專利名稱：多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械，尤其涉及一種幫助神經系統疾病特別是腦血管疾病引起的功能性障礙患者康復的多功能神經系統電刺激儀。
背景技術：
神經系統疾病特別是腦血管疾病是我國的常見病，公知的電刺激儀器利用周期性函數形式波形以及波形直接放大輸出等治療技術，來刺激腦部局部，可増加缺血以及改善局部血流量，改善腦部血液循環，具有防止缺血半暗區神經元的繼發性和遲發性損害，縮小梗死面積的功效。但是，目前公知的電刺激儀器一般不能對輸出的電流進行調制或者調制的方法存在諸多缺陷，不能分離治療閾值與疼痛閾值，容易產生機體適應性，讓患者有強烈的刺痛感，治療效果也不理想。腦血管疾病是我國的常見病，在生存的患者中約有80%遺留不同程度的功能障 礙，其中包括吞咽言語功能障礙、肢體運動功能障礙，傳統的電刺激儀增強肌力，已有相關專利。如專利200510065043. 9給出了ー種功能電刺激系統及其方法，專利02830155. 2設計了ー種便攜式電刺激治療裝置，但這些專利都只注重單一功能固定的被動電刺激，缺乏診斷反饋并且不可隨機調節，達不到理想的療效。2008年出版的《2008中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集(I )))中刊登了一篇《基于MSP430的無極性恒流電刺激器的設計》的論文，介紹了ー種無極性恒流電刺激器的具體設計電路及設計方法，采用MSP430為微控制器，輸出各種信號調幅的無極性指數脈沖。這種基于MSP430的無極性恒流電刺激器采用晶體管和放大器構成電路進行波形調制，這種調制方法存在調制簡單、不能有效分離治療閾與疼痛閾、波形不能與神經系統相吻合的缺點。2007年《生命科學儀器》第5卷7月刊上發表了ー篇《基于生物反饋的神經康復治療儀研制》的論文，詳細論述了ー套基于生物反饋的神經康復治療儀的硬件和軟件設計方法，它將采集的患者肌電信號反饋回治療儀，動態設定閥值，控制電刺激輸出。但這種基于生物反饋的神經康復治療還是局限于電刺激療法，手段単一，不能進行電磁雙療，也不能根據反饋的信號自動選擇磁療或電療。

發明內容
本發明就是為了克服上述問題，提供一種調制方法獨特、具有反饋調節、多種治療手段的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，它首先采用特定電流刺激人體，再根據反饋的信號檢測出它們的閾值，然后自動選擇治療手段電和磁，并采用獨特的調制電流技術，有效分離治療閾值與疼痛閾值，具有機體適應性、可調性、療效突出等優點。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，包括電源管理単元、微處理器、觸摸屏單元，其特征在于它還包括電治療單元、磁治療単元、音樂治療単元和反饋信號単元，上述単元均與微處理器相連。
所述的電治療單元，包括電治療單片機、信號發生器、信號處理電路、調制模塊、恒流源模塊、刺激電極，所述的調制模塊由放大電路、濾波電路、調制芯片、基準電壓電路構成，其中所述放大電路的輸入端與所述信號處理電路相連，用來對處理后的電流信號進行放大；所述濾波電路與所述的放大電路輸出端相連，用來對放大后的電流信號進行濾波；所述的調制芯片輸入端與所述的濾波電路的輸出端、電刺激單片機的輸出端相連，所調制芯片的輸出端與所述的恒流源模塊相連，用來對電流信號進行調制；所述的基準電壓電路與所述的濾波電路和所述的調制芯片輸入端相連，用來保證調制芯片的工作電壓和調制電流信號的極性。進ー步的，所述的放大電路包括放大運算器U104A、電阻R109、放大運算器U105A、電阻Rl 10，所述的濾波電路由Rl 12和Cl 12組成，所述的基準電壓電路由Rl 13、Rl 14組成，所述的調制芯片由非門74LS04構成。所述的磁治療單元，包括磁治療單片機、磁場發生器和磁療極，所述磁治療單片機用來控制磁場發生器產生磁場的強度、方向，所述磁場發生器用來產生磁場，所述磁療極用來接觸和治療疾病部位。 進ー步的，所述磁場發生器由ー組豎直銅線圈構成，每個豎直銅線圈中設有導磁硅鋼片，所有豎直銅線圈呈圓形排列，可以按照磁治療單片機的控制自動調節磁場的強度、方向。所述的音樂治療單元，包括存儲模塊、音樂播放模塊和語音呼叫模塊，存儲模塊錄制有300多種不同類型的催眠歌曲和語音，用來配合電磁治療提高治療適應性，音樂播放模塊用來播放音樂，語音呼叫模塊用于患者來呼叫護理人員。