基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置和振動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體而言，涉及基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置和振動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]嚴(yán)重疾病所致的長(zhǎng)期臥床或由神經(jīng)系統(tǒng)受損引起的癱瘓病患在臨床極為常見，機(jī)體骨骼肌在長(zhǎng)時(shí)間癱瘓或制動(dòng)情況下將出現(xiàn)顯著的萎縮;此類病人除了飽受原發(fā)疾病的傷害，長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)所致的進(jìn)行性肌肉萎縮還將影響個(gè)體的基本自理能力和生活質(zhì)量，并可能造成骨質(zhì)疏松等并發(fā)癥及機(jī)體多器官功能的下降。目前認(rèn)為上述情況下骨骼肌的丟失一方面是由于脊髓α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元減少，同時(shí)也源于骨骼肌代謝的變化及內(nèi)源性干細(xì)胞功能減退等原因。
[0003]肌肉丟失癥(Sarcopenia)是一種骨骼肌隨年齡增加而逐漸退化的老年退行性疾病;伴隨本世紀(jì)初開始我國(guó)逐步進(jìn)入老齡化社會(huì)，增齡性骨骼肌丟失也逐漸成為危害老年人健康的重要隱形殺手;其特點(diǎn)是隨年齡增長(zhǎng)而出現(xiàn)的肌肉力量和質(zhì)量體積的漸進(jìn)性減退和丟失，且不伴有任何病理性的原因。
[0004]肌肉萎縮也是太空失重環(huán)境難以避免的重要損傷。研究顯示，由于太空環(huán)境的微重力條件，不論宇航員進(jìn)入太空前肌肉有多發(fā)達(dá)，他們會(huì)都遭遇快速的肌肉萎縮。
[0005]因此，針對(duì)上述情況需要適時(shí)的臨床干預(yù)和治療，例如:肌肉振動(dòng)訓(xùn)練，肌肉振動(dòng)訓(xùn)練的作用機(jī)制如下:
[0006]首先，肌肉振動(dòng)訓(xùn)練的生理機(jī)制是產(chǎn)生與抗阻訓(xùn)練相似的牽張縮短循環(huán)(Stretch-Shortening Cycle，SSC)。SSC是利用肌纖維在離心收縮后立即作向心性收縮的作用來提高肌肉彈性與伸縮性，以產(chǎn)生較大的爆發(fā)力；其次是引起張力性振動(dòng)反射(TonicVibrat1n Response，TVR)，TVR是由外源性振動(dòng)刺激引起的神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)反射，通過振動(dòng)刺激激活肌肉本體感受器，引起肌梭初級(jí)傳入纖維興奮，肌梭Ia傳入纖維產(chǎn)生的動(dòng)作電位經(jīng)過單突觸或單突觸和多突觸途徑又引起梭外肌纖維產(chǎn)生收縮，從而引起肌肉力量增加。此外振動(dòng)刺激還能使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)連續(xù)發(fā)出興奮沖動(dòng)，骨骼肌中串聯(lián)的肌纖維受到牽拉刺激而強(qiáng)烈收縮。因此肌肉振動(dòng)訓(xùn)練機(jī)制包含了彈性能的儲(chǔ)存與釋放，張力性振動(dòng)反射和兩者交互作用；結(jié)果使神經(jīng)系統(tǒng)不斷進(jìn)行自身調(diào)節(jié)以適宜外界運(yùn)動(dòng)變化的需要，增加了神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)能力和靈活性。
[0007]除了上述機(jī)制，許多研究還發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練能改善骨骼肌生理生化狀態(tài)，一些實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定振動(dòng)刺激條件下骨骼肌生物電的變化，顯示振動(dòng)刺激能激活不同興奮閾值的運(yùn)動(dòng)單位，使運(yùn)動(dòng)單位的募集量增加;而骨骼肌作為機(jī)體最大的代謝貯存器官及具有內(nèi)分泌功能的組織，振動(dòng)刺激對(duì)肌糖原代謝以及血液中性激素、生長(zhǎng)激素等的變化也有積極意義。
[0008]目前，振動(dòng)訓(xùn)練可分為局部和全身振動(dòng)訓(xùn)練兩類。局部振動(dòng)訓(xùn)練法是將振動(dòng)器直接放置于接受刺激的肌腹或者肌腱上進(jìn)行刺激;全身振動(dòng)訓(xùn)練法則是將振動(dòng)器置于訓(xùn)練肌群的遠(yuǎn)端，借助于身體間接的傳導(dǎo)到達(dá)訓(xùn)練的肌群。
