CN111053971A - 控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪 - Google Patents

控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪，所述控制电刺激治疗仪的输出强度的控制方法包括：在第一时间段内采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号；对所述采集到的表面肌电信号进行放大、滤波及转换处理后，得到处理后的数字信号；接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；根据所述启动信号启动电刺激治疗仪、或在第二时间段内根据所述控制信号输出对应的输出强度。本发明提出的技术方案，通过采集的肌电信号控制电刺激治疗仪的启动或者控制电刺激治疗仪的输出强度，从而打破了传统的电刺激治疗方法都是根据预设的波形进行治疗的壁垒，使得波形输出变得多样化。

Description

控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪
技术领域
本发明涉及电刺激治疗仪技术领域，尤其涉及一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪。
背景技术
电刺激治疗是目前临床中常用的物理疗法，主要的疗效表现为促进神经***的康复。按照电脉冲的频率可分为低频脉冲电刺激疗法，中频脉冲电刺激疗法，高频脉冲电刺激疗法。其中功能性电刺激属于神经肌肉电刺激，失去神经控制的肌肉在低频脉冲电流刺激下进行收缩，实现肢体运动功能的替代与矫正。现有的功能性电刺激大多没有反馈功能，无法接受患者的主观运动要求，只能被动地训练。
然而，在临床中更好的推荐是按照患者的主动意愿来进行运动康复，因此需要在传统的电刺激康复疗法中加入肌电信号反馈，实时检测表面肌电来分析患者的主观康复意识，并及时提供电刺激治疗。
现有的电刺激治疗方法都是根据预设的波形进行治疗，波形的形式单一。
发明内容
本发明实施例提供一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法及电刺激治疗仪，可以按照患者的主动意愿来进行运动康复，因此需要在传统的电刺激康复疗法中加入肌电信号反馈，打破了电刺激治疗方法都是根据预设的波形进行治疗的壁垒，使得波形输出变得多样化。
本发明实施例第一方面提供了一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法，应用于电刺激治疗仪，所述电刺激治疗仪的输出强度的控制方法包括：
在第一时间段内采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号；
对所述采集到的表面肌电信号进行放大、滤波及转换处理后，得到处理后的数字信号；
接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；
根据所述启动信号启动电刺激治疗仪、或在第二时间段内根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
作为一种改进，所述采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号的步骤，具体包括：
将肌电信号采集器与目标对象的皮肤接触；
采集所述目标对象产生皮肤放松或者发生动作时的表面肌电信号。
作为一种改进，所述根据所述启动信号启动电刺激治疗仪的步骤，具体包括：
获取所述启动信号的数值；
判断所述启动信号的数值是否大于第一阈值；
当所述启动信号的数值大于第一阈值时，启动电刺激治疗仪、并在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽。
作为一种改进，所述根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值的步骤，具体包括：
所述电压调节单元接收所述控制信号；
所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值。
作为一种改进，所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值的步骤之后，所述控制电刺激治疗仪输出强度的方法还包括：
驱动单元与目标对象的皮肤相接触；
驱动单元接收所述电压调节单元产生的对应电压值；
驱动单元输出对应的电压值至目标对象的皮肤。
本发明实施例第二方面提供了一种电刺激治疗仪，所述电刺激治疗仪包括：
至少一个肌电信号采集器，每一个肌电信号采集器均用于与目标对象目标对象的皮肤接触、并在第一时间段内采集所述目标对象目标对象对应皮肤的表面肌电信号；
信号处理器，所述信号处理器分别与每一个肌电信号采集器电连接，并用于将每一个肌电信号采集器采集的表面肌电信号进行放大、滤波和转换后，得到处理后的数字信号；
控制器，所述控制器与所述信号处理器电连接，所述控制器接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；
输出电路，所述输出电路与所述控制器电连接；
