[发明专利]一种自适应控制的皮肤表面电刺激装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及康复医学工程领域，特别是一种利用电刺激信号进行人体康复治疗的装置及方法。

背景技术

通过向人体皮肤表面的目标区域或者深层组织释放不同特性的电脉冲，可以使人获得不同的刺激感觉，可以减缓人的疼痛，也可以代替传统针灸起到治疗疾病的作用。为了让使用者感觉到相对恒定的刺激强度，需要开发一种既能够感知皮肤特性，也能够输出适当刺激信号的装置，以便于体表电刺激方式在日常生活中的使用。

目前主要有两种电刺激方式：经皮电刺激、体表电刺激。经皮电刺激是指将针状电极刺过皮肤，直接刺激人的深层肌肉组织、神经以及其他组织。体表电刺激是指为置于皮肤表面的电极施加电脉冲，直接刺激人体表的皮肤和肌肉群等组织。由于经皮电刺激需要将针状电极刺过皮肤，使用时会令人感觉不舒服，实际使用不便。而体表电刺激使用时只需将电刺激电极贴在体表，因此使用方便。

由于出汗等原因，人体皮肤阻抗会发生变化，如果刺激电压不能自动变化的话，将导致流入体内的电能的变化，从而使人感受到的刺激强度发生变化。因此，根据这种刺激强度变化进行自适应的电刺激强度的调整，是本发明亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有产品中存在的技术问题，本发明提出了一种自适应控制的皮肤表面电刺激装置及方法，通过感知人体皮肤特性，根据人体肌肉特性实现自动调整皮肤刺激电压，在人体皮肤阻抗发生变化情况下，仍能自适应地调整皮肤表面的电刺激强度，在康复治疗中让人感受到的刺激强度保持不变。

本发明提出了一种自适应控制的皮肤表面电刺激装置，通过刺激电极作用于体表皮肤，其特征在于，所述电刺激装置包括：电压调整电路、电脉冲生成电路、刺激电极、电流测量电路、皮肤阻抗计算单元；

所述电压调整电路和所述电脉冲生成电路输入端相连；所述电脉冲生成电路输出端和所述刺激电极输入端相连；所述刺激电极的输出端与所述电流测量电路的输入端相连，同时该输出端作用于体表皮肤；所述电流测量电路的输出端和所述皮肤阻抗计算单元的输入端相连，同时其输出端与所述电压调整电路相连。

本发明还提出了一种自适应控制的皮肤表面电刺激方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

通过手工调整刺激电路的电压初值刺激人体；

电流测量电路检测到输入人体的电流；

利用此时的电压和电流计算出皮肤的阻抗；

根据感觉和刺激强度的关系，自动调整电压，使人的感觉始终保持一致；

所述数字电位器通过数字信号控制，用于改变REG LR12的ADJ端和GND端的电阻比，来实现只要将ADJ端的电压进行调整，就可以调整输出端的电压，从而实现自动调压。

本发明与现有技术相比，该系统采用体表电刺激方式，使用时只需将电刺激电极贴在体表，不需要将针状电极刺入人体，没有痛苦，因此使用方便；电流测量电路达到降噪并正确取得有效的电流值，在复杂的实际应用条件下，可以实现电刺激的自适应控制，控制精度高。

附图说明

图1为本发明的自适应控制的皮肤表面电刺激装置的整体结构图；

图2为本发明的自适应控制的皮肤表面电刺激装置的电压调整电路图；

图3为本发明的自适应控制的皮肤表面电刺激装置的电流测量电路图；

图4为本发明的自适应控制的皮肤表面电刺激装置的电脉冲生成电路的H桥电路。

具体实施方式

图1是该电刺激系统的整体结构图，该电刺激电路由电压调整电路、电脉冲生成电路、刺激电极、电流测量电路、皮肤阻抗计算单元构成。

该电刺激系统使用的时候通过手工调整刺激电路的电压初值，之后电刺激系统根据皮肤阻抗变化，自动调整刺激脉冲的电压幅值；

电流反馈功能由电压调整电路，电流测量电路以及皮肤阻抗计算单元实现：用设定的某一个电压初值来刺激人体，此时流入人体的电流会被电流测量电路检测到(电流强度由电压表示出来)，利用此时的电压和电流就可以算出皮肤的阻抗，根据已知的感觉和刺激强度的关系，来调整电压，使人的感觉始终保持一致。这里所说的已知的感觉和刺激强度的关系可以预先设定或者由实验得出。

如图2所示，为电压调整电路。电压调整的原理是：电压调整通过改变ADJ端和GND端的电阻比来实现。输出电压由公式(1)决定，其中Rx为图2中所示的ADJ端和GND之间的电阻值。