[0009]然而相關(guān)技術(shù)中用于肌肉振動(dòng)訓(xùn)練的設(shè)備的工作頻率比較單一，無法適應(yīng)不同部位的訓(xùn)練需求，實(shí)用性較差，無法有效滿足癱瘓等長(zhǎng)期制動(dòng)所致骨骼肌萎縮和老年骨骼肌丟失的防療。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置和振動(dòng)器，以解決上述的問題。
[0011]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置，包括:多諧振蕩器，所述多諧振蕩器包括頻率調(diào)節(jié)開關(guān)，基于555定時(shí)器電路通過多個(gè)電阻器的阻值變化實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，用于調(diào)節(jié)上述多諧振蕩器能夠以多個(gè)不同的頻率工作。
[0012]上述多諧振蕩器內(nèi)設(shè)置有控制所述多諧振蕩器工作時(shí)長(zhǎng)的定時(shí)器。
[0013]上述定時(shí)器為555定時(shí)器。
[0014]上述多諧振蕩器內(nèi)設(shè)置有功率放大器，該功率放大器的輸出端連接功率放大驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器。
[0015]上述功率放大驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器的電源端連接有用于調(diào)節(jié)按摩強(qiáng)度的滑動(dòng)電阻器。
[0016]上述功率放大器為TWH8751功率開關(guān)集成電路，包括:輸入級(jí)電路、緩沖放大器、達(dá)林頓功率輸出級(jí)電路、反饋環(huán)路和減流型輸出保護(hù)電路。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中還提供了一種振動(dòng)器，包括上述電路控制裝置，還包括與該電路控制裝置相連的振動(dòng)部件，該電路控制裝置與上述振動(dòng)部件的工作頻率相同。
[0018]上述振動(dòng)部件包括兩種型號(hào)的套袖式振動(dòng)部件，其中一種型號(hào)適用于受訓(xùn)練者的四肢部位，另一種型號(hào)適用于受訓(xùn)練者的軀干部位。
[0019]上述電路控制裝置設(shè)置與控制盒內(nèi)，所述控制盒的材料為塑料，所述塑料基底層的硬度大于其它部分的硬度。
[0020]上述電路控制裝置控制所述振動(dòng)部件的工作頻率在20Hz至50Hz之間，振幅在3mm至5mm之間。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供的電路控制裝置和控制器通過采用多諧振蕩器，可以通過頻率調(diào)節(jié)開關(guān)實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率的控制，進(jìn)而能夠控制與其連接的肌肉振動(dòng)部件工作在多個(gè)頻率下，解決了相關(guān)技術(shù)中用于肌肉振動(dòng)訓(xùn)練的設(shè)備的工作頻率比較單一，無法適應(yīng)不同部位的訓(xùn)練需求的問題，提升了振動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)用性，能夠有效滿足癱瘓等長(zhǎng)期制動(dòng)所致骨骼肌萎縮和老年骨骼肌丟失的防療。
【附圖說明】
[0022]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置的電路示意圖；
[0023]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的控制盒的主視圖；
[0024]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的振動(dòng)器的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027]考慮到振動(dòng)訓(xùn)練使機(jī)體組織產(chǎn)生應(yīng)激性反應(yīng)，骨骼肌可產(chǎn)生每秒鐘25-50次的快速收縮;振動(dòng)對(duì)于發(fā)展肌肉力量和做功能力的作用主要由它的自身特性(實(shí)施方法、振幅和頻率)與訓(xùn)練安排(訓(xùn)練類型、訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練負(fù)荷量)決定。尤其振幅和頻率決定了神經(jīng)肌肉系統(tǒng)負(fù)荷強(qiáng)度，只有在最佳強(qiáng)度范圍內(nèi)才能達(dá)到較佳的訓(xùn)練效果;基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置，包括:多諧振蕩器，多諧振蕩器包括頻率調(diào)節(jié)開關(guān)，該頻率調(diào)節(jié)開關(guān)與多個(gè)阻值不同的電阻器相連，用于調(diào)節(jié)多諧振蕩器能夠以多個(gè)不同的頻率工作。
