專利名稱：訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)低頻電肌刺激服裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請的領(lǐng)域是航天員在持續(xù)時間不同的外空航行期間使用的訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)設(shè)備或者受肌肉虛弱和/或工作能力低下困擾的患者的康復(fù)治療使用的訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)從根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例如RU2254272、US4051848、RU2007146197已知了用于解決人類 緩解和適應(yīng)失重的問題的航天員服裝的不同結(jié)構(gòu)。但是這些結(jié)構(gòu)沒有任何一種能令人完全滿意。根據(jù)例如，E.Vizleb 在書“人體生理學(xué)(Human physio logy )^1996, V. 2, Ch. 20, p. 498-565中的“血管系統(tǒng)的功能(Functions of vascular system)”已知了要在外空航行中使用的補償性的服裝。但是這些服裝不提供對源于失重的航天員身體的代償失調(diào)(decompensation)的足夠快的適應(yīng)和長期保護。目前使用的一種預(yù)防失重對人體的負(fù)面影響的方法，其包括在身體的下部應(yīng)用負(fù)壓力和通過電刺激脈沖裝置進行下肢的用藥牽引(dosed tractions)。該方法的缺點是刺激事實上僅作為保持在疼痛臨界值以下的張力的狀態(tài)的過程來執(zhí)行。因此，本解決方案提出精細(xì)調(diào)整肌刺激應(yīng)用。通過本申請可以發(fā)現(xiàn)提供下肢和背部肌肉的獨立電肌刺激(electromyostimulate)是有利的。發(fā)明概述本發(fā)明的主要目的是開發(fā)為有效地對人體肌肉進行電肌刺激而設(shè)計的訓(xùn)練/醫(yī)
學(xué)設(shè)備。 通過具有在所附權(quán)利要求中闡明的技術(shù)特性的設(shè)備來達到該目的。本發(fā)明背后的第一個設(shè)想是以由人穿著的服裝的形式來實現(xiàn)該設(shè)備。本發(fā)明背后的第二個設(shè)想是使用通常在從IHz到150Hz范圍內(nèi)的低頻。本發(fā)明背后的第三個設(shè)想是提供獨立的肌肉刺激，特別是對背部肌肉和下肢肌肉、和/或右側(cè)肌肉和左側(cè)肌肉、和/或單一肌肉或者肌肉群進行肌肉刺激。本發(fā)明背后的第四個設(shè)想是使用兩個電肌刺激器，即電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備。本發(fā)明背后的第五個設(shè)想是為人體提供帶有所述發(fā)生設(shè)備或者每個發(fā)生設(shè)備的集成式固定系統(tǒng)的服裝。本發(fā)明背后的第六個設(shè)想是提供帶有用于將電肌刺激信號應(yīng)用到人體的集成式電觸點的服裝。有益地，所有的這些設(shè)想在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中被實現(xiàn)；不排斥其它設(shè)想和技術(shù)特征。穿著根據(jù)本發(fā)明的服裝的人將受到電肌刺激治療；每次治療由關(guān)于某個時間量將電肌刺激信號循環(huán)應(yīng)用到人體組成；這些信號可以在治療期間變化(例如，第一信號將被應(yīng)用到右肢下部肌肉，而隨后被應(yīng)用到左肢下部肌肉)；在例如一個小時、或者一個白天、或者一個星期、或者一個月期間可以進行一次或者多次治療；通常來說由醫(yī)生來決定對人的治療。附圖
簡述根據(jù)以下連同附圖一起考慮的詳細(xì)描述，連同本發(fā)明的技術(shù)特性和優(yōu)勢一起，本發(fā)明可以被更好地理解，其中圖I是本發(fā)明的實施方式的方框圖，圖2是示出將圖I的實施方式的電肌刺激器與個人計算機相連接的可能性的方框圖，以及