所述启动信号用于使输出电路在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于在第二时间段内使输出电路产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；其中，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
作为一种改进，所述输出电路包括电压调节电路和驱动电路；
所述电压调节电路与所述控制器及驱动电路电连接；
所述启动信号用于驱动电压调节电路在第一预设时间内产生预设的电压值；其中，所述预设的电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于使电压调节电路产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；
所述驱动电路接收所述电压调节电路产生的对应的电压值或电流值、并将所述对应的电压值或电流值以单向波、双向波或交互波其中的一种形式输出。
作为一种改进，所述信号处理器包括放大单元、滤波单元及转换单元；
所述放大单元分别与所述滤波单元及所述至少一个肌电信号采集器电连接，所述放大单元用于对所述表面肌电信号进行放大；
所述滤波单元还与所述转换单元电连接，所述滤波单元用于对所述放大后的表面肌电信号进行过滤；
所述转换单元还与所述控制器电连接，所述转换单元用于将所述过滤后的表面肌电信号进行转换、并输出对应的数字信号。
作为一种改进，所述信号处理器还包括右腿驱动电路，所述放大单元包括第一放大单元和第二放大单元；
所述第一放大单元与所述右腿驱动电路及所述至少一个肌电信号采集器电连接；
所述右腿驱动电路还与所述第二放大单元电连接，所述右腿驱动电路用于提高信号噪声比；
所述第二放大单元还与所述滤波单元电连接。
作为一种改进，所述滤波单元包括一低通滤波器和一高通滤波器；
所述高通滤波器与所述第二放大单元及低通滤波器电连接，所述高通滤波器用于滤除基线漂移及抖动造成的噪声；
所述低通滤波器所述转换单元电连接，所述低通滤波器用来滤除电路引入的高频噪声。
本发明提出的技术方案，通过采集的肌电信号控制电刺激治疗仪的启动或者控制电刺激治疗仪的输出强度，从而打破了传统的电刺激治疗方法都是根据预设的波形进行治疗的壁垒，使得波形输出变得多样化。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明一实施例提出的一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提出的一种电刺激治疗仪的结构框图；
图3为本发明一实施例提出的一种电刺激治疗仪的信号处理器的结构框图。
图中：10、采集器；20、信号处理器；21、第一放大单元；22、滤波单元；23、转换单元；24、右腿驱动电路；25、第二放大单元；30、控制器；40、输出电路。
具体实施方式
电刺激治疗是目前临床中常用的物理疗法，主要的疗效表现为促进神经***的康复。按照电脉冲的频率可分为低频脉冲电刺激疗法，中频脉冲电刺激疗法，高频脉冲电刺激疗法。其中功能性电刺激属于神经肌肉电刺激，失去神经控制的肌肉在低频脉冲电流刺激下进行收缩，实现肢体运动功能的替代与矫正。现有的功能性电刺激大多没有反馈功能，无法接受患者的主观运动要求，只能被动地训练。
为了解决上述问题，本方案中，通过采集的肌电信号，然后将肌电信号转换为启动信号或者控制信号，启动信号控制电刺激治疗仪的启动；控制信号控制电刺激治疗仪的输出强度，从而按照使用者的主动意愿来选择电刺激治疗强度。
基于此，本实施例提供一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法和一种电刺激治疗仪，采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号；对所述采集的表面肌电信号进行放大、滤波及转换后，得到处理后的数字信号；接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；启动信号控制电刺激治疗仪的启动；控制信号控制电刺激治疗仪的输出强度，从而按照使用者的主动意愿来选择电刺激治疗强度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
请参阅图1，为实现上述目的，本发明提供一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法，所述电刺激治疗仪的输出强度的控制方法包括：
步骤S10：在第一时间段内采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号；具体地，所述采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号的步骤，具体包括：
步骤S11：将肌电信号采集器与目标对象的皮肤接触；
步骤S12：在第一时间段内，采集所述目标对象产生皮肤放松或者发生动作时的表面肌电信号；
步骤S20：对所述采集到的表面肌电信号进行放大、滤波及转换处理后，得到处理后的数字信号；
步骤S30：接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；
