一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)。一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)，用于向關(guān)節(jié)提供治療處理以促進(jìn)該關(guān)節(jié)的康復(fù)。所述系統(tǒng)包括護(hù)套，所述護(hù)套能夠圍繞該關(guān)節(jié)放置。所述護(hù)套包括電磁刺激器電路和至少一個熱療部件。所述電磁刺激器電路配置為在該關(guān)節(jié)內(nèi)提供電磁場。所述至少一個熱療部件包括配置為啟動所述電磁刺激器電路的啟動電路，所述熱療部件可連接到所述護(hù)套上，所述熱療部件包括至少兩種物質(zhì)，這至少兩種物質(zhì)置于被易破損的隔斷所分隔開的相獨(dú)立的隔間中，其中所述至少兩種物質(zhì)配置為在被混合時發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生可用于與所述關(guān)節(jié)交換的熱能。
【專利說明】一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]骨關(guān)節(jié)炎，又名變性關(guān)節(jié)病，特點(diǎn)為透明軟骨的逐漸損失，并且在極端情況下，關(guān)節(jié)中形成囊腫且軟骨下骨變形。透明軟骨勾繪出膝蓋的關(guān)節(jié)表面的輪廓并且向關(guān)節(jié)提供緩沖和潤滑。在出現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎的時候，軟骨的細(xì)胞外基質(zhì)以大于被合成的速率被磨損，導(dǎo)致膝蓋的關(guān)節(jié)表面處軟骨的總量的凈減少。隨著軟骨損壞，顯示出諸如疼痛、腫脹、敏感、僵直以及最后的肌萎縮。軟骨細(xì)胞，負(fù)責(zé)基質(zhì)合成和代謝的透明軟骨的細(xì)胞組分也被耗盡，由此導(dǎo)致缺乏從該疾病中自然康復(fù)的能力。另外，存在于骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)中的細(xì)胞釋放抑制膠原合成的分解代謝的細(xì)胞因子和酶。
[0003]迄今為止，對于骨關(guān)節(jié)炎的常規(guī)治療目的在于減少疼痛和關(guān)節(jié)損壞的發(fā)展以便使殘疾最小化并且使生活質(zhì)量最大化。對于骨關(guān)節(jié)炎的控制的當(dāng)前演示包括診斷疾病、減輕患者活動、開消炎藥物、將類固醇注射進(jìn)膝蓋中以及作為最后手段的外科手術(shù)。盡管這一方案提供了一些好處，但是并不是對患有骨關(guān)節(jié)炎的患者都有效果。
[0004]除了常規(guī)治療以外，目前存在大量的可以用于治療骨關(guān)節(jié)炎的替代治療。這些非侵入式替代治療領(lǐng)域中的先驅(qū)中的三個包括電、靜磁以及電磁刺激。
[0005]電刺激(例如，經(jīng)過皮膚的電神經(jīng)刺激(TENS))將輕微的電脈沖穿過皮膚輸送到局部神經(jīng)。在患有骨關(guān)節(jié)炎的患者中，疼痛脈沖被通過小的皮膚纖維傳送到脊髓。TENS對大的皮膚纖維進(jìn)行刺激，所述大的皮膚纖維隨后通過C纖維傳送更快的脈沖以阻止來自于小的纖維的疼痛信號。通過這一方法，TENS對患有骨關(guān)節(jié)炎的患者通常經(jīng)受的疼痛進(jìn)行屏蔽。TENS被認(rèn)為激勵內(nèi)源鎮(zhèn)靜劑的分泌(身體的天然止痛劑)以進(jìn)一步減少患有骨關(guān)節(jié)炎的患者經(jīng)受的疼痛。
[0006]靜磁激勵也被用于提供醫(yī)學(xué)上的好處。設(shè)計(jì)用于誘發(fā)動物的骨質(zhì)疏松、骨折和滑膜炎的各種實(shí)驗(yàn)證明了磁治療帶來的更快的骨頭恢復(fù)、增大的骨頭密度以及減小的關(guān)節(jié)炎癥。磁體被認(rèn)為能夠通過以下方法影響生物過程:減小慢性疼痛神經(jīng)元的刺激速率；改變酶促反應(yīng)的速率；通過影響細(xì)胞膜內(nèi)的鈣通道的功能來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號刺激；以及增強(qiáng)血液流動。以上全部能夠提供一些關(guān)于骨關(guān)節(jié)炎的癥狀的治療的好處。