圖3以前視圖(左側(cè)圖像)和后視圖(右側(cè)圖像)示意性地示出到身體的可能的電連接。以下描述并不被認(rèn)為是限制的，這特別是因為其僅涉及到本發(fā)明的特定的(即使有利的)實施方式。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，服裝形式的訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)低頻電肌刺激設(shè)備包括至少一個但是優(yōu)選為兩個的電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備-在下文中，它們中的每一個還將被稱為“電肌刺激器”或者“EMS-LF”；電肌刺激器可以并行工作，即同時工作，并且它們被放入服裝固定系統(tǒng)的保持元件中，因此使得它們可以位于人體右側(cè)和左側(cè)(通常地且有益地，一個在右側(cè)，一個在左側(cè))；電肌刺激器直接連接到引向服裝電極的服裝的電纜，因此使得電肌刺激信號可以從電肌刺激器開始通過電纜和結(jié)束在位于一些肌肉或者多組肌肉上的并且與這些肌肉接觸的電極；將產(chǎn)生電肌刺激信號進行同步；通常地，為了這類同步性在接通后將兩個電肌刺激器連接；通常地，主電肌刺激器位于身體右側(cè)；存在至少調(diào)整電肌刺激信號幅度的可能性；另外地且有益地，存在通過例如，串行通訊接口例如RS-232接口，將多種信息從一個或者任意一個或者兩個電肌刺激器傳輸和存儲到PC[個人計算機]的可能性；要傳輸?shù)男畔⒖梢杂捎脩魜磉x擇，例如由航天員、或者由患者、或者更通常地由醫(yī)生來選擇，所述信息可以對應(yīng)于人的治療的電肌刺激信號的參數(shù)值(例如，幅度)，和/或?qū)?yīng)于人的治療的日期和時間，和/或?qū)?yīng)于接受治療的人的個人信息。根據(jù)本發(fā)明的服裝有益地配有可以被放置在電肌刺激器內(nèi)部的、由供電電池制成的自主電源，以這種方式，治療可以在任意地方和任意時間實現(xiàn)。另外地且更有益地，提供了為這些電池充電的智能充電器。因為其提供的最大治療/使用時段的持續(xù)時間是6個小時，則服裝相應(yīng)地在結(jié)構(gòu)上被設(shè)計；例如，電肌刺激器在6個小時的操作后自動地關(guān)掉，選擇電肌刺激器的電池以使得其能夠持續(xù)6個小時(或者更多)，選擇電肌刺激器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲容量以使得其能夠存儲對應(yīng)于6個小時(或者更多)治療/使用時段的信息(在這之后，所有信息可以被傳輸?shù)絇C，從而使得被釋放的存儲容量將被用于進一步的存儲)。根據(jù)本發(fā)明的服裝允許實現(xiàn)背部肌肉和下肢肌肉、右側(cè)肌肉和左側(cè)肌肉的獨立的刺激；有益地，其提供單一肌肉或者肌肉群的獨立的刺激；以這種方式，治療可以根據(jù)任意個人的需要來定制。根據(jù)本發(fā)明的服裝有益地配有用于潤濕電肌刺激電極的潤濕設(shè)備；以這種方式，即使在兩個連續(xù)的治療之間經(jīng)過了很長時間，和/或如果接受治療的人不在治療環(huán)境(例如診所)內(nèi)而是可能在住宅或者辦公室中的任意地方，在電極和身體之間的電接觸仍然總是非常好的。本發(fā)明的一個非常重要的方面是電肌刺激系統(tǒng)采用服裝的樣式，其可以由患者攜帶；即使在診所外和在白天或者夜晚的任意時間，治療仍可以根據(jù)最好的治療策略，避免任意其它限制進行重復(fù)；考慮到這一點，身體上的固定系統(tǒng)、薄織物式的電極、長持續(xù)時間電池、用于電極的潤濕設(shè)備扮演非常重要的角色。本發(fā)明的另一個重要的方面是治療的啟動可以是自動的，即通過其內(nèi)部電路和/或外部探測器的裝置由刺激器來觸發(fā)、或者通過用戶來觸發(fā)、或者通過兩者的組合來觸發(fā)。因為明確的是，治療，即在治療時段期間信號的生成，受到刺激器的完全控制。在下文中，提供包括低頻電肌刺激器或者EMS-LF的服裝及其部件的特定的實施例的詳細(xì)描述；將具體參考到圖I、圖2、圖3。 圖I的方框圖示出服裝的兩個電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備EMS-LF-I和EMS-LF-2 ;它們中任意一個在圖2中都被標(biāo)注為EMS-LF。設(shè)備EMS-LF-I和EMS-LF-2被放置在服裝的固定系統(tǒng)FIX的保持元件HE中，因此使得它們可以位于人體PE的右側(cè)和左側(cè)(參見圖3)。設(shè)備EMS-LF-I和EMS-LF-2被直接連接到引向服裝的電極EPS的服裝的電纜；提供成對的電極是為了讓在這些電極之間的電流流動通過人的身體，特別是肌肉。