一种可穿戴式低频脉冲治疗设备及其控制方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种可穿戴式低频脉冲治疗设备及其控制方法。

背景技术：

低频脉冲可以用于肌肉疲劳和疼痛的治疗，采用TENS(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulatior)疗法(经皮神经电刺激疗法)能够有效缓解人体肌肉的疲劳和疼痛。

现有的低频脉冲治疗仪大都采用传统的手提式或手持式，使用时并不方便，并且没有无线通信接口，不支持外部设备的直接控制。另外，现有的低频脉冲治疗仪也没有考虑到对治疗结果的评价，无法得知治疗前后的肌肉缓解程度以及治疗方案的合理性。

技术实现要素：

针对现有低频脉冲治疗仪中的不足，本发明的目的在于提供一种可穿戴式低频脉冲治疗设备及其控制方法，其支持外部设备的直接控制，能够有效评价治疗结果，并且携带和使用方便。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种可穿戴式低频脉冲治疗设备，所述可穿戴式低频脉冲治疗设备包括控制模块以及与所述控制模块连接的电极片，其中，所述控制模块包括：控制器；脉冲电路，其通过所述电极片向要治疗的部位输出脉冲；肌电信号采集电路，其通过所述电极片从要治疗的部位采集肌电信号；以及六轴加速度传感器，其测量要治疗的部位的运动状态；所述控制器对所述脉冲电路输出的脉冲进行控制，并对所述肌电信号采集电路采集的肌电信号以及所述六轴加速度传感器测量的测量值进行处理。

进一步地，所述控制模块还包括无线通信模块，所述无线通信模块与外部设备进行通信。

进一步地，所述控制模块中的控制器与所述无线通信模块一体化，所述无线通信模块是蓝牙通信模块。

进一步地，所述电极片的正面布置有用于采集肌电信号的触点和用于发射脉冲的触点，并且所述电极片的背面包括用于采集肌电信号的区域和用于发射脉冲的区域，所述用于采集肌电信号的触点对应于所述用于采集肌电信号的区域，所述用于发射脉冲的触点对应于所述用于发射脉冲的区域，其中，所述脉冲电路通过所述用于发射脉冲的触点以及所述用于发射脉冲的区域向要治疗的部位输出脉冲，并且其中，所述肌电信号采集电路通过所述用于采集肌电信号的触点以及所述用于采集肌电信号的区域从要治疗的部位采集肌电信号。

进一步地，所述电极片覆盖有电极片保护膜，并且所述电极片为PET电极片，所述用于采集肌电信号的触点和所述用于发射脉冲的触点为纽扣式连接器触点，所述用于采集肌电信号的区域和所述用于发射脉冲的区域上布置有医学导电凝胶。

进一步地，所述脉冲电路发射频率在2-160Hz范围内，脉冲宽度在9-350us之间的双向方波电波。

进一步地，所述肌电信号采集电路包括肌电信号采集传感器、模数转换器以及放大电路，其中，所述肌电信号采集传感器收集肌电信号；所述模数转换器将收集到的肌电信号转换为数字信号；所述放大电路对转换后的数字信号进行调整、放大以及滤波处理。

进一步地，所述控制模块的侧边设有第一按键和第二按键，通过第一按键和第二按键分别控制开机和关机，并且调节脉冲强度。

进一步地，所述控制模块配设有指示所述可穿戴式低频脉冲治疗设备的状态的指示灯。

一种可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制方法，所述可穿戴式低频脉冲治疗设备包括控制模块以及与所述控制模块连接的电极片，其中，所述控制方法包括：所述控制模块通过所述电极片向要治疗的部位输出脉冲；所述控制模块通过所述电极片从要治疗的部位采集肌电信号；以及所述控制模块测量要治疗的部位的运动状态；所述控制模块对所输出的脉冲进行控制，并对采集到的肌电信号以及测量的测量值进行处理。

本发明的有益效果在于：

本发明采用了可穿戴式结构，携带和使用时非常方便；并且具有蓝牙等无线传输通道，可以通过手机等外部设备进行操控；此外，本发明还引入了肌电信号传感器和六轴加速度传感器，可以通过采集多维数据来评价低频脉冲的治疗结果，进而给使用者提供更好的治疗方案。

