便携式尿失禁电刺激治疗仪的研制

　　1. 电刺激治疗机理

　　尿失禁是困扰广大中老年妇女的常见疾病之一,临床表现为尿液间断性或持续性不由自主地从尿道流出。由于遗尿, 身上有异味, 不仅限制了社交活动, 也限制了体育活动和体力劳动, 严重影响了患者的生活质量, 而且给患者心理造成了巨大的压力。

　　目前, 治疗尿失禁的方法有手术治疗、药物治疗、行为疗法、功能性电刺激治疗等。手术治疗具有彻底、见效快的优点, 但手术是一种创伤性治疗方式, 费用也较高; 药物治疗的缺点是因服用药物本身而引起的不良反应; 行为治疗需要在专业医师的指导下才能获得较好的效果; 而功能性电刺激治疗具有简单易操作的特点, 患者可以在家中完成, 免除去医院的麻烦。

　　功能性电刺激的治疗作用主要体现在重建脏器的功能上。近年来, 功能性电刺激在治疗尿失禁和盆底器官脱垂时应用比较广泛, 但机制尚不完全明了。对尿失禁的治疗可能从两方面发挥作用。一是刺激尿道外括约肌收缩, 通过神经回路进一步增强尿道括约肌收缩,加强控尿能力; 二是刺激神经和肌肉, 通过形成冲动,兴奋交感通路并抑制副交感通路、抑制膀胱收缩和降低膀胱收缩能力。国内外文献报道, 采用电刺激治疗女性尿失禁的有效率在 60%～80%之间。本文设计的是一款用于尿失禁的电刺激治疗仪,它采用电池供电, 具有结构简单、功耗低、体积小的特点, 便于患者在家中使用。限于文章篇幅, 将重点介绍升压电路和电刺激电路的设计, 而对单片机控制电路、LCD 显示驱动电路及键盘电路将不作深入探讨。

　　2. 硬件设计

　　治疗仪以单片机为核心进行控制, 单片机采用C8051F020 混和信号 ISP FLASH 微控制器。该器件是完全集成的混和信号系统级 MCU 芯片, 具有高速的8051 内核、64 个数字 I/O 引脚、两个 12 位 DAC、4K 片内 RAM、内置 64K FLASH 存贮器等, 它具有功耗低、功能强的特点。整个硬件部分包括电源电路、升压电路、单片机控制电路、LCD 显示驱动电路、键盘电路、刺激输出电路及治疗电极等构成, 如图 1 所示。

　　2.1 单片机控制电路

　　控制器主要完成以下任务: (1) 按键响应和显示信号输出, 实现人机交互; (2) 参数调节及显示刷新, 操作者可通过键盘调节电刺激的参数 ( 包括刺激脉冲的频率和脉宽) 和治疗时间, 并可以保存设定的治疗方案和调出原有的治疗方案。

　　2.2 升压电路

　　为了做到体积小巧, 本治疗仪采用 4 节干电池供电, 由于治疗时需要+60V 的脉冲高压, 设计时采用DC- to- DC 变换器件直接从 6V 逆变得到+60V 的供电电压。DC 变换器件选用 LM2577ADJ 单片集成电路, 它具有以下特点: