一種安全有效的對抗失重性骨丟失的措施。而由于空間試驗的有限性，目前這方面的研究數據主要是通過地面模擬失重模型來獲得。美國宇航局(NASA)于上世紀七十年代中期建立并發展了能在地面模擬空間生物效應的動物模型——大鼠尾吊模型，通過尾部懸吊使大鼠后肢去除負重，而前肢仍保持負重，從而模擬后肢失重性骨丟失效應。但由于大鼠不易受人的意愿支配，所以在一直保持模擬失重條件(即一直保持尾吊姿勢)并且針對大鼠后肢進行運動訓練存在一定難度。應用電刺激使大鼠后肢產生運動是解決這一問題的方法之一。目前應用較多的是將低幅高頻的恒定電流通過兩個電極加載于大鼠后肢肌肉上，使其產生強直收縮，從而使后肢運動。已有實驗研究證實這種方法在骨質疏松的防治上有積極效果(PENG?Liang，SHANG?Yu，LIANG?Ying，et?al.Preliminary?researchon?effects?of?percutaneous?muscular?electrical?stimulation?against?bone?loss?in?tail-suspended?rats.[J]Space?Medicine?&?Medical?Engineering.2007(20)：7-9.ClaireMercier，Jean?Jobin，Claude?Le′pine，Clermont?Simard，Effects?of?hindlimbsuspension?on?contractile?properties?of?young?and?old?rat?muscles?and?the?impact?ofelectrical?stimulation?on?the?recovery?process.Mechanisms?of?Ageing?andDevelopment，1999(106)，305-320.Ronald?J.Midura，Charles?J.Dillman，Mark?D.Grabiner，Low?amplitude，high?frequency?strains?imposed?by?electrically?stimulatedskeletal?muscle?retards?the?development?of?osteopenia?in?the?tibiae?of?hindlimbsuspended?rats.Medical?Engineering?&?Physics，2005(27)285-293.)。他們的共同之處在于都是采用雙電極的設計，將10mA左右的高頻電流直接作用與大鼠肌肉，使之產生興奮性收縮。但這些設計存在一系列的問題，首先是無法避免電流對骨的影響，很難區分所產生的積極效果是源自于電流還是運動對骨所產生的影響；其次是采用雙電極的設計會在大鼠肢體內產生回路電流，并且電流的強度必須大于3mA才會使大鼠的肌肉產生興奮性收縮，而目前尚沒有研究證明此種強度的電流對大鼠的生理系統或骨骼沒有任何負面影響。再者，大鼠在電流刺激下產生的運動，嚴格意義上應劃分為被動運動。

發明內容

針對上述問題，本發明人設計了一種高壓低流的脈沖電刺激儀，其產生的電弧作用在大鼠足底，使大鼠因躲避電擊產生的灼傷感而主動收縮后肢，以達到令大鼠后肢產生主動運動的目的。

本發明提供了一種單電極電弧式脈沖電刺激儀，，其能夠對諸如大鼠后肢的生物體進行刺激以使之進行主動運動并可以避免大電流對生理系統以及骨的影響的。

本發明的電弧式脈沖電刺激儀，包括：電弧發生電路，用于產生作用于大鼠足底的電弧；控制組件，用于對所述電弧發生電路進行程序控制。

根據本發明的一個方面，提供了一種能夠產生可以擊穿空氣的電弧發生電路，用于產生作用于大鼠足底的電弧，其特征在于包括：振蕩組件，用于將電路中的直流電轉換為高頻交流電，并且將電壓值進行初步升高；整流升壓組件，用于將振蕩組件產生能夠的高頻交流電進一步進行整流升壓，產生可以擊穿空氣的電弧。

優選的，在所述的電弧發生電路中，所述振蕩組件由三極管Q、線圈T1以及電阻R共同組成。三極管Q選用鍺三極管，以改善低電壓下的壓降特性；線圈T1選用E型5×7鐵芯，L1和L2分別用φ0.17mm的高強度漆包線纏繞60匝和30匝；電阻阻值范圍在150～200歐。