所述的反饋信號単元，包括感應器、反饋信號模塊，感應器的輸出端連接在反饋信號模塊的輸入端，反饋信號模塊的輸出端與微處理器相連，所述的反饋信號模塊包括信號提取電路、高速數字信號處理器、可控增益放大器和自動控制電路。本發明多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀有以下的優點和特點(1)首先采用特定電流刺激人體，再根據反饋的信號檢測出它們的閾值，然后自動選擇電的多種治療處方和磁的多種處方。達到了智能化治療，大大的提高了治療效果。(2)結合了電和磁兩種物理因子，根據患者不同的癥狀診斷結果而可得出相應的人體神經傳導電流和磁運轉方式。(3)電刺激的電流經過調制模塊調制合成處理后，使電刺激時攝入靜電為零，起到神經纖維去極化作用，可降低治療引起的不良化學反應，保證刺激波形與人體生物波形吻合，與人體神經傳導生理電波形接近，分離治療閾值與疼痛閾值，很好的改善血液流量，而且患者無刺痛感。(4)磁治療單片機控制每個銅線圈內的電流大小、流向、充電時間，從而改變銅線圈所產生磁場的強度、方向、開關，使合成磁場的磁力線疏密、形狀、方向發生改變，既可以合成方向和強度不變的恒磁場，也可以合成不斷旋轉的轉動磁場，還可以合成方向和強度按周期變化的交變磁場，根據患者反饋的信號選擇最佳治療方案和最佳治療方式。采用本發明的磁場發生器，治療手段更加豐富，磁場控制更加方便，治療效果更好。(5)本發明除了根據機器診斷結果來治療外，可通過診斷結果提供的特征值給治療師根據患者的實際情況，通過觸摸屏人機交互界面進行調整。在治療過程中可隨機調整頻率，比率。刺激比率的改變大大的增強控制精度、靈活性，從而增強治療效果。(6)本發明增加了音樂治療単元，可根據診斷結果選擇相應的催眠歌曲，在治療過程中舒緩神經，增強了療效。音樂治療單元還包括有語音呼叫模塊，語音呼叫模塊的輸出端、護理室的語音廣播輸入端分別與AVR單片機控制相連，可用來提醒護理人員或進行緊急呼叫。


圖I是本發明的方框圖 。圖2是本發明的原理圖。圖3是本發明電治療単元的調制模塊方框圖。圖4是本發明電治療單元的調制模塊電路圖。圖5是本發明磁治療単元的磁場發生器結構示意圖。圖6是本發明反饋信號単元的方框圖。附圖中，Iー銅線圈，2—導磁硅鋼片，3—安裝板。
具體實施例方式神經系統疾病特別是腦血管疾病是我國的常見病，目前電刺激治療儀作為ー種康復醫療器械，其使用已經相當普遍。但是，根據調查研究，公知的電刺激儀器利用周期性函數形式波形以及波形直接放大輸出如三角波、鋸齒波、方波等治療技術，來刺激腦部局部，可増加缺血以及改善局部血流量，改善腦部血液循環，具有防止缺血半暗區神經元的繼發性和遲發性損害，縮小梗死面積的功效。但是目前該技術仍存在諸多缺陷，主要表現在不能分離治療閾值與疼痛閾值，并且容易產生機體適應性，讓患者有強烈的刺痛感。本發明的目的，就是首先通過特定電流刺激人體，檢測出它們的閾值，根據檢測結果自動選擇治療的物理因子電和磁，并采用調制合成的電流技術，有效分離治療閾值與疼痛閾值，解決機體適應性問題，大大提高療效的ー種電刺激治療儀。如圖I所示，本發明ー種多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，包括電源管理單元、微處理器、觸摸屏單元，其特征在于它還包括電治療単元、磁治療単元、音樂治療単元和反饋信號単元，上述単元均與微處理器相連。電源管理單元將外接市電源轉換為各単元與電路所需要的電壓等級并輸出到各用電單元；微處理器的多個輸出端分別連接電治療單元、磁治療単元、音樂治療単元和反饋信號単元、觸摸屏單元，用來控制和管理整個系統協調工作。如圖2所示，所述的電治療單元，包括電治療單片機、信號發生器、信號處理電路、調制模塊、恒流源模塊、刺激電極，信號發生器與電治療單片機、信號處理電路連接，調制模塊與信號處理電路、電治療單片機連接，還連接恒流源的輸入端，刺激電極連接在壓控恒流源的輸出端。如圖3所示，本發明的創新點之ー在調制模塊，所述的調制模塊由放大電路、濾波電路、調制芯片、基準電壓電路構成，其中所述放大電路的輸入端與所述信號處理電路相連，用來對處理后的電流信號進行放大；所述濾波電路與所述的放大電路輸出端相連，用來對放大后的電流信號進行濾波；所述的調制芯片輸入端與所述的濾波電路的輸出端、電刺激單片機的輸出端相連，所調制芯片的輸出端與所述的恒流源模塊相連，用來對電流信號進行調制；所述的基準電壓電路與所述的濾波電路和所述的調制芯片輸入端相連，用來保證調制芯片的工作電壓和調制電流信號的極性。如圖4所示，所述的放大電路包括放大運算器U104A、電阻R109、放大運算器U104B、電阻Rl 10，所述的濾波電路由Rl 12和Cl 12組成，所述的基準電壓電路由Rl 13、R114組成，所述的調制芯片由非門74LS04構成。所述調制模塊的具體結構及運行原理如下運算放大器U104A輸入端連接2的n次方處理電路，將處理后各種不同的波形以及頻段的電流放大，在第I腳輸出，經過R109與運算放大器U104B第6腳輸入端相連，經運算放大器U104B再 次放大后在第7腳輸出。其中電阻R109、電阻Rlll必須選取1%精度的電阻以符合非門74LS04的阻抗匹配。運算放大器U104A第7腳輸出電壓與運算放大器U104B第I腳輸出電壓關系如以下公式