附图说明

图1A为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的整体示意图；

图1B为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的正视图；

图1C为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的侧视图；

图2为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的结构框图；

图3为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的整体示意图；

图4为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的正视图；

图5为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的侧视图；

图6为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的俯视图；

图7为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的后视图；

图8为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的电极片的正面示意图；

图9为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的电极片的背面示意图。

其中，附图标记如下：

1 控制模块；

2 电极片；

3 电极片保护膜；

4 第一按键；

5 第二按键。

具体实施方式

下面，参照附图，通过具体实施例对本发明做进一步地详细说明。以下实施例仅是示例性的，并且决不旨在限制本发明。

图1A至图1C为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的整体示意图、正视图及侧视图。本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备可以用作智能缓痛贴。

如图1A所示，本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备包括控制模块1和电极片2，控制模块1与电极片2例如通过纽扣式的形式连接。

图2为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的结构框图。如图2所示，所述控制模块1包括控制器101、脉冲电路102、肌电信号采集电路103、六轴加速度传感器104，上述各部件通过总线105连接。所述电极片2覆盖有电极片保护膜3。

此外，图3至图7分别示出了本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的控制模块的整体示意图、正视图、侧视图、俯视图和后视图。

优选地，本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备中的控制模块1还可以包括无线通信模块，所述无线通信模块可以是蓝牙通信模块。

所述控制器101整体地控制本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备。具体而言，所述控制器101控制脉冲电路102输出相应的治疗脉冲，并对肌电信号采集电路103和六轴加速度传感器104采集到的信号进行处理，根据控制器101的处理结果可以对治疗结果进行评价。另外，所述控制器101可以与所述无线通信模块一体化，例如控制器101可以采用低功耗内核和蓝牙一体化的CPU，通过蓝牙通信来实现无线通信。由此，经由无线通信通道，可以通过外部设备来对本发明的设备进行操控。例如，可以在诸如手机等的便携式终端中安装相应的APP，通过APP来对本发明的设备进行控制，例如控制设备所发射的脉冲的频率、宽度及波形等。

所述脉冲电路102发射频率在2-160Hz范围内，脉冲宽度在9-350us之间的双向方波电波。一定的低频脉冲电刺激，可以激活脑内的吗啡多肽能神经元，引起内源性吗啡样多肽的释放而产生镇痛效果。

所述肌电信号采集电路103通过电极片1采集待治疗部位的肌电信号，并将处理后的肌电信号输出到控制器101。所述肌电信号采集电路103包括肌电信号采集传感器、模数转换器以及放大电路。所述肌电信号采集传感器收集肌电信号，具体地，收集人体皮肤表面的肌电静息电压。由于人体皮肤表面的肌电静息电压十分微弱，为uV级别，此信号为模拟信号，所以需要转换为数字信号才能作为控制器101可处理的信号和数据。所述模数转换器将收集到的肌电信号转换为数字信号，具体地，可采用高速模拟信号转数字信号芯片(例如AD8221)。所述放大电路对数字信号进行调整、放大以及滤波处理。肌电信号的大小取决于所测量的肌肉的活动量。根据肌肉的活动量的大小即可评价治疗前后的肌肉缓解程度。

所述六轴加速度传感器104测量要治疗的部位的运动状态，例如可以测量肌肉在三维笛卡尔坐标系中的三个轴(即，X轴、Y轴、Z轴)上的加速度和角速度，并且将测量到的测量值输出到控制器101。加速度和角速度一方面可以表征人体动态动作和行为随时间变化的速度和空间运动轨迹，另一方面可以表征人体静态行为和动作相对于参考平面的角度倾斜程度。通过用户在同一个示范动作下测量疲劳状态下的动作的速率和角度，以与标准无疲劳疼痛状态下的动作的速率和角度的数值进行比较，来判断治疗前后的改善情况。