[0007]另外，電磁刺激(通過憑借線圈發(fā)送電流來產(chǎn)生磁場的物理治療)還可以對骨關(guān)節(jié)炎的治療提供醫(yī)學(xué)上的好處。已經(jīng)注意到，骨頭上的物理壓力引起極小的電流(壓電電勢)的出現(xiàn)，所述極小的電流被認(rèn)為是物理壓力到促進(jìn)骨頭形成的信號的轉(zhuǎn)換機(jī)制。尤其是，軟骨中的電現(xiàn)象的研究證明了機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)制，所述機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)制類似于描述的骨頭中的研究那樣當(dāng)軟骨被機(jī)械地擠壓時出現(xiàn)。在軟骨中產(chǎn)生電流被認(rèn)為是刺激軟骨細(xì)胞的活動，由此促進(jìn)軟骨的合成。新的軟骨合成可以進(jìn)行以對抗在骨關(guān)節(jié)炎中的退化并因此緩和骨關(guān)節(jié)炎的癥狀。
[0008]因此，存在對用于治療骨關(guān)節(jié)炎的改進(jìn)的設(shè)備和方法的需要。實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]根據(jù)一個方面，提供一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)，用于向關(guān)節(jié)提供治療處理以促進(jìn)該關(guān)節(jié)的康復(fù)。所述系統(tǒng)包括護(hù)套，所述護(hù)套能夠圍繞該關(guān)節(jié)放置。所述護(hù)套包括電磁刺激器電路和至少一個熱療部件。所述電磁刺激器電路配置為在該關(guān)節(jié)內(nèi)提供電磁場。所述至少一個熱療部件包括配置為啟動所述電磁刺激器電路的啟動電路，所述熱療部件可連接到所述護(hù)套上，所述熱療部件包括至少兩種物質(zhì)，這至少兩種物質(zhì)置于被易破損的隔斷所分隔開的相獨(dú)立的隔間中，其中所述至少兩種物質(zhì)配置為在被混合時發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生可用于與所述關(guān)節(jié)交換的熱能。
[0010]在此公開的各種實(shí)施例中公開了用于骨關(guān)節(jié)炎的治療的設(shè)備和方法。更加特別地，特定實(shí)施例涉及用于治療骨關(guān)節(jié)炎的便攜式、用后即棄的脈沖電磁場(PEMF)刺激和熱療設(shè)備以及其使用方法。
[0011]便攜式、非侵入式設(shè)備包含重復(fù)使用的護(hù)套并且兩個一次性的治療單元，該設(shè)備被設(shè)計(jì)為提供用于治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的電磁熱療(EMT2)。EMT2提供經(jīng)過皮膚的脈沖的電磁場刺激以及熱療。為了達(dá)到本申請的目的，可以理解為“熱療”意味著提供為了治療目的的加熱或冷卻的應(yīng)用的任何治療。EMT2被設(shè)計(jì)為在不需要與遭受病痛的關(guān)節(jié)的直接皮膚接觸的情況下緩解疼痛并且增加增大活動范圍。當(dāng)被插入到為線圈提供電力和控制的護(hù)套中時，一次性的治療單元實(shí)施加熱或冷卻以及PEMF刺激。護(hù)套可以包括可充電的電源和線圈，所述電源能夠傳送治療的推薦總量，所述線圈用于傳送PEMF刺激。護(hù)套能夠以將治療對準(zhǔn)關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)區(qū)域的方式系在膝蓋上。此外，可以對護(hù)套進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得護(hù)套美觀并且在日?；顒悠陂g不論在衣服外面還是在衣服下面都穿戴舒適，以此增加患者的配合度。
[0012]電磁刺激的概念后面的基本原理是憑借線圈繞組結(jié)構(gòu)使電流經(jīng)過將產(chǎn)生電磁場。電磁場能夠在該電磁場中的任何導(dǎo)電材料中交替產(chǎn)生電流(例如，神經(jīng)或其它身體組織)。由適當(dāng)導(dǎo)向的脈沖電磁激勵建立的電磁式感應(yīng)電場由此達(dá)到將電荷轉(zhuǎn)移到身體的細(xì)胞的結(jié)果。所感生的電流可引起神經(jīng)放電、肌肉收縮、對(促使細(xì)胞生長的)神經(jīng)傳導(dǎo)通路的模擬，以及若干種其他效應(yīng)。相比于電刺激的應(yīng)用，脈沖電磁激勵不需要直接的皮膚接觸以感應(yīng)出神經(jīng)激勵。因此，憑借脈沖電磁刺激能夠?qū)崿F(xiàn)明顯更高水平的定向的刺激，且不存在其他技術(shù)中的不良反應(yīng)。
[0013]因此，在此公開的EMT2設(shè)備和方法被設(shè)計(jì)為具有強(qiáng)大的電磁刺激裝置，該電磁刺激裝置被建立用于刺激神經(jīng)、肌肉以及/或者其它身體組織。之前的臨床研究已經(jīng)表明低頻PEMF與針對治療骨關(guān)節(jié)炎的新的軟骨生長之間的高相關(guān)度。具有創(chuàng)造性的設(shè)備提供了易用的、便攜式系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以具有大量的臨床以及家庭健康應(yīng)用中的許多應(yīng)用。