在圖3中，提供了按從EP-Ol到EP-Il來標(biāo)記的i^一對電極電極EP-Ol用于刺激左腿的上半部分的前部肌肉、電極EP-02用于刺激左腿的下半部分的前部肌肉、電極EP-03用于刺激右腿的上半部分的前部肌肉、電極EP-04用于刺激右腿的下半部分的前部肌肉、電極EP-05用于刺激右腿的上半部分(右側(cè)大腿)的后部肌肉、電極EP-06用于刺激右腿的下半部分(右側(cè)小腿)的后部肌肉、電極EP-07用于刺激左腿的上半部分(左側(cè)大腿)的后部肌肉、電極EP-08用于刺激左腿的下半部分(左側(cè)小腿)的后部肌肉、電極EP-09用于刺激右側(cè)肩胛的肌肉、電極EP-10用于刺激左側(cè)肩胛的肌肉、電極EP-II用于刺激腰部肌肉。在這些圖的實施例中，設(shè)備EMS-LF-I驅(qū)動一個在下肢上的電極EP-Ol、EP-02、EP-07、EP-08，而設(shè)備EMS-LF-2驅(qū)動在其它下肢上的電極EP-03、EP-04、EP-05、EP-06、以及那些在背部上的電極EP-09、EP-10、EP-Il0圖2示出了將圖I的設(shè)備EMS-LF-I和EMS-LF-2中的任意一個連接到個人計算機PC用于將數(shù)據(jù)從通常標(biāo)記為EMS-LF的設(shè)備傳輸?shù)絺€人計算機PC的可能性；在傳輸之前，這些數(shù)據(jù)被儲存在設(shè)備EMS-LF的閃存(FLASH)存儲器中；在傳輸后，這些數(shù)據(jù)被儲存在計算機PC的硬盤中。在該實施例中，通過串行通信裝置(即設(shè)備EMS-LF和計算機PC中的RS-232電纜和恰當(dāng)?shù)慕涌?來實現(xiàn)傳輸。啟動EMS-LF的時間不大于一分鐘。EMS-LF的最大連續(xù)操作的持續(xù)時間(即，驗證刺激信號)不小于6個小時。EMS-LF滿足(俄羅斯)國家標(biāo)準(zhǔn)P 50267. 0-92 (IEC 601-1),以及(俄羅斯)國家標(biāo)準(zhǔn)P 50267. 10-93 (IEC 601-2-10)的電氣安全的要求，并且屬于-(就電擊保護而言)帶有11級內(nèi)部電源的產(chǎn)品/部件；-(就保護水平而言)BF類型的產(chǎn)品/部件。EMS-LF元件的整體尺寸和質(zhì)量的最大值是-在本例中(沒有服裝)的整體尺寸不大于410X 300 X 70mm ；
-在本例中服裝的整體尺寸不大于400X320X95mm;-在本例中(沒有服裝)EMS-LF的質(zhì)量3.8±0. Ikg ；-在本例中帶有電極的服裝的質(zhì)量2.3±0. Ikg0電肌刺激信號通過位于服裝中的電纜到達位于肌肉或者肌肉群上的并且和肌肉或者肌肉群接觸的電極。在服裝中還存在將兩個EMS-LF彼此連接到一起的電纜，并且提供在接通后兩個EMS-LF的組合操作的同步性。EMS-LF被放置在服裝的固定系統(tǒng)的保持元件內(nèi)，并且它們嚴(yán)格按照服裝/EMS-LF連接器上的標(biāo)記地被直接連接到服裝的(引向服裝的電極的)電纜。每個EMS-LF具有六個帶有以下特性的電肌刺激通道 -操作模式循環(huán)；-最大的刺激持續(xù)時間6個小時；-刺激1±0·I秒(脈沖突發(fā)(pulses burst)的持續(xù)時間)；-暫停2±0.I秒(脈沖突發(fā)之間的時間間隔的持續(xù)時間)；-信號類型雙極對稱矩形脈沖；-脈沖持續(xù)時間I±0. 05ms ；-脈沖頻率25±I赫茲；-突發(fā)期間的電流頻率I-IOKHz；-負(fù)載電阻為500歐姆的電肌刺激信號的幅度不大于45V；-電肌刺激信號的幅度設(shè)定的誤差不大于土10% (在不考慮控制信號的裝置的誤差的情況下)。其它服裝(這種服裝的替換物)中的刺激器可能具有不同的特性或者更廣的可調(diào)節(jié)的特性；例如，刺激的可能的和有利的值從O. 5秒到2秒、暫停的可能的和有利的值從
O.5秒到5秒、脈沖的持續(xù)時間的可能的和有利的值從O. 2ms到2. 0ms、脈沖的頻率的可能的和有利的值從IOHz到50Hz。在EMS-LF中提供了為每個通道分別調(diào)節(jié)電肌刺激信號的幅度的可能性；在調(diào)節(jié)一個通道期間，電肌刺激的其它通道被關(guān)掉。EMS-LF為一個6個小時的治療/使用時段提供了信息的存儲器。EMS-LF具有分辨率為128X64像素的板載圖形液晶顯示器(IXD);在IXD上顯示的信息包括-關(guān)于EMS-LF的持續(xù)治療的信息電肌刺激信號的幅度(帶有其值的圖形和數(shù)字的指示)和刺激持續(xù)時間(小時、分鐘、秒);-關(guān)于治療的啟動時間和結(jié)束時間的信息。顯示裝置上所有的說明文字使用兩種語言，即俄語(制造商語言)和英語(用戶語言)。EMS-LF的供電來自自主電源額定電壓為10. 8V且容量為I. 7Ah的充電電池(SB)NiMH。EMS-LF的結(jié)構(gòu)排除了進入任意開口以及偶然接觸到內(nèi)部元件的可能性。EMS-LF 的整體尺寸不大于 212X 111 X45mm。
