[发明专利]一种可穿戴功能性电刺激系统及其电刺激方法

说明书

本发明实施例公开了一种可穿戴功能性电刺激系统及其电刺激方法，采用患腿股直肌的肌肉电信号作为控制开关来开启功能性电刺激，以正常腿迈步与患腿迈步时的肌肉电信号对比来实时调节电刺激的脉冲强度，从而输出更加贴合步态过程以及更适合患者生理特性的电脉冲刺激，有效辅助足下垂患者的行走。解决了传统功能性电刺激仪的电刺激开启时机不恰当、输出强度单一、按键调节盲目的缺点，使得患者步态更加贴合正常人水平。而且多点分布的肌肉电采集模块采用无线通信，使得穿戴安装更加方便。

技术领域

本发明实施例涉及生物医学技术领域，具体涉及一种可穿戴功能性电刺激系统及其电刺激方法。

背景技术

利用一定强度的低频脉冲电流来刺激一组或多组肌肉的功能性电刺激技术已经成为治疗中风性足下垂疾病最常见的方案。患者因偏瘫而受损的胫骨前肌等肌肉在适当电脉冲的刺激下可以发生相应收缩，进而带动脚尖的屈曲，以达到正常人行走时的步态。可这种符合于患者的生理特性，且能引起适当收缩的电脉冲信号却很难控制。

常见的下肢功能性电刺激系统通常只输出固定强度的电脉冲，或者通过手动按键来调节脉冲电压的幅值。固定强度的电脉冲会使患者因刺激强度单一而过早的产生肌肉疲劳，从而使得长时间佩戴后效果不明显。而手动按键调节强度会造成一定程度的盲目性，更有甚者，可能会因强度过大而造成肌肉的损伤。因此，根据患者自身特性而实时地调节功能性电刺激系统的输出强度就显得尤为重要。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种可穿戴功能性电刺激系统，以解决传统的功能性电刺激系统存在的仅能以固定电脉冲强度输出，需要手动机械按键调节强度输出等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种可穿戴功能性电刺激系统，所述系统包括多点式分布的肌肉电信号采集模块、功能性电刺激模块、微处理器主机以及WiFi模块；

所述肌肉电信号采集模块用于采集患患腿胫骨前肌电信号和正常腿胫骨前肌电信号，并能将采集到的肌肉电信号通过WiFi模块发送给微处理器主机，所述微处理器主机用于根据患腿胫骨前肌电信号和正常腿胫骨前肌电信号的对比结果实时调节功能性电刺激输出的电脉冲强度，所述功能性电刺激模块用于对患腿胫骨前肌输出电脉冲刺激信号。

进一步地，所述肌肉电信号采集模块还用于采集患腿股直肌电信号，所述微处理器主机还用于根据获取的患腿股直肌电信号来控制功能性电刺激的开启和关闭。

进一步地，所述系统还包括微处理器从机，用于采集患腿股直肌电信号、正常腿胫骨前肌电信号的肌肉电信号采集模块连接微处理器从机，所述微处理器从机通过WiFi模块连接微处理器主机，用于采集患腿胫骨前肌电信号的肌肉电信号采集模块连接所述微处理器主机。

进一步地，所述WiFi模块包括WiFi模块主机和WiFi模块从机，所述微处理器从机连接WiFi模块从机，所述WiFi模块主机连接所述微处理器主机，所述WiFi模块主机和WiFi模块从机通过WiFi连接。

进一步地，所述肌肉电信号采集模块包括差分运放电路、滤波电路、积分电路以及运算放大电路，该模块的差分输入端分别接到肌肉的中央，参考端接到肌肉的旁边，差分运放电路输出后的信号经过滤波、积分和运算放大后传输到微处理器的采集端口。

进一步地，所述功能性电刺激模块包括升压电路和全桥控制电路，升压电路在PWM波的驱动下实现电感的充放电，进而使电压得到提升，升压电路的电压输出与PWM波的占空比相关，通过比较患腿胫骨前肌和正常腿胫骨前肌的表面肌肉电信号来得出PWM波的相应占空比，进而得出适合于患者当前时刻步态的刺激电压幅值；全桥控制电路将其他两路PWM波转换成双相的脉冲方波，并配合升压部分所输出的电压，得到适合于当前时刻步态的电刺激脉冲。

进一步地，所述微处理器主机、微处理器从机采用STM32F103C8T6型芯片。