[0014]本概述意在提供本專利申請的主旨的概覽。本概述并不提供本實(shí)用新型的排它的或者詳盡的說明。關(guān)于本專利申請的更多信息在【具體實(shí)施方式】中給出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]在附圖(不一定按比例繪制)中，相似的標(biāo)記可以描述不同視圖中的相似部件。具有不同的字母后綴的相似標(biāo)記可以代表相似部件的不同實(shí)例。舉例來說(但并不以此為限制)，附圖大體上說明了在本申請中討論的各個實(shí)施例。
[0016]圖1為說明典型的人類膝關(guān)節(jié)模型的圖；
[0017]圖2為根據(jù)一個實(shí)施例說明用于治療膝蓋中的骨關(guān)節(jié)炎的刺激設(shè)備的方塊圖；
[0018]圖3為刺激設(shè)備的一個實(shí)施例的正視圖，所述刺激設(shè)備可束縛到患者的膝蓋上用于電磁和熱療的輸送；
[0019]圖4A和4B說明圖3的束縛到患者的膝蓋上的刺激設(shè)備；
[0020]圖5為圖3的刺激設(shè)備的分解透視圖；
[0021 ]圖6為圖3的刺激設(shè)備的一部分的放大的分解視圖；
[0022]圖7為膏藥形式的刺激設(shè)備的一個實(shí)施例的透視圖，所述刺激設(shè)備可束縛到患者的膝蓋上用于電磁和熱療的輸送；
[0023]圖8大體上說明了有源膝蓋系統(tǒng)的分解透視圖；
[0024]圖9大體上說明了有源踝關(guān)節(jié)系統(tǒng)的一個示例；
[0025]圖10大體上說明了有源背部系統(tǒng)的一個示例；
[0026]圖11大體上說明了有源肘關(guān)節(jié)系統(tǒng)的一個示例；
[0027]圖12和圖13大體上說明了有源腕關(guān)節(jié)系統(tǒng)的一個示例；
[0028]圖14為根據(jù)一個示例的代表兩種可混溶的物質(zhì)的圖解；
[0029]圖15A為根據(jù)一個示例的包括傾斜的系帶的熱療部件裝配的頂部視圖；
[0030]圖15B為圖15A的部件的橫截面的正視圖；
[0031]圖16A示出了包括袋狀物的護(hù)套的里面部分的一部分的正視圖；
[0032]圖16B示出了圖16A的護(hù)套的頂部視圖；
[0033]圖17A為根據(jù)一個不例的外殼的正視圖；
[0034]圖17B為圖17A的外殼的右側(cè)視圖；
[0035]圖17C為圖17A的外殼的后側(cè)視圖；
[0036]圖17D為圖17A的外殼的橫截面?zhèn)纫晥D，該橫截面?zhèn)纫晥D沿圖17E中的連線17D-17D 截??；
[0037]圖17E為圖17A的外殼的左側(cè)視圖；
[0038]圖17F為圖17A的外殼的橫截面?zhèn)纫晥D，該橫截面?zhèn)纫晥D沿圖17C中的連線17D-17D 截??；
[0039]圖17G為圖17A的外殼的底部視圖；
[0040]圖17H為圖17A的外殼的頂部視圖的橫截面，該橫截面?zhèn)纫晥D沿圖17C中的連線17H-17H 截??；
[0041]圖171為圖17A的外殼的頂部視圖；
[0042]圖18A為根據(jù)一個示例的圖18B的部件的橫截面，該橫截面沿著圖連線18A-18A截取；
[0043]圖18B為根據(jù)一個示例的具有薄的系帶的熱療部件的正視圖；
[0044]圖18C為圖18B的部件的頂部視圖；
[0045]圖19說明了根據(jù)一個示例的用于將熱療部件附在護(hù)套上的鉤環(huán)配置；
[0046]圖20A為根據(jù)一個示例的包括掛鉤系帶的未束縛的熱療部件的正視圖；
[0047]圖20B為根據(jù)一個示例的具有附著的圖20A的熱療部件的護(hù)套的局部視圖；[0048]圖21為根據(jù)一個示例的具有通過多個帶附著的熱療部件的護(hù)套的局部視圖；
[0049]圖22為根據(jù)一個示例的將熱療部件附在它本身上的凸?fàn)钸B接件和凹狀連接件的局部視圖；
[0050]圖23為根據(jù)一個示例的粘性的熱療部件的視圖；
[0051]圖24為根據(jù)一個示例的通過可伸縮系帶與熱療部件相連接的熱療部件的視圖；
[0052]圖25A為根據(jù)一個示例的具有通過鉤環(huán)附著的熱療部件的護(hù)套的局部視圖；
[0053]圖25B為根據(jù)一個示例的圖25A的部件的橫截面，該橫截面沿著線25B-25B截?。?br> [0054]圖26為根據(jù)一個示例的具有熱傳導(dǎo)袋狀物的護(hù)套的局部視圖；
[0055]圖27A為根據(jù)一個示例的包括盒體和掛鉤的熱療部件的透視圖；
[0056]圖27B為根據(jù)一個示例的展開的熱療部件裝配的透視圖；
[0057]圖28A為根據(jù)一個示例的包括對立的接縫柄的熱療部件的透視圖；