帶有SB 的 EMS-LF 的質(zhì)量是 I. 25±O. IkgoEMS-LF由印刷電路板(即子單元或者子系統(tǒng))組成-開關(guān)設(shè)備；-控制器-功率放大器；-整流器。開關(guān)設(shè)備旨在形成到達控制器的、攜帶關(guān)于EMS-LF操作的輸入信息；選擇電肌刺激的通道號；增大或減小電肌刺激信號的幅度。控制器旨在控制所有EMS-LF的操作，并且提供
·
-電肌刺激信號的形成；-在功率放大器中電肌刺激信號的幅度的調(diào)節(jié)；-要在IXD上顯示的信息的形成；-將以下信息記錄和存儲到FLASH存儲器里電肌刺激的啟動和結(jié)束的日期和時間、每個通道的電肌刺激信號的初始選定的幅度的值、在任意通道的電肌刺激信號的幅度的改變時間以及該幅度的新值；-通過標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，將儲存在FLASH存儲器中的信息傳輸?shù)絇C；-整流器操作的控制。功率放大器由控制器所控制，并且旨在形成電肌刺激信號、調(diào)節(jié)電肌刺激信號的幅度和提供輸出電肌刺激通道電路的電流去耦合。功率放大器由帶有兩個隔離變壓器的、用于信號放大的兩個通道組成。EMS-LF包括旨在同時為兩個SB充電的充電器(CH)。CH上的電源電壓來自電壓為28V的外部電源。CH是“智能的”，并且在充電期間不需要人為控制充電自動停止，從而保證了保護SB避免過度充電。在CH的操作期間，提供了其所有功能的LED指示。訓(xùn)練-醫(yī)學(xué)低頻電肌刺激服裝可額外配有用于潤濕電肌刺激電極的潤濕設(shè)備。EMS-LF包括與可由用戶(例如，航天員、或者患者、或者醫(yī)生)選擇的治療程序不同的治療程序；在本實施例中提供了以下程序-程序I:右側(cè)下肢的刺激，-程序2:左側(cè)下肢的刺激，-程序3:右側(cè)下肢和左側(cè)下肢的同時刺激，-程序4:背部的刺激。對于程序3，使用兩個EMS-LF。清楚的是，更加復(fù)雜的程序可以由醫(yī)生或者技術(shù)員提供或者編程。數(shù)據(jù)傳輸模式在電肌刺激期間，以下信息被記錄在EMS-LF的FLASH存儲器中-電肌刺激的日期；-每個通道的電肌刺激信號的初始選定的幅度的值；-電肌刺激的啟動和結(jié)束的時間；-在任意通道的電肌刺激信號的幅度的改變時間以及該幅度新值。
EMS-F提供該信息的存儲器(一個6個小時的治療/使用時段)。為了將信息傳輸?shù)絇C里，EMS-LF應(yīng)該被接通，并且根據(jù)其被包含在合適的指導(dǎo)器(guide)中的安裝指令，軟件(SHMUL-01)應(yīng)該被安裝在PC中。根據(jù)指導(dǎo)器的指令，開始SHMUL-01軟件，兩個EMS-LF依次根據(jù)指導(dǎo)器的指令被連接到PC。這時，儲存在EMS-LF的FLASH存儲器中的信息被傳輸?shù)絇C，并且被儲存到其硬盤里以用于進一步的使用；其后，EMS-LF的FLASH存儲器被清理。EMS-LF旨在形成電肌刺激信號并且還旨在記錄信息，存儲到FLASH存儲器里并且將關(guān)于被執(zhí)行的電肌刺激治療的信息傳輸?shù)絇C。 對于其預(yù)期目的的EMS-LF的使用EMS-LF具有以下使用的模式-電肌刺激模式；-SB充電模式；-通過接口RS-232將信息從EMS-LF讀出到PC的模式；-SB的訓(xùn)練模式(充電放電)。
權(quán)利要求
1.一種以由人穿著的服裝的形式實現(xiàn)的訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)電肌刺激設(shè)備，其包括適合以低脈沖頻率產(chǎn)生電肌刺激信號的至少一個電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備在由人正常使用期間被放置在所述服裝中。
2.如權(quán)利要求I所述的服裝，包括兩個電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備，所述兩個電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備在由人正常使用期間被放置在所述服裝中。
3.如權(quán)利要求2所述的服裝，其中所述兩個設(shè)備適合同時工作，并且被電連接從而彼此同步。