步骤S40：根据所述启动信号启动电刺激治疗仪、或在第二时间段内根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
应当指出的是，在同一时间点、所述采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号和根据所述控制信号输出对应的输出强度不同时工作；由于需要采集肌电信号进行反馈治疗，那么需要对肌电信号实时采集，并进行滤波预处理，找到动作起止点获取有效的肌电信号，判断有效信号的大小进行电刺激触发，并根据肌电值的大小输出相应大小的电刺激强度，另外，值得注意的是，为了避免肌电采集信号受到电刺激波形的干扰，需要严格控制采集信号和输出电刺激波形的时序，当肌电采集时不得有电刺激波形输出，而当电刺激波形输出时停止对肌电信号的采集。
具体地，所述根据所述启动信号启动电刺激治疗仪的步骤，具体包括：
步骤S41：获取所述启动信号的数值；
步骤S42：判断所述启动信号的数值是否大于第一阈值；
步骤S43：当所述启动信号的数值大于第一阈值时，启动电刺激治疗仪、并在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
具体地，所述根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值的步骤，具体包括：
步骤S401：所述电压调节单元接收所述控制信号；
步骤S402：所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值。
具体地，所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值的步骤之后，所述控制电刺激治疗仪输出强度的方法还包括：
步骤S403：驱动单元与目标对象的皮肤相接触；
步骤S404：驱动单元接收所述电压调节单元产生的对应电压值；
步骤S405：驱动单元输出对应的电压值至目标对象的皮肤。
请参看图2，为实现上述目的，本发明还提供一种电刺激治疗仪，所述电刺激治疗仪包括：
至少一个肌电信号采集器10，每一个肌电信号采集器10均用于与目标对象的皮肤接触、并在第一时间段内采集所述目标对象对应皮肤的表面肌电信号；
信号处理器20，所述信号处理器20分别与每一个肌电信号采集器10电连接，并用于将每一个肌电信号采集器10采集的表面肌电信号进行放大、滤波和转换后，得到处理后的数字信号；
控制器30，所述控制器30与所述信号处理器20电连接，所述控制器30接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；优选地，所述控制器30为PID(proportional–integral–derivative，比例-积分-微分)控制器。
输出电路40，所述输出电路40与所述控制器30电连接；
所述启动信号用于使输出电路40在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于在第二时间段内使输出电路40产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；其中，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
更为具体地是，所述输出电路40包括电压调节电路和驱动电路，优选地，所述电压调节电路为反激式变压器开关电源电路，所述驱动电路为H桥驱动电路；
所述电压调节电路与所述控制器30及驱动电路电连接；
所述启动信号用于驱动电压调节电路在第一预设时间内产生预设的电压值；其中，所述预设的电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于使电压调节电路产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；
所述驱动电路接收所述电压调节电路产生对应的电压值或电流值、并将所述对应的电压值或电流值以单向波、双向波或交互波其中的一种形式输出。
请参阅图3，更为具体地是，所述信号处理器20包括放大单元、滤波单元22及转换单元23；
所述放大单元分别与所述滤波单元22及所述至少一个肌电信号采集器10电连接，所述放大单元用于对所述表面肌电信号进行放大；
所述滤波单元22还与所述转换单元23电连接，所述滤波单元22用于对所述放大后的表面肌电信号进行过滤；
所述转换单元23还与所述控制器30电连接，所述转换单元23用于将所述过滤后的表面肌电信号进行转换、并输出对应的数字信号。
更为具体地是，所述信号处理器20还包括右腿驱动电路24，所述放大单元包括第一放大单元21和第二放大单元25；在一实施例中，第一放大单元21采用以仪表放大器为核心的放大电路，所述第一放大单元21包括AD8220芯片，第一放大单元21的放大倍数为101.03倍；第二放大单元25的放大倍数为3.94倍；
所述第一放大单元21与所述右腿驱动电路24及所述至少一个肌电信号采集器10电连接；
所述右腿驱动电路24还与所述第二放大单元25电连接，所述右腿驱动电路24用于提高信号噪声比；
所述第二放大单元25还与所述滤波单元22电连接。
更为具体地，所述滤波单元22包括一低通滤波器和一高通滤波器；