[0058]圖28B為根據(jù)一個示例的展開的熱療部件裝配的透視圖；
[0059]圖29A為根據(jù)一個示例的熱療部件裝配的透視圖；
[0060]圖29B為根據(jù)一個示例的圖29A的裝配的頂部視圖；
[0061]圖29C為根據(jù)一個示例的沿著圖29B中的線29C-29C截取的橫截面；
[0062]圖29D為根據(jù)一個示例的與圖29A的裝配一同操作的卷軸的頂部視圖；
[0063]圖30A為根據(jù)一個示例的熱療部件裝配的橫截面；
[0064]圖30B為圖30A的熱療部件裝配的分解圖；
[0065]圖30C為可在圖30A的裝配中操作的卷軸的透視圖；
[0066]圖30D為根據(jù)一個示例的圖30C的卷軸的側(cè)視圖；
[0067]圖30E為根據(jù)一個示例的圖30B的熱療部件的外殼的頂部視圖；
[0068]圖31為根據(jù)一個示例的包括泵的熱療部件裝配的側(cè)視圖；
[0069]圖32為根據(jù)一個示例的可以附在給水栓上的熱療部件裝配的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070]用于向身體部位(例如，關(guān)節(jié))提供治療處理以促進(jìn)身體部位的康復(fù)的設(shè)備包含信號發(fā)生器、控制器、熱源以及監(jiān)視裝置，所述信號發(fā)生器用于基于選擇的治療模式產(chǎn)生脈沖電磁場，所述控制器用于儲存治療模式并且將治療模式傳遞給信號發(fā)生器，所述熱源配置為向身體部位提供熱療，所述監(jiān)視裝置用于對由電磁刺激裝置產(chǎn)生的電磁場進(jìn)行監(jiān)視。設(shè)備還可以包括與監(jiān)視裝置通信的用于遠(yuǎn)程訪問控制器以改變治療模式的遙感測量裝置。該設(shè)備也可以是用后即棄的。
[0071]圖1為說明典型的人類膝關(guān)節(jié)模型的圖解。如圖1中所示，典型的人類的膝關(guān)節(jié)包括間隔和纖維囊，所述間隔充滿了由關(guān)節(jié)軟骨分別約束在股骨與脛骨的一端處的滑液。依照此處論述的設(shè)備和方法的一個實(shí)施例，膝關(guān)節(jié)中的骨關(guān)節(jié)炎可以通過熱或冷和特效藥以及通過臨近膝關(guān)節(jié)放置的線圈的選擇性的電磁場的應(yīng)用來治療。正如之后要詳細(xì)論述的那樣，信號發(fā)生器裝置可以向線圈提供適當(dāng)?shù)男盘栍糜诋a(chǎn)生特定并且選擇性的電磁場。治療膝關(guān)節(jié)中的骨關(guān)節(jié)炎所需要的特定并且選擇性的電磁場可以計(jì)算出來，并且取決于除其它因素之外的脛骨和股骨的外形尺寸以及癥狀的嚴(yán)重程度來變化。此外，加熱或冷卻源還可以被置于臨近膝關(guān)節(jié)以緩解疼痛，減小患者的不適感以及增大活動范圍。加熱或冷卻源還能被稱為“熱交換部件”;為了即時應(yīng)用，所述熱交換部件意味著能夠被用于施加熱量(或者說高于患者體溫或環(huán)境溫度的任何溫度)或冷卻(或者說低于患者體溫或環(huán)境溫度的任何溫度)的任何部件或設(shè)備。
[0072]更加特別地，此處論述的實(shí)現(xiàn)方式涉及用于產(chǎn)生(I)熱或冷以及(2)選擇性的脈沖電磁場以治療關(guān)節(jié)(例如，膝關(guān)節(jié))中的病態(tài)組織的設(shè)備和方法。所述設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為很多形式(例如，膝蓋護(hù)具或者小的皮膚膏藥)，優(yōu)選地提供用于治療骨關(guān)節(jié)炎的經(jīng)過皮膚的刺激。設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為直接向遭受病痛的關(guān)節(jié)提供刺激以緩解疼痛并增大活動范圍。
[0073]正如將在后續(xù)段落中要更加詳細(xì)論述的那樣，各種EMT2刺激設(shè)備的實(shí)施例可以被設(shè)計(jì)為長期附在患者身體上而對日?；顒泳哂泻苄〉母蓴_并且具有最小的皮膚刺激。另夕卜，可以對刺激設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)以使其美觀且穿戴舒適。由于這些以及其它設(shè)計(jì)特點(diǎn)，因?yàn)椴皇孢m而拒絕治療的患者(也就是，“不配合”的患者)可以被減到最少。