4.如權(quán)利要求I或者2或者3所述的服裝，還包括將所述設(shè)備或者每個設(shè)備固定到人體、特別地是固定到人體的右側(cè)和/或左側(cè)的集成式系統(tǒng)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，還包括用于將電肌刺激信號從所述設(shè)備或者每個設(shè)備傳輸?shù)诫姌O的集成式電纜，所述電極適于將所述電肌刺激信號應(yīng)用到人體上。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，還包括用于將所產(chǎn)生的電肌刺激信號應(yīng)用到人體的集成式電極。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的服裝，還包括用于潤濕所述電極的潤濕設(shè)備。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備包括供電電池。
9.如權(quán)利要求8所述的服裝，還包括用于為所述設(shè)備或者每個設(shè)備的電池充電的充電器，特別是智能電池充電器。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備還包括用于存儲關(guān)于所執(zhí)行的治療的信息的裝置和用于將所儲存的信息傳輸?shù)接嬎銠C的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的服裝，其中要儲存的信息和/或要傳輸?shù)男畔⑹怯捎脩暨x擇的。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備控制被周期產(chǎn)生的電肌刺激信號的以下參數(shù) 刺激的持續(xù)時間； 暫停的持續(xù)時間； 脈沖的持續(xù)時間； 脈沖的頻率； 在突發(fā)期間的電流的頻率； 信號的幅度。
13.如權(quán)利要求12所述的服裝，其中所述參數(shù)中的一個或者多個，特別是信號的幅度是由用戶可調(diào)整的。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備具有用于電肌刺激信號的多個獨立的通道。
15.如權(quán)利要求14所述的服裝，其中每個通道可以被單獨地調(diào)整。
16.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備適于最大持續(xù)時間為六個小時的低頻電肌刺激。
17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其適于單獨刺激，特別是對背部肌肉和下肢肌肉、和/或右側(cè)肌肉和左側(cè)肌肉、和/或單一肌肉或者肌肉群的單獨刺激。
18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中所述設(shè)備或者每個設(shè)備具有預(yù)儲存的治療程序。
19.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中治療的啟動由所述設(shè)備或者每個設(shè)備借助其內(nèi)部電路和/或外部探測器來觸發(fā)。
20.如前述權(quán)利要求中任一項所述的服裝，其中治療的啟動由用戶觸發(fā)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的訓(xùn)練/醫(yī)學(xué)電肌刺激設(shè)備以由人(PE)穿著的服裝的形式來實現(xiàn)；其包括適于以低脈沖頻率產(chǎn)生電肌刺激信號的至少一個電肌刺激信號發(fā)生設(shè)備(EMS-LF-1、EMS-LF-2)；所述設(shè)備或者每個設(shè)備(EMS-LF-1、EMS-LF-2)在由人正常使用期間被放置在服裝中。
文檔編號A61N1/24GK102917753SQ201080059185
公開日2013年2月6日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者阿納托利·伊凡諾維奇·格里戈里耶夫, 尤里·安德烈耶維奇·科里亞克, 伊涅薩·貝尼迪科托夫納·柯芝若芙斯卡雅, 翁貝托·奧拉齊奧·吉賽普·毛杰里, 艾麗娜·瓦列里耶夫娜·薩延科, 葉夫根尼婭·尼古拉耶芙娜·亞瑪諾娃 申請人:俄羅斯聯(lián)邦國家科學(xué)中心俄羅斯科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)問題研究所, 薩爾瓦多毛杰里基金會勞動康復(fù)醫(yī)院研究所, 斯博實驗室有限公司