[發明專利]治療膝骨關節炎及軟骨損傷的低頻脈沖電磁儀及系統

在審

• 申請號: 201611158500.3
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106581861A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 何成奇;朱思憶;王德麾;姜俊良;張黎明
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61N2/04
• 分類號: A61N2/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 吳中偉

技術領域

本發明涉及一種治療儀器，具體涉及治療膝骨關節炎及軟骨損傷的低頻脈沖電磁儀及系統。

背景技術

骨關節炎是一種以關節軟骨退行性變和繼發性骨質增生為特性的慢性關節疾病。好發于負重較大的關節，其中以膝關節最為常見。膝骨關節炎主要以滑膜炎癥、軟骨退行性變及軟骨下骨重建為主要病理特征，因其發病后具有高致殘率與高死亡率，給整個社會帶來沉重的社會經濟學負擔。盡管，治療膝骨關節炎的方式較多，但非侵入性的治療儀器卻較為少見。

目前，大部分低頻脈沖電磁治療儀主要被用于骨折的愈合、疼痛、炎癥控制、骨質疏松、卒中后的吞咽障礙等疾病，且大量用于基礎研究的治療儀也被研發出來用于上述疾病的研究。低頻脈沖電磁場用于膝骨關節炎的治療被認為是該研究領域的新方向，根據本研究中心的動物的體內與體外研究顯示，低頻脈沖電磁場對軟骨細胞具有明顯的促增殖、增加細胞外基質合成等療效，同時有助于顯著降低軟骨細胞周圍炎癥刺激的療效。

然而，目前用于治療膝骨關節炎的低頻脈沖電磁儀尚未被完全開發出。目前市場上主流治療膝骨關節炎的磁學治療儀主要利用電刺激配合靜態磁場的方式，該裝置主要由電極貼、磁場線圈及信號發生器三部分組成，根據人類膝關節的模型數據，確定最終輸出的電流與電壓(5.6V_p-p±10％的電壓的60kHz頻率電信號)，最終生成特定數值的磁場強度與密度(8mV/cm，8μA/cm2)。

由于現有技術中的電信號發生器固定了輸出電信號頻率、電壓及電流大小，因此，其均勻磁場范圍較窄。然而，電信號發生對于治療磁場極為關鍵，電信號的電流方向、波形、頻率、電流與電壓等關鍵參數不同組合對治療不同物種、個體、膝關節尺寸、軟骨形態的療效是動態變化的，現有技術雖然對不同物種、尺寸的膝關節進行了參數放大，但缺乏精準與動態調節機制，最佳的輸出信號發生器與參數設置不具有說服力。同時，現有技術需要通過多種重復設備完成治療，治療計量與劑量的評估數學計算模型落后且不準確，無精準的調控設備對設備進行數控與校準。

綜上，現有技術中治療膝骨關節炎的設備具有以下缺陷：

信號發生模式單一、參數可調范圍窄、產生磁場均勻程度誤差大、治療劑量與計量不精準、單一設備適用個體局限、制作與開發成本高、結構復雜與重復、人機交互與程度為零、缺乏針對不同物種、人種、組織類型的治療參數數據庫，進而缺失根據參數數據庫所產生的特異性動態最佳參數動態調控與反饋機制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出一種治療膝骨關節炎及軟骨損傷的低頻脈沖電磁儀及系統，解決現有技術中治療膝骨關節炎的設備存在的信號發生模式單一、參數可調范圍窄、產生磁場均勻程度誤差大、治療劑量與計量不精準、設備結構復雜、成本高、缺乏動態調節機制的問題。

一方面，本發明實施例方案提供了一種治療膝骨關節炎及軟骨損傷的低頻脈沖電磁儀，其包括控制器、電流信號發生器、電磁線圈、升降平臺、三維掃描儀、磁場強度測量儀；

所述電流信號發生器、升降平臺、三維掃描儀、磁場強度測量儀均與所述控制器相連；

所述電流信號發生器與電磁線圈相連；

所述三維掃描儀對患者膝部進行高度測量或三維掃描，確定患部的形狀和空間位置數據，并將數據傳輸給控制器；

所述控制器利用該數據計算升降平臺移動方向和距離，從而控制升降平臺將患者的患部移動到磁場最強區域；

所述電流信號發生器在控制器的控制下產生相應波形磁場驅動電流，用以驅動電磁線圈；

所述電磁線圈將驅動電流轉換為電磁場對患者的患部進行電磁治療；

所述磁場強度測量儀實時檢測當前真實磁場強度并反饋給控制器；

所述控制器將當前真實磁場強度與預設值進行比較從而控制電流信號發生器調整電流大小，實現閉環負反饋控制。

作為進一步優化，所述控制器為嵌入式計算機。

作為進一步優化，所述電流信號發生器包括固態繼電器模塊和方波信號發生模塊；所述方波信號發生模塊用于產生方波電流并通過固態繼電器模塊輸出到電磁線圈。

作為進一步優化，所述方波電流頻率在0-300HZ內可調，占空比在20％-80％間任意可調。

作為進一步優化，所述電流信號發生器包括非方波信號發生模塊、音頻接口和功率放大器；所述非方波信號發生模塊用于產生峰值、頻率、相位可調的正弦波電流或者產生多個不同峰值、頻率、相位正弦波疊加的波形電流，并通過嵌入式計算機的音頻接口輸入到功率放大器中進行功率放大，功率放大后的電流信號輸入到電磁線圈。