一種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于傳統醫學、康復醫學和電子科學的交叉領域，涉及一種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置。
【背景技術】
[0002]近十年以來，發明人研究與神經信號再生和功能重建的微電子神經橋，形成了通過橋接中斷的神經通道來實現肢體神經功能再生的目標。在ZL 200510135541.6的發明專利中，提出了 “微電子系統輔助神經信道功能恢復方法及其裝置”，用于受損脊髓神經的信道橋接、信號再生和功能重建。這種方法的特點是以微電子方法去恢復受損神經束或神經纖維的功能，其缺點是需要手術將微電子系統植入體內，對身體有創傷。
[0003]因此，近五年來，發明人進一步將“微電子神經橋”發明專利思想擴展為神經到肌肉與肌肉到肌肉的應用場景，形成了“微電子肌電橋”的癱瘓肢體運動功能重建方法與裝置。在專利號為201210342507.6的專利中，公開了一種“基于肌電信號通信機理的癱瘓肢體功能重建方法及其裝置”，該裝置利用體表電極采集健康肢體的體表肌電動作電位信號，通過放大與處理，將其施加到貼于癱瘓肢體的體表電極，實現癱瘓肢體在健康肢體帶動下的協調運動，從而實現癱瘓肢體功能重建的現場效果。該發明解決了“微電子神經橋”方案中神經信號探測電極與相關電路和功能電刺激電路與電極雙重有創植入的問題，但存在著體表功能電刺激電壓幅度高(數十伏)的問題。

【發明內容】

[0004]發明目的:針對上述現有技術，提出一種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置，解決體表功能電刺激電壓幅度高的問題。
[0005]技術方案:一種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置，包括體表探測電極、信號處理電路、通信信道、激勵信號生成電路以及植入式刺激電極電路;所述體表探測電極用于采集健康肢體運動時相應采集點的體表肌電動作電位信號并發送至信號處理電路;所述信號處理電路用于對所述體表肌電動作電位信號進行處理，得到多路神經或肌電特征信號；所述通信信道用于將所述多路神經或肌電特征信號發送至激勵信號生成電路;所述激勵信號生成電路用于對所述多路神經或肌電特征信號進行處理，生成與所述體表肌電動作電位信號對應的刺激電壓脈沖信號后發送到所述植入式刺激電極電路；
[0006]其中，所述激勵信號生成電路包括作為電路輸出端的第一耦合線圈；所述植入式刺激電極電路包括依次順序連接的第二耦合線圈、幅度檢波電路和一對微電極;所述第一耦合線圈和第二耦合線圈之間為電磁耦合。
[0007]進一步的，還包括肌電信號記錄與編程重播功能的裝置;所述肌電信號記錄與編程重播功能的裝置包括電位信號輸入接口電路、信號存儲記錄模塊、編程重播模塊以及編程重播信號輸出接口電路;所述電位信號輸入接口電路的輸入端連接所述體表探測電極，用于接收從健康肢體檢測得到的體表肌電動作電位信號，并將所述體表肌電動作電位信號存儲在所述信號存儲記錄模塊；
[0008]所述編程重播模塊能夠根據用戶設定，從所述信號存儲記錄模塊讀取體表肌電動作電位信號，并對所述體表肌電動作電位信號進行編程重播處理后，經所述編程重播信號輸出接口電路輸出刺激電壓脈沖信號;所述編程重播處理包括對所述體表肌電動作電位信號進行調用、剪輯、時域壓縮或時域擴展的處理。
[0009]進一步的，所述編程重播模塊包括依次連接的用戶操作接口、控制電路以及信號處理模塊;所述用戶操作接口用于提供用戶進行操作指令和參數的輸入;所述控制電路用于根據所述操作指令和參數來控制所述信號處理模塊對體表肌電動作電位信號進行所述編程重播處理；
[0010]所述信號處理模塊包括識別操作指令和參數子模塊以及播放并保存文件子模塊，還包括分別連接所述識別操作指令和參數子模塊的輸出端以及播放并保存文件子模塊的輸入端的調用存儲文件子模塊、剪輯文件子模塊、時域壓縮文件子模塊、時域擴展文件子模塊;其中，所述識別操作指令和參數子模塊用于接收所述控制電路發出的操作指令和參數信號，并進行識別處理;所述調用存儲文件子模塊用于直接調用所述體表肌電動作電位信號后發送至所述播放并保存文件子模塊;所述剪輯文件子模塊用于調用并對所述體表肌電動作電位信號進行剪輯處理后發送至所述播放并保存文件子模塊;所述時域壓縮文件子模塊用于調用并對所述體表肌電動作電位信號進行時域下參數N倍壓縮后發送至所述播放并保存文件子模塊;所述時域擴展文件子模塊用于調用并對所述體表肌電動作電位信號進行時域下參數M倍擴展后發送至所述播放并保存文件子模塊;所述播放并保存文件子模塊用于將接收到的信號發送至所述編程重播信號輸出接口電路。