[0074]脈沖電磁場在高度導(dǎo)電的細(xì)胞外液中產(chǎn)生很小的感應(yīng)電流(法拉第(Faraday)電流)，所述感生電流由此模仿內(nèi)源電流。內(nèi)源電流首先是由于骨頭的通道中包含電解質(zhì)的液體的運(yùn)動，產(chǎn)生所謂的“泳動電勢”，所述電解質(zhì)包含伴隨有固定的負(fù)電荷的有機(jī)成分。軟骨中的電現(xiàn)象的研究證明了機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)制類似于描述的骨頭中的研究那樣當(dāng)軟骨被機(jī)械式擠壓時出現(xiàn)，并導(dǎo)致液體和電解質(zhì)在軟骨基質(zhì)的蛋白聚糖和膠原中的固定負(fù)電荷的表面上的運(yùn)動。這些泳動電勢用于軟骨中的目的與在骨頭中的目的相類似，并且，隨著機(jī)械應(yīng)變，導(dǎo)致能夠?qū)|(zhì)部件的軟骨細(xì)胞合成進(jìn)行刺激的信號傳導(dǎo)。
[0075]相比于直流電流，PEMF能夠穿透細(xì)胞膜并且要么刺激細(xì)胞膜要么作用于細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器。結(jié)果，PEMF在細(xì)胞外基質(zhì)上的作用包括軟骨微粒的增強(qiáng)的合成，從而使得能夠?qū)οリP(guān)節(jié)進(jìn)行“重塑”。
[0076]圖2為根據(jù)一個實(shí)施例說明用于治療膝蓋中的骨關(guān)節(jié)炎的EMT2刺激設(shè)備10的方塊圖。設(shè)備實(shí)施例10具有信號發(fā)生器12、電源14、第一刺激裝置16A和第二刺激裝置16B。第一刺激裝置16A通過第一信號線20A連接到信號發(fā)生器12的第一輸出端18A處。類似地，第二刺激裝置16B通過第二信號線20B連接到信號發(fā)生器12的第二輸出端18B處。在各種實(shí)施例中，第一刺激裝置16A具有電磁刺激裝置26A和熱交換部件28A中的一個或者全部，并且第二刺激裝置16B具有電磁刺激裝置26B和熱交換部件28B中的一個或者全部。
[0077]第一和第二信號線20A和20B配置為輸送信號發(fā)生器12產(chǎn)生的信號以通過第一和第二刺激裝置16A和16B建立適當(dāng)?shù)闹委煹拇碳?。第一和第二信號線20A和20B可以是“有線的”(例如，使用同軸線)。或者，也可以使用“無線的”連接裝置(例如，藍(lán)牙)。
[0078]盡管刺激設(shè)備10被示出具有兩個輸出端口 18A和18B以為了同時且獨(dú)立地將輸出信號(相同或者不同的信號)傳送到兩個刺激裝置16A和16B，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)在不超出此處公開的實(shí)現(xiàn)方式的預(yù)定范圍的情況下輸出端口和刺激裝置的數(shù)量是可以變化的。因此，包括任意數(shù)量的刺激裝置的設(shè)備10的實(shí)施例都在預(yù)期內(nèi)。例如，在一個選擇性的實(shí)施例中，設(shè)備10能夠具有一個刺激裝置。
[0079]電源14可被提供用于將電流輸入輸送到信號發(fā)生器12，所述電源14可以是例如鋰電池組。盡管圖2中所示為遠(yuǎn)程組件，電源14可以作為一部分并入或者與信號發(fā)生器12一同封裝。因?yàn)閷?shí)施例可以被設(shè)計(jì)為具有低電力需求，所以電源14可以是能夠提供小于大約每個使用過程300mW的平均電力輸入的電源。在一個選擇性的的實(shí)施例中，設(shè)備10具有兩個電源一一個向信號發(fā)生器供電并且另一個提供電力以建立熱交換。
[0080]如圖2中所示，信號發(fā)生器12可以包括穩(wěn)壓器22和微控制器24。此外，第一刺激裝置16A可以包括第一電磁刺激裝置26A和第一熱交換部件28A，而第二刺激裝置16B可以包括第二電磁刺激裝置26B和第二熱交換部件28B。在一個實(shí)施例中，第一和第二電磁刺激裝置26A、26B是第一和第二線圈26A、26B。穩(wěn)壓器22可以被用于向第一和第二電磁刺激裝置26A和26B提供各種需要的電源電壓。第一和第二電磁刺激裝置26A和26B可以由微控制器24觸發(fā)，所述微控制器24可以被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生特定的觸發(fā)和開關(guān)頻率上的精確脈沖。輸出信號被從微控制器24輸送到第一和第二刺激裝置16A和16B，其中每個刺激裝置獨(dú)自響應(yīng)于信號以建立脈沖電磁場。
[0081]如圖2中所示，設(shè)備10的選擇性的實(shí)施例進(jìn)一步可以包括顯示器30和監(jiān)視裝置32。顯示器30可以被設(shè)計(jì)為顯示許多不同的治療參數(shù)，包括但不限于治療模式、功率水平、療程的剩余時間。