所述高通滤波器与所述第二放大单元25及低通滤波器电连接，所述高通滤波器用于滤除基线漂移及抖动造成的噪声；
所述低通滤波器所述转换单元23电连接，所述低通滤波器用来滤除电路引入的高频噪声，所述高通滤波器的截止频率设置为10kHz，所述通滤波器的截止频率设置为1kHz。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制电刺激治疗仪输出强度的方法，其特征在于：所述电刺激治疗仪的输出强度的控制方法包括：
在第一时间段内采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号；
对所述采集到的表面肌电信号进行放大、滤波及转换处理后，得到处理后的数字信号；
接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；
根据所述启动信号启动电刺激治疗仪、或在第二时间段内根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
2.如权利要求1所述的控制电刺激治疗仪输出强度的方法，其特征在于：所述采集目标对象对应皮肤的表面肌电信号的步骤，具体包括：
将肌电信号采集器与目标对象的皮肤接触；
采集所述目标对象产生皮肤放松或者发生动作时的表面肌电信号。
3.如权利要求2所述的控制电刺激治疗仪输出强度的方法，其特征在于：所述根据所述启动信号启动电刺激治疗仪的步骤，具体包括：
获取所述启动信号的数值；
判断所述启动信号的数值是否大于第一阈值；
当所述启动信号的数值大于第一阈值时，启动电刺激治疗仪、并在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽。
4.如权利要求2所述的控制电刺激治疗仪输出强度的方法，其特征在于：所述根据所述控制信号输出对应的输出强度；其中，所述输出强度包括电压值或电流值的步骤，具体包括：
所述电压调节单元接收所述控制信号；
所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值。
5.如权利要求4所述的控制电刺激治疗仪输出强度的方法，其特征在于：所述电压调节单元产生与所述控制信号对应的电压值的步骤之后，所述控制电刺激治疗仪输出强度的方法还包括：
驱动单元与目标对象的皮肤相接触；
驱动单元接收所述电压调节单元产生的对应电压值；
驱动单元输出对应的电压值至目标对象的皮肤。
6.一种电刺激治疗仪，其特征在于：所述电刺激治疗仪包括：
至少一个肌电信号采集器，每一个肌电信号采集器均用于与目标对象目标对象的皮肤接触、并在第一时间段内采集所述目标对象目标对象对应皮肤的表面肌电信号；
信号处理器，所述信号处理器分别与每一个肌电信号采集器电连接，并用于将每一个肌电信号采集器采集的表面肌电信号进行放大、滤波和转换后，得到处理后的数字信号；
控制器，所述控制器与所述信号处理器电连接，所述控制器接收所述处理后的数字信号、并将所述处理后的数字信号转换为启动信号或控制信号；
输出电路，所述输出电路与所述控制器电连接；
所述启动信号用于使输出电路在第一预设时间内输出预设周期性电压值；其中，所述预设周期性电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于在第二时间段内使输出电路产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；其中，所述第一时间段和所述第二时间段之间相互不重合。
7.如权利要求6所述的电刺激治疗仪，其特征在于：所述输出电路包括电压调节电路和驱动电路；
所述电压调节电路与所述控制器及驱动电路电连接；
所述启动信号用于驱动电压调节电路在第一预设时间内产生预设的电压值；其中，所述预设的电压值为定时器预设的波形频率及脉宽；
所述控制信号用于使电压调节电路产生与所述控制信号对应的电压值或电流值；
所述驱动电路接收所述电压调节电路产生的对应的电压值或电流值、并将所述对应的电压值或电流值以单向波、双向波或交互波其中的一种形式输出。
8.如权利要求7所述的电刺激治疗仪，其特征在于：所述信号处理器包括放大单元、滤波单元及转换单元；
所述放大单元分别与所述滤波单元及所述至少一个肌电信号采集器电连接，所述放大单元用于对所述表面肌电信号进行放大；
所述滤波单元还与所述转换单元电连接，所述滤波单元用于对所述放大后的表面肌电信号进行过滤；
所述转换单元还与所述控制器电连接，所述转换单元用于将所述过滤后的表面肌电信号进行转换、并输出对应的数字信号。
9.如权利要求8所述的电刺激治疗仪，其特征在于：所述信号处理器还包括右腿驱动电路，所述放大单元包括第一放大单元和第二放大单元；
所述第一放大单元与所述右腿驱动电路及所述至少一个肌电信号采集器电连接；
所述右腿驱动电路还与所述第二放大单元电连接，所述右腿驱动电路用于提高信号噪声比；
所述第二放大单元还与所述滤波单元电连接。
10.如权利要求9所述的电刺激治疗仪，其特征在于：所述滤波单元包括一低通滤波器和一高通滤波器；
所述高通滤波器与所述第二放大单元及低通滤波器电连接，所述高通滤波器用于滤除基线漂移及抖动造成的噪声；
所述低通滤波器所述转换单元电连接，所述低通滤波器用来滤除电路引入的高频噪声。
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