[0028]應(yīng)用上述電路控制裝置，可以使用于訓(xùn)練機(jī)體組織的振動(dòng)部件工作在不同的頻率下，具體工作的頻率范圍可以由與頻率調(diào)節(jié)開關(guān)相連的電阻器的阻值決定，例如根據(jù)臨床試驗(yàn)，可以將頻率范圍設(shè)置在20Hz-50Hz，并且采用局部振動(dòng)刺激特定的肌肉。另外，振動(dòng)波的方向采用水平方向(前后)的振動(dòng)波。
[0029]本實(shí)施例的電路控制裝置通過采用多諧振蕩器，可以通過頻率調(diào)節(jié)開關(guān)實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率的控制，進(jìn)而能夠控制與其連接的肌肉振動(dòng)部件工作在多個(gè)頻率下，解決了相關(guān)技術(shù)中用于肌肉振動(dòng)訓(xùn)練的設(shè)備的工作頻率比較單一，無法適應(yīng)不同部位的訓(xùn)練需求的問題，提升了振動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)用性，能夠有效滿足癱瘓等長(zhǎng)期制動(dòng)所致骨骼肌萎縮和老年骨骼肌丟失的防療。
[0030]科學(xué)的訓(xùn)練時(shí)間可以有效提高肌肉的運(yùn)動(dòng)以及抗疲勞能力，而長(zhǎng)時(shí)間的過度訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致肌肉組織不可逆性損傷。由于振動(dòng)刺激基于局部神經(jīng)調(diào)節(jié)以及能量代謝變化的特點(diǎn)，機(jī)體在振動(dòng)訓(xùn)練較時(shí)其它訓(xùn)練方式更不容易疲勞。已有的振動(dòng)訓(xùn)練研究大多以提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)成績(jī)?yōu)槟康?，?xùn)練方式主要是大強(qiáng)度的全身訓(xùn)練，少有涉及制動(dòng)或老年萎縮肌肉的訓(xùn)練，針對(duì)老年運(yùn)動(dòng)能力減退，不能承受長(zhǎng)時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)，采取適時(shí)局部的肌肉訓(xùn)練顯得更為重要。
[0031]研究顯示合適強(qiáng)度的短時(shí)振動(dòng)刺激至停止后6分鐘內(nèi)，肌肉皮膚的血流即處于持續(xù)增加狀態(tài)，血流加速，局部溫度增高。這一改變不僅有利于氧的運(yùn)輸，促進(jìn)機(jī)體組織的新陳代謝，同時(shí)也通過肌肉組織代謝產(chǎn)物的清除，利于疲勞的快速消除?；诖?，上述多諧振蕩器內(nèi)設(shè)置有控制多諧振蕩器工作時(shí)長(zhǎng)的定時(shí)器，用于控制振動(dòng)部件的工作時(shí)長(zhǎng)，該定時(shí)器可以采用555定時(shí)器。這樣，可以根據(jù)訓(xùn)練對(duì)象和訓(xùn)練目的，對(duì)單次振動(dòng)的訓(xùn)練時(shí)間進(jìn)行控制，例如單次為5分鐘，還可以控制每次訓(xùn)練的組數(shù)，例如為3組，間隔5-10分鐘，訓(xùn)練周期為20天等等。
[0032]上述多諧振蕩器內(nèi)設(shè)置有功率放大器，功率放大器的輸出端連接功率放大驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器。該功率放大器可以為TWH8751功率開關(guān)集成電路，包括:輸入級(jí)電路、緩沖放大器、達(dá)林頓功率輸出級(jí)電路、反饋環(huán)路和減流型輸出保護(hù)電路。
[0033]考慮振動(dòng)刺激能使彈性物質(zhì)產(chǎn)生較敏感的反應(yīng)，彈性特征越強(qiáng)反應(yīng)越敏感，反之越遲鈍。振動(dòng)訓(xùn)練不僅僅是提高了肌肉的向心收縮能力，同時(shí)也較大幅度提高了肌肉的離心工作能力，而離心工作能力的提高無疑是肌肉中的彈性成分在振動(dòng)刺激條件下得到了加強(qiáng)的結(jié)果。而且在提高的幅度上離心收縮往往要比向心收縮更大一些。因此振動(dòng)的幅度不應(yīng)過小，本實(shí)施例設(shè)定在3mm-5mm?；诖?，上述功率放大驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器的電源端連接有用于調(diào)節(jié)按摩強(qiáng)度的滑動(dòng)電阻器。在前述眾多的實(shí)驗(yàn)研究中，為了達(dá)到振動(dòng)訓(xùn)練效果上肢與下肢的振動(dòng)率與振幅有所不同:上肢采用高頻低幅，下肢及軀干采用相對(duì)低頻高幅。
[0034]參見圖1所示的基于肌肉振動(dòng)的電路控制裝置的電路示意圖，其中，555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器(即圖中的Cl和C2)決定。其中，Cl的電容為0.68yF，C2的電容為0.01yF。兩個(gè)比較器的輸出電壓控$ijTWH8751狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器Cl的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電