[0082]監(jiān)視裝置32可以被設(shè)計(jì)用于對刺激設(shè)備10的輸出條件的一個或多個進(jìn)行監(jiān)視。尤其是，監(jiān)視裝置32可以配置為確保通過第一和第二刺激裝置16A和16B將精確的治療劑量輸送到患者的膝蓋。一個可以被監(jiān)視裝置32監(jiān)視的條件就是由第一和第二線圈26A和26B產(chǎn)生的電磁場。尤其是，監(jiān)視裝置32可以包括電路以既探測電磁場的強(qiáng)度又倘若檢測到的場不符合想要的治療水平則調(diào)節(jié)輸送到線圈的信號。第二個可以被監(jiān)視裝置32監(jiān)視的條件是由第一和第二熱交換部件28A和28B產(chǎn)生的組織溫度。例如，如果監(jiān)視裝置32檢測到組織溫度超出可接受的范圍且有使膝蓋周圍的組織遭受損傷的危險，那么監(jiān)視裝置32可以通過顯示器30與患者通信以通知將設(shè)備10從患者的膝蓋上移除。
[0083]例如，在一個實(shí)施例中，監(jiān)視裝置32可以包括連接到第一刺激裝置16A和/或第二刺激裝置16B上的用于測量從第一和第二線圈26A和26B的能量發(fā)射的信號探測器?？梢詫π盘柼綔y器進(jìn)行設(shè)計(jì)以便將反饋信號發(fā)送到信號發(fā)生器12用于控制能量輸出。從第一和第二刺激裝置16A和16B發(fā)送的當(dāng)前的電磁能量場(或治療劑量)可以通過將信號強(qiáng)度探測器嵌入到刺激裝置中來直接測量。由信號探測器測量的信號水平之后可以發(fā)送到信號發(fā)生器12，在此探測的信號水平可以被用作反饋控制信號以控制發(fā)生器的輸出信號。在任何時候，如果監(jiān)視裝置32探測到場強(qiáng)在治療模式的想要的范圍之外，那么顯示器30可以顯示出可聞的、可視的、可觸的或者其它類型的警報以通知患者和/或醫(yī)師治療模式中的故障。此外，如果測量的場強(qiáng)在形成危險風(fēng)險的水平或者之上，那么監(jiān)視裝置32的反饋電路可以中止治療以確保患者沒有遭到傷害。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所意識到的，監(jiān)視裝置32可以替換性地或附加性地包括溫度傳感器和相關(guān)的反饋控制以檢測和控制患者膝蓋周圍的組織溫度。
[0084]如圖2中所示，設(shè)備10可以連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)34上以允許醫(yī)師將治療模式編入微型控制器24中。以此方式，因?yàn)榭梢詫υO(shè)備10進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得只有醫(yī)師能夠訪問和修改編程后的治療模式，所以醫(yī)師保持著對患者接受的治療類型的控制。通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)34，醫(yī)師還可以監(jiān)視治療條件以確保諸如產(chǎn)生正確的場強(qiáng)。
[0085]為了使得用刺激設(shè)備10的治療對醫(yī)師和患者更加便利，遙測裝置36可以被包含在設(shè)備中。通常，遙測技術(shù)允許遠(yuǎn)程測量以及將感興趣的信息報告給遠(yuǎn)程系統(tǒng)或操作員。另夕卜，遙感技術(shù)通過允許操作員向設(shè)備遠(yuǎn)程發(fā)送指令或?qū)υO(shè)備遠(yuǎn)程編程來允許遠(yuǎn)程操作以及設(shè)備控制。
[0086]關(guān)于刺激設(shè)備10，遙測裝置36使得醫(yī)師能夠遠(yuǎn)程監(jiān)視治療并且修改編程到微控制器24中的治療模式。用這種方法，醫(yī)師具有不需要與患者面對面的咨詢即可控制和規(guī)定治療模式的能力，因此使得骨關(guān)節(jié)炎的治療對于患者和醫(yī)師都更加便利。在一個實(shí)施例中，遙測裝置36可以使用無線通信來操作(例如，利用廣播頻率(RF)系統(tǒng)來實(shí)施設(shè)備與遠(yuǎn)程系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)鏈路)。然而，遙測裝置36可以替換地通過其他媒介(例如，電話線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或光鏈路)來傳遞數(shù)據(jù)。
[0087]目前，參考圖2的方塊圖說明對EMT2刺激設(shè)備的特定實(shí)施例大體上進(jìn)行了描述，對患者佩戴的用于骨關(guān)節(jié)炎的治療的刺激設(shè)備的示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。尤其是，圖3示出了刺激設(shè)備110，該刺激設(shè)備110通常包括膝蓋護(hù)套111、里面放置有信號發(fā)生器和電源的外殼131、第一刺激裝置116A、第二刺激裝置116B以及固定裝置117。外殼131能夠被放置在護(hù)套111的任何地方。設(shè)備Iio還替換性地具有能夠顯示一個或多個治療參數(shù)的顯示器130 (例如，治療模式或療程的剩余治療時間)。在圖3描繪的實(shí)施例中，顯示器130位于外殼131上?；蛘?，顯示器130能夠被放置在在使用期間使用者可以看到顯示器的任何位置。刺激設(shè)備110是用于向患者身體提供電磁場刺激和熱療以促進(jìn)康復(fù)的設(shè)備。尤其是，刺激設(shè)備110可以(通過第一和第二刺激裝置116A和116B)向遭受骨關(guān)節(jié)炎影響的膝關(guān)節(jié)提供脈沖電磁刺激和熱療以促進(jìn)膝蓋的康復(fù)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到這里公開的各種設(shè)備實(shí)施例可以被用于向患者身體的其他任何位置處提供脈沖電磁刺激和熱療(EMT2)以促進(jìn)康復(fù)或提供治療作用。