如图8和图9所示，分别为本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备的电极片2的正面示意图和背面示意图。电极片2的正面(与控制模块1连接的面)布置有采集肌电信号的触点和发射脉冲的触点，并且电极片2的背面(与要治疗部位接触的面)包括采集肌电信号的区域和发射脉冲的区域，采集肌电信号的触点对应于采集肌电信号的区域，发射脉冲的触点对应于发射脉冲的区域，采集肌电信号的区域和发射脉冲的区域上布置有医学导电凝胶。在本实施例中，所述电极片2为长方形的4触点PET电极片，具体如图8所示，在电极片2中，电极片2的正面布置有2个采集肌电信号的触点A和B，为纽扣式连接器触点，这两个触点对应于图9中的两块圆形的医学导电凝胶，使用时医学导电凝胶与人体皮肤贴合，此区域用于采集肌电信号；电极片2的正面还布置有2个发射脉冲的触点C和D，为纽扣式连接器触点，这两个触点对应于图9中的两块带圆角的方形的医学导电凝胶，使用时医学导电凝胶与人体皮肤贴合，此区域为用于发射脉冲的区域并且所覆盖的肌肉面积为有效治疗面积。其中，采集肌电信号的触点和发射脉冲的触点，以及采集肌电信号的区域和发射脉冲的区域不限于上面具体描述的数量，并且可以是其他数量。电极片2具有极小的导电电阻，导电性能良好，并且能够更好地贴合人体皮肤和肌肉纹理，确保本发明的设备与人体的贴合性，进而更有效的进行治疗和采集信号。

具体来说，其中，所述脉冲电路102通过发射脉冲的触点以及发射脉冲的区域向要治疗的部位输出脉冲，并且其中，所述肌电信号采集电路103通过采集肌电信号的触点以及采集肌电信号的区域从要治疗的部位采集肌电信号。

另外，如图1A和图5所示，所述控制模块1的侧边还可以设有第一按键4和第二按键5，通过第一按键4和第二按键5分别控制开机和关机，并且调节脉冲强度。

另外，如图6所示，所述控制模块1还可配设有指示灯，以指示可穿戴式低频脉冲治疗设备的各个状态。例如，当开机时，指示灯可以点亮；当缓减肌肉疼痛时，指示灯可以频闪；当关机时，指示灯可以关闭。

综上可知，本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备体积超小和功耗超低，便携性和可操作性优越，可广泛用于缓减肌肉疲劳和肌肉疼痛。

本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备在使用时：

第一，撕下电极片保护膜3，将可穿戴式低频脉冲治疗设备贴于要治疗的部位；

第二，长按第一按键4开机，当本发明的设备处于开机状态时，打开外部设备(如手机等便携式终端)中安装的APP，设备会自动通过无线通信模块与外部设备建立连接，处于通过外部设备来进行控制的状态；

第三，通过APP自动或手动控制脉冲发射的强度，持续20～30分钟；在此期间，控制器101控制脉冲电路102输出相应的脉冲；肌电信号采集电路103采集肌电信号，并将处理后的肌电信号输出到控制器101；六轴加速度传感器104测量肌肉在三维笛卡尔坐标系中的三个轴上的加速度和角速度，并且将测量到的测量值输出到控制器101；控制器101对接收到的信号进行处理，用于后续评价；

第四，使用完毕，将可穿戴式低频脉冲治疗设备关机。

另外，本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备也可以不连接外部设备，而直接通过第一按键4和第二按键5对脉冲强度进行增大和减弱的调节。

在使用过程中，通过采集到的数据可以有效评价治疗前后的肌肉缓解程度以及治疗方案的合理性。

本发明的可穿戴式低频脉冲治疗设备在对治疗结果进行评价时：当肌肉收缩产生长度的缩短和张力的增加时，神经肌肉通过运动单元的募集以及运动单元的发放率调制这两种机制进行控制。肌细胞在静息环境时保持相对稳定状态，其静息电位约为10-100uV，此时称为极化状态。当肌细胞受刺激产生兴奋时，该细胞膜静息电位受到附近钠钾离子的跨膜运动影响造成离子变化，产生终板电位。通过肌电信号采集电路103采集肌电信号，其表现肌肉兴奋的强度，也就是终板电位的幅度，进而来判别肌肉在疲劳疼痛状态和治疗后放松两种状态下的发力程度，作为评价治疗结果的依据之一。又根据六轴加速度传感器104通过动作识别，即运动状态的测量，计算使用者在疲劳疼痛和放松两种状态下做同一示范动作下的动作速率和动作幅度，来辅助肌电信号一起判断治疗结果。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。