[0011]進一步的，所述信號處理電路包括依次順序連接的信號放大電路、濾波電路、信號模式識別和信源判定電路。
[0012]進一步的，所述通信信道包括順序連接的載波調制電路、無線發射電路、無線接收電路和信號解調電路。
[0013]進一步的，所述體表探測電極為邊長I?3厘米的正方形或半徑I?3厘米的圓形探測電極。
[0014]進一步的，所述刺激電極電路包括植入式神經電極，植入式神經電極為平行針式或卡膚式。
[0015]有益效果:本實用新型的種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置，采用體表探測電極在健康肢體相應位點處采集運動時的體表肌電動作電位信號，經由信號處理電路進行放大和濾波等處理后，利用脈沖幅度調制技術調制到高頻載波上，調制后的高頻信號施加到一只體外線圈上，產生高頻電磁場，耦合到體內植入式電極的線圈上，感生出高頻電壓，經幅度檢波后，形成刺激電壓脈沖，施加到與受控神經束相接觸的體內電極上，在神經束內激發出動作電位，實現癱瘓肢體的運動。本實用新型采用體表電極貼敷在健康肢體上獲取運動相關肌電信號，具有非侵入的優點，而采用體內植入式電極進行功能電刺激，具有刺激電壓低，控制靈敏度高和選擇性強的優點。可用于因腦卒中、脊髓損傷和各類傷病造成的癱瘓病人肢體動作調控等場合。
[0016]通過在裝置中加入肌電信號記錄與編程重播功能的裝置后，本實用新型裝置適用對象可以是沒有健康側肢體四肢癱瘓患者或在不需要健康肢體現場帶動情況下，仍可以使癱瘓肢體完成重復特定功能運動的目的。
【附圖說明】
[0017]圖1為植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置的結構示意圖；
[0018]圖2為編程重播模塊的結構示意圖；
[0019]圖3為信號處理模塊的結構示意圖；
[0020]圖4為信號存儲記錄模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。
[0022]如圖1所示，一種植入式電刺激肢體運動功能的調控裝置，包括體表探測電極1、信號處理電路2、通信信道3、激勵信號生成電路4、植入式刺激電極電路5以及肌電信號記錄與編程重播功能的裝置6。體表探測電極I用于采集健康肢體運動時相應采集點的體表肌電動作電位信號并發送至信號處理電路2。信號處理電路2用于對體表肌電動作電位信號進行處理，得到多路神經或肌電特征信號。通信信道3用于將多路神經或肌電特征信號發送至激勵信號生成電路4。激勵信號生成電路4用于對多路神經或肌電特征信號進行處理，生成與體表肌電動作電位信號對應的刺激電壓脈沖信號后發送到所述植入式刺激電極電路5。
[0023]本實用新型裝置可以做成穿戴式，其中體表探測電極I為邊長I?3厘米的正方形或半徑I?3厘米的圓形探測電極。刺激電極電路5包括植入式神經電極，植入式神經電極為平行針式或卡膚式。使用時，首先通過體表探測電極I采集健康肢體運動時相應位置點的體表肌電動作電位信號，采集到的信號發送至信號處理電路2。信號處理電路2包括依次順序連接的信號放大電路、濾波電路、信號模式識別和信源判定電路。信號處理電路2對體表肌肉動作電位信號進行放大、濾波、模式識別和信源判定處理后，得到可獨立或協調控制的多路神經或肌電特征信號。通信信道3包括順序連接的載波調制電路、無線發射電路、無線接收電路和信號解調電路。載波調制電路用于將信號處理電路2發出的多路神經或肌電特征信號調制到高頻載波上，得到高頻載波信號。高頻載波信號通過發射天線發射出去，位于受控肢體上的無線接收電路接收到高頻載波信號后，經信號解調電路解調，還原出神經或肌電特征信號。激勵信號生成電路4包括第一耦合線圈；植入式刺激電極電路5包括依次順序連接的第二耦合線圈、幅度檢波電路和一對微電極，幅度檢波電路由半導體二極管與電阻電容構成。激勵信號生成電路4將還原出的神經或肌電特征信號通過脈沖幅度調制技術調制到高頻載波上，生成與體表肌電動作電位信號對應的刺激電壓脈沖信號，然后通過第一耦合線圈和第二耦合線圈之間的電磁耦合作用發送至植入式刺激電極電路5的幅度檢波電路。幅度檢波電路對接收到的信號進行幅度檢波后分離出刺激電壓脈沖信號，通過刺激電極刺激神經束相