[0088]膝蓋護(hù)套111包括主體部分113、第一組皮帶構(gòu)件115A和第二組皮帶構(gòu)件115B。第一組皮帶構(gòu)件115A包括第一固定構(gòu)件117A，而第二組皮帶構(gòu)件115B包括第二固定構(gòu)件117B。如以下段落中將要論述的，第一固定構(gòu)件117A配置為與第二固定構(gòu)件117B緊密配合以將第一組皮帶構(gòu)件115A可移除地連接到第二組皮帶構(gòu)件115B上并因此將膝蓋護(hù)套111
縛在患者膝蓋上。
[0089]圖4A和4B說明了根據(jù)一個實(shí)施例的縛在患者膝蓋上的刺激設(shè)備110。尤其是，圖4A說明了患者的膝蓋的正面，而圖4B說明了膝蓋的背面。刺激設(shè)備110的膝蓋護(hù)套111繞著膝蓋纏繞以使得具有第一固定構(gòu)件117A的第一組皮帶構(gòu)件115A與具有第二固定構(gòu)件117B的第二組皮帶構(gòu)件115B重疊以將護(hù)套縛在膝蓋上的期望位置。當(dāng)正確地縛在膝蓋上時，第一刺激裝置116A被置于外側(cè)膝蓋位置上，而第二刺激裝置116B被置于內(nèi)側(cè)膝蓋位置上。在一個實(shí)施例中，第一固定構(gòu)件117A和第二固定構(gòu)件117B形成鉤環(huán)固定裝置(例如，通常所示為魔術(shù)貼(VELCRO?))，其中，第一固定構(gòu)件117A是“鉤”部分且第二固定構(gòu)件117B是“環(huán)”部分。然而，可以使用其它固定裝置，包括但不限于帶扣、紐扣和拉鏈。在膝蓋護(hù)套111的替換性的實(shí)施例中，沒有使用固定裝置。反而，形成纏繞的織物能夠被拉伸并能夠因?yàn)榭椢锏膹椥远m當(dāng)?shù)毓潭ㄗ陨怼?br> [0090]圖5為根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例的刺激設(shè)備110的分解透視圖。如圖5所示，第一刺激裝置116A包括第一線圈126A、第一刺激裝置支架125A、第一刺激裝置支架墊板121A、以及熱交換部件128A以及第一刺激裝置外殼119A。第一刺激裝置116A的第一線圈126A被設(shè)計(jì)為包含在第一刺激裝置支架125A中。第一刺激裝置支架墊板121A向第一刺激裝置支架125A提供附著的底座以通過示例性的附著機(jī)制中的任何一個來連接到膝蓋護(hù)套上，所述附著機(jī)制是，但不限于，不可逆的扣合掛鉤機(jī)制、超聲波焊接或膠水。在一個實(shí)施例中，第一刺激裝置支架墊板121A可以通過縫紉、膠水或任何已知的附著手段永久地附在膝蓋護(hù)套111上。第一熱交換部件128A被設(shè)計(jì)為包含在第一熱刺激裝置外殼119A中。外殼119A之后可以通過由諸如高密度聚乙烯(Tyvek?)合成紙形成的薄的塑料隔板123A封閉。薄的隔板123A能夠通過膠水、熱封或塑料扣合蓋118A來附在外殼119A上。第一熱交換部件128A可以插入到如圖3描繪的實(shí)施例中所示連接到膝蓋護(hù)套111上的第一刺激裝置支架125A中。
[0091]盡管沒有向第一刺激裝置116A那樣在分解視圖中示出，第二刺激裝置116B包括相類似的配置中的類似部件。因此，論述集中在第一刺激裝置116A上以達(dá)到示例的目的，但是同樣適用于第二刺激裝置116B。結(jié)果，第二刺激裝置116B包括具有類似的附圖標(biāo)記的類似部件。
[0092]圖5中概要地描繪的信號發(fā)生器112包括穩(wěn)壓器122和微控制器124，所述微控制器124對通過配線132傳輸?shù)降谝缓偷诙€圈126A和126B上的信號進(jìn)行控制以向膝蓋提供脈沖電磁場。配線132藏在膝蓋護(hù)具111的不同織物層中。向穩(wěn)壓器122提供電力的電源114被置于包含有信號發(fā)生器裝置112的相同外殼中。然而，如上所述，電源114可以替換性地被置于遠(yuǎn)離信號發(fā)生器裝置112。在進(jìn)一步的選擇性的實(shí)施例中，提供了兩個電源:一個用于信號發(fā)生器且一個用于熱交換部件。在另一實(shí)施例中，提供了三個電源:一個用于信號發(fā)生器且另外兩個中的每一個都用于每個熱交換部件。在一個實(shí)施例中，用于熱交換部件的電源是當(dāng)暴露在空氣中時提供能量的一次性的加熱混合物。
