[發明專利]一種自適應控制的皮膚表面電刺激裝置及方法

無效

• 申請號: 201010231731.9
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN101869739A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 段峰;李元吉;高琪;段宸
• 申請（專利權）人: 段峰
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及康復醫學工程領域，特別是一種利用電刺激信號進行人體康復治療的裝置及方法。

背景技術

通過向人體皮膚表面的目標區域或者深層組織釋放不同特性的電脈沖，可以使人獲得不同的刺激感覺，可以減緩人的疼痛，也可以代替傳統針灸起到治療疾病的作用。為了讓使用者感覺到相對恒定的刺激強度，需要開發一種既能夠感知皮膚特性，也能夠輸出適當刺激信號的裝置，以便于體表電刺激方式在日常生活中的使用。

目前主要有兩種電刺激方式：經皮電刺激、體表電刺激。經皮電刺激是指將針狀電極刺過皮膚，直接刺激人的深層肌肉組織、神經以及其他組織。體表電刺激是指為置于皮膚表面的電極施加電脈沖，直接刺激人體表的皮膚和肌肉群等組織。由于經皮電刺激需要將針狀電極刺過皮膚，使用時會令人感覺不舒服，實際使用不便。而體表電刺激使用時只需將電刺激電極貼在體表，因此使用方便。

由于出汗等原因，人體皮膚阻抗會發生變化，如果刺激電壓不能自動變化的話，將導致流入體內的電能的變化，從而使人感受到的刺激強度發生變化。因此，根據這種刺激強度變化進行自適應的電刺激強度的調整，是本發明亟待解決的問題。

發明內容

鑒于現有產品中存在的技術問題，本發明提出了一種自適應控制的皮膚表面電刺激裝置及方法，通過感知人體皮膚特性，根據人體肌肉特性實現自動調整皮膚刺激電壓，在人體皮膚阻抗發生變化情況下，仍能自適應地調整皮膚表面的電刺激強度，在康復治療中讓人感受到的刺激強度保持不變。

本發明提出了一種自適應控制的皮膚表面電刺激裝置，通過刺激電極作用于體表皮膚，其特征在于，所述電刺激裝置包括：電壓調整電路、電脈沖生成電路、刺激電極、電流測量電路、皮膚阻抗計算單元；

所述電壓調整電路和所述電脈沖生成電路輸入端相連；所述電脈沖生成電路輸出端和所述刺激電極輸入端相連；所述刺激電極的輸出端與所述電流測量電路的輸入端相連，同時該輸出端作用于體表皮膚；所述電流測量電路的輸出端和所述皮膚阻抗計算單元的輸入端相連，同時其輸出端與所述電壓調整電路相連。

本發明還提出了一種自適應控制的皮膚表面電刺激方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

通過手工調整刺激電路的電壓初值刺激人體；

電流測量電路檢測到輸入人體的電流；

利用此時的電壓和電流計算出皮膚的阻抗；

根據感覺和刺激強度的關系，自動調整電壓，使人的感覺始終保持一致；

所述數字電位器通過數字信號控制，用于改變REG?LR12的ADJ端和GND端的電阻比，來實現只要將ADJ端的電壓進行調整，就可以調整輸出端的電壓，從而實現自動調壓。

本發明與現有技術相比，該系統采用體表電刺激方式，使用時只需將電刺激電極貼在體表，不需要將針狀電極刺入人體，沒有痛苦，因此使用方便；電流測量電路達到降噪并正確取得有效的電流值，在復雜的實際應用條件下，可以實現電刺激的自適應控制，控制精度高。

附圖說明

圖1為本發明的自適應控制的皮膚表面電刺激裝置的整體結構圖；

圖2為本發明的自適應控制的皮膚表面電刺激裝置的電壓調整電路圖；

圖3為本發明的自適應控制的皮膚表面電刺激裝置的電流測量電路圖；

圖4為本發明的自適應控制的皮膚表面電刺激裝置的電脈沖生成電路的H橋電路。

具體實施方式

圖1是該電刺激系統的整體結構圖，該電刺激電路由電壓調整電路、電脈沖生成電路、刺激電極、電流測量電路、皮膚阻抗計算單元構成。

該電刺激系統使用的時候通過手工調整刺激電路的電壓初值，之后電刺激系統根據皮膚阻抗變化，自動調整刺激脈沖的電壓幅值；

電流反饋功能由電壓調整電路，電流測量電路以及皮膚阻抗計算單元實現：用設定的某一個電壓初值來刺激人體，此時流入人體的電流會被電流測量電路檢測到(電流強度由電壓表示出來)，利用此時的電壓和電流就可以算出皮膚的阻抗，根據已知的感覺和刺激強度的關系，來調整電壓，使人的感覺始終保持一致。這里所說的已知的感覺和刺激強度的關系可以預先設定或者由實驗得出。

如圖2所示，為電壓調整電路。電壓調整的原理是：電壓調整通過改變ADJ端和GND端的電阻比來實現。輸出電壓由公式(1)決定，其中Rx為圖2中所示的ADJ端和GND之間的電阻值。