信号式电刺激治疗仪设计

　　0 引言

　　脑血管病是我国常见病、多发病，是引起我国人群疾病谱中最主要的致残因素之一。脑血管病导致患者肢体肌肉力量下降，如何增强肌力始终是一个康复治疗的重要 问题[1]。对于肌力在Ⅱ级及Ⅱ级以下患者，最常采用的康复治疗方法是低频电刺激疗法。肌肉电刺激的机理是通过电刺激的物理方法激发肌肉被动有节律收缩，从而改善肌肉血液循环及营养供应，促进神经兴奋性及传导功能恢复，可以提高肌肉和韧带张力、加快神经再生过程及运动功能恢复[2,3]。常用的低频脉冲电流能够刺激人体的感觉和运动神经，引起神经的兴奋反应而不会损伤神经。因此，在医学领域经常应用不同参数的低频脉冲电流刺激机体来治疗疾病。

　　但是，如仅仅用单向电刺激，缺少主动训练，肌力训练效果不佳。国产的被动型电刺激治疗仪在肌肉主动训练中效果不理想。国外的生物反馈治疗仪(如丹麦danmeter公司和加拿大thought公司的生物反馈治疗仪)，通过利用提取患者表面肌电信号参与控制输出刺激电流的大小，效果很好，但价钱昂贵，大部分国内医疗机构和患者承担不起[4,5]。针对上述情况，本文设计了一种新型信号式功能性电刺激治疗仪，通过声和光的指令提示患者进行功能电刺激治疗，让患者参与主动训练，可以更有效地加快患者康复的速度。本仪器体积小、携带方便、使用安全、造价低廉，特别适合于乡村社区卫生中心和经济不发达地区。

　　1 硬件系统设计

　　信号式功能性电刺激治疗仪主要由微处理器控制和存储单元、电源和升压电路、触摸式液晶显示屏电路、提示语音录放电路、输出电流检测和保护电路与刺激电极组成，其整体框架如图1所示。

　　1.1 控制和存储单元

　　控制器主要完成按键响应、参数显示和声光提示信号的输出，生成脉冲信号驱动脉冲变压器控制各通道刺激输出，根据实际检测刺激电流大小决定各刺激通道输出的通断。控制器采用 5 1 系列P80C552单片机，片上具有8路10位A/D转换，可以满足刺激电流检测的需要。

　　存储芯片采用 ATMEL 公司的E2PROM 芯片AT28C64，它通过MCU的P2和P0口和微处理器连接。除存储电刺激的运行程序外，存储芯片还存储了处方医生开具的7种治疗处方参数，并可存储医生在使用过程中根据患者实际病况设定的治疗处方参数。

　　1.2 电源和升压电路

　　本仪器由外接直流+9V供电，或由内部电池供电。为了提高录、放音的稳定性，确保ISD4002 语音芯片能正常工作(工作电压 2.7～3.3V)，采用1117S-3.3产生稳定的3.3V作为语音芯片ISD4002的工作电源;采用串联电源管理芯片 7805 产生稳定+5 V电源供给控制单元的MCU和其他工作电路。从MCU输出的脉冲经三极管功率放大后送到升压变压器产生约 60V 刺激电压，经刺激电极作用到患处。