權利要求
1.多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，包括電源管理単元、微處理器、觸摸屏單元，其特征在于它還包括電治療單元、磁治療單元、音樂治療單元和反饋信號單元，上述單元均與微處理器相連。
2.根據權利要求I所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的電治療單元，包括電治療單片機、信號發生器、信號處理電路、調制模塊、恒流源模塊、刺激電極。
3.根據權利要求2所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的調制模塊由放大電路、濾波電路、調制芯片、基準電壓電路構成，其中 所述放大電路的輸入端與所述信號處理電路相連，用來對處理后的電流信號進行放大； 所述濾波電路與所述的放大電路輸出端相連，用來對放大后的電流信號進行濾波； 所述的調制芯片輸入端與所述的濾波電路的輸出端、電刺激單片機的輸出端相連，所調制芯片的輸出端與所述的恒流源模塊相連，用來對電流信號進行調制； 所述的基準電壓電路與所述的濾波電路和所述的調制芯片輸入端相連，用來保證調制芯片的工作電壓和調制電流信號的極性。
4.根據權利要求3所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的放大電路包括放大運算器U104A、電阻R109、放大運算器U105A、電阻Rl 10，所述的濾波電路由Rl 12和Cl 12組成，所述的基準電壓電路由Rl 13、Rl 14組成，所述的調制芯片由非門74LS04 構成。
5.根據權利要求I所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的磁治療單元，包括磁治療單片機、磁場發生器和磁療極，所述磁治療單片機用來控制磁場發生器產生磁場的強度、方向，所述磁場發生器用來產生磁場，所述磁療極用來接觸和治療疾病部位。
6.根據權利要求5所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的磁場發生器由多個銅線圈構成，每個銅線圈中間設有硅鋼片。
7.根據權利要求I所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的音樂治療単元，包括存儲模塊、音樂播放模塊和語音呼叫模塊，存儲模塊錄制有300多種不同類型的催眠歌曲和語音，用來配合電磁治療提高治療適應性，音樂播放模塊用來播放音樂，語音呼叫模塊用于患者來呼叫護理人員。
8.根據權利要求I所述的多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀，其特征在于所述的反饋信號単元，包括感應器、反饋信號模塊，感應器的輸出端連接在反饋信號模塊的輸入端，反饋信號模塊的輸出端與微處理器相連，所述的反饋信號模塊包括信號提取電路、高速數字信號處理器、可控增益放大器和自動控制電路。
全文摘要
本發明涉及一種醫療器械，尤其涉及一種多功能吞咽言語治療的神經系統電刺激儀。它包括電源管理單元、微處理器、觸摸屏單元，其特征在于它還包括電治療單元、磁治療單元、音樂治療單元和反饋信號單元，上述單元均與微處理器相連。所述的電治療單元，包括電治療單片機、信號發生器、信號處理電路、調制模塊、恒流源模塊、刺激電極，所述的磁治療單元，包括磁治療單片機、磁場發生器和磁療極，所述的磁場發生器由多個銅線圈構成，每個銅線圈中間設有導磁硅鋼片。本發明采用特定電流刺激人體，再根據反饋的信號檢測出它們的閾值，然后自動選擇治療手段電和磁，并采用獨特的調制電流技術，有效分離治療閾值與疼痛閾值，具有機體適應性、可調性、療效突出等優點。
文檔編號A61N2/04GK102772856SQ20121023132
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者肖社明 申請人:長沙華力生物科技有限公司