[发明专利]基于肢域网的功能性仿生电刺激系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗康复器械技术领域的装置，具体是一种基于肢域网的功能性仿生电刺激系统。

背景技术

功能性电刺激(Functional stimulation system)是一种对由中风、脊髓损伤、头部受伤等造成的神经逻辑功能缺失进行恢复和再造的康复技术。FES主要是利用程控的低值电流代替受损神经系统的电信号，完成对器官和肌肉的控制。现在主要的电刺激系统分为两种：植入式和表面式电刺激系统。这两种电刺激系统都有各自缺点。植入式电刺激系统需要体积笨重的无线能量传输系统，这极大的限制了植入式电刺激系统在实际中应用。而且植入式电刺激系统相对于人体的肌肉位置总在变化，极大的削弱了刺激的效果。现有的表面式电刺激系统主要采用中央集中的系统结构，即用一个微控制器同时控制系统中所有的电极进行电刺激。这种系统结构控制结构单一，几乎没有可扩展性，往往只能用于科学研究，缺少真正的实用价值。

经过对现有技术的检索发现，GRASS TECHNOLOGIES公司的S88系列表面刺激器和BION全植入式电刺激系统。S88系列的刺激器是一种双通道的表面刺激器，其参数主要：刺激脉冲宽度为10μs-99s，刺激脉冲幅值最高为25V，刺激脉冲频率最高为1000hz。

但是该现有两种系统都存在明显的不足。首先S88系列刺激器不能进行较大的电流刺激，这样就在运动能力恢复方面应用受到了很大的限制，对于运动障碍严重的患者的康复效果大大下降。其次使用S88系列的刺激器进行恒流电刺激时，需要体积庞大的隔离器，这样就很大程度上限制了其在病人日常生活中使用。最后S88的只有两个刺激通道。在人体上肢运动中至少需要对病人的三对对抗肌精心电刺激，这样一台S88就不能满足要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于肢域网的功能性仿生电刺激系统，克服全植入和表面系统的缺点，具有灵活的系统结构，系统在理论上可以无限制的扩展以适用各种复杂的实际应用。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：位于体内的分布式电刺激节点，位于体外的主控器、分布式总线、能量信号传输节点以及理疗辅助计算机，其中：分布式总线分别与能量信号传输节点、主控器和分布式电刺激节点相连接并传输电刺激控制信息，能量信号传输节点将来自主控器发出的电刺激控制信息进行处理和调制，理疗辅助计算机与主控器相连接并通过无线的传送的方式传输治疗方案。

所述的分布式电刺激节点包括：能量信息传输单元、微控制器、刺激脉冲产生器、监控电路、通信处理单元、数字模拟转化器、直流升压电路和电源单元，其中：能量信息传输单元与位于体外的能量信号传输节点相连并通过无线方式接收分布式电刺激节点工作所需要的电能和控制信息，能量信息传输单元和电源单元相连并传送分布式电刺激节点工作所需的电能，能量信息传输单元与通信处理单元相连接并传输主控器发出的分布式电刺激节点的控制信号，通信处理单元与微控制器线连接并传输经过处理的分布式电刺激节点的控制信号，微控制器与数字模拟转化器相连接并将刺激方式传送到刺激脉冲产生器，数字模拟转化器与刺激脉冲产生器相连并传输刺激方式对应的刺激电流参数，电源单元与直流升压单元相连接并将电源供应产生的低电压转换成需要的高电压，直流升压单元与刺激脉冲产生器相连接以提供刺激脉冲产生器所需要的高电压，监控电路与刺激脉冲产生器相连并实时接收刺激效果信息。

所述的主控器包括：智能处理单元、通信控制单元和显示处理单元，其中：通行控制单元把与分布式总线相连并传输与系统的运行相关的控制与状态信号，智能处理单元与通信控制单元相连接接收系统状态信息、进行智能计算产生出刺激参数并发出控制信号，显示处理单元与智能处理单元相连接并显示系统运行状态和刺激参数。

所述的能量信号传输节点包括：能量传送单元和信息传输单元，其中：能量传送单元与能量信息传输单元的能量信息传输单元相连并以无线的方式传输分布式电刺激节点工作的电能，信息传输单元与能量信息传输单元相连传送分布式电刺激节点控制信号。

附图说明

图1分布式FES电刺激系统结构图。

图2为主控单元结构图。

图3为分布式刺激单元的内部结构图。

图4为分布式FES电刺激系统工作的运行时序。

图5为分布式FES系统的在人体上的应用示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。