[0093]第一和第二線圈126A和126B是單極或者雙極的電磁體，所述電磁體當(dāng)電流流過電磁體時產(chǎn)生磁場。通過使電流經(jīng)過第一和第二線圈126A和126B來建立磁場,所述第一和第二線圈126A和126B優(yōu)選地由繞著磁芯盤繞的長鋼絲索形成?！懊}沖”電磁場可以通過對微控制器124編程來建立以在很快的速率下導(dǎo)通和斷開電磁場。
[0094]盡管第一和第二熱交換部件128A和128B并非必需的部件，將兩個熱交換部件分別并入第一和第二刺激裝置116A和116B可以提供有益的治療結(jié)果。尤其是，當(dāng)被用于與電磁治療相結(jié)合時，熱療有助于對骨關(guān)節(jié)炎的影響進(jìn)行治療并且提高患者配合度。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將注意到只應(yīng)用熱療、只應(yīng)用電磁治療、或者兩者的結(jié)合的刺激設(shè)備110的實(shí)施例都是可能的。結(jié)果，此處描述的刺激設(shè)備可以被修改以適合于不同患者的特別需求。
[0095]熱是可以緩解疼痛并且減少不適的自然治療。通過對患者的溫覺感受器進(jìn)行刺激可以實(shí)現(xiàn)，所述溫覺感受器反過來通過放松深處肌肉以降低敏感度和疼痛來幫助阻止痛覺到達(dá)大腦。為了達(dá)到包括組織溫度上升、血液流動加快、肌肉延長增加以及新陳代謝增強(qiáng)在內(nèi)的治療的熱傳輸效果，肌肉溫度必須達(dá)到大約104華氏度(40攝氏度)。
[0096]依照各種實(shí)施方式的大量的熱源可以被用于提供有益的熱療。例如，第一和第二熱交換部件128A和128B可以是多次使用的盒子，該盒子在每次使用之前需要患者對盒子“重新加熱”(例如，通過將盒子放在微波爐中)?；蛘?，第一和第二熱交換部件128A和128B可以是一次性的盒子，該盒子被設(shè)計(jì)為提供不可逆的放熱反應(yīng)以對于特定的時間內(nèi)提供熱源。在一個實(shí)施例中，第一和第二熱交換部件128A和128B是裝有鐵、碳、氯化鈉、硫代硫酸鈉和水的盒子。當(dāng)CLLHW化合物暴露在空氣中時發(fā)生產(chǎn)生熱量的放熱反應(yīng)。在其它實(shí)施例中，可以通過以下途徑提供熱量:電阻式加熱源、選擇性隔熱、或在操作期間從電池中輻射的“溫度”。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所注意到的，第一和第二熱交換部件128A和128B可以是熱源，該熱源被設(shè)計(jì)以使得熱源在浮動在幾分鐘到全天之間的指定的時間段輸送熱療。該指定的時間段可以或可以不與電磁場的持續(xù)時間相符合。另外，第一和第二熱交換部件128A和128B可以是脈沖調(diào)制的以使得熱療不是恒定的。
[0097]在一個實(shí)施例中，電源114是鋰聚合物電池，該鋰聚合物電池既可以是一次性的電池又可以是可充電的多次使用的電池。如果電源114是可充電型的電池，刺激設(shè)備110可以配置用于連接到用以給設(shè)備充電的塢站上?；蛘?，塢站可以被設(shè)計(jì)為只接收電源114，電源114可以被制作成可從刺激設(shè)備110上移除。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將注意到的，大量的其它類型的電源可以被用于向刺激設(shè)備110提供需要的電力。例如，刺激設(shè)備110可以被設(shè)計(jì)為從患者身體的動作產(chǎn)生電力。或者，刺激設(shè)備110可以通過伴隨有作為副產(chǎn)物的熱量的化學(xué)反應(yīng)對刺激設(shè)備110供電。在此情況下，熱量副產(chǎn)物可以向膝關(guān)節(jié)提供熱療。
[0098]如圖5所示,刺激電路110進(jìn)一步包括用于顯示一個或者多個治療參數(shù)(例如，治療模式或療程中剩余的治療時間量)的顯示器130。例如，顯示器130可以利用諸如光源、(根據(jù)經(jīng)過的時間)變色的熱敏材料、數(shù)字計(jì)時器或聲音重復(fù)等許多不同的指示器裝置。另夕卜，顯示器130可以與監(jiān)視裝置共同作用以響應(yīng)于監(jiān)視裝置檢測到例如電磁場強(qiáng)度超出治療模式規(guī)定范圍來向患者發(fā)送音頻的、視頻的或觸摸類型的消息。在此情況下，顯示器130對提示患者移除刺激設(shè)備或者呼叫其醫(yī)師是有用的。
[0099]圖6為根據(jù)一個實(shí)施例的圖5的分解透視圖的放大的說明。在此實(shí)施例中，圖5中描繪的刺激裝置外殼119AU19B是可插入、可替換的組件，該組件能夠被輕易且快速地在裝置支架125AU25B中插入和移除。在一個實(shí)施例中，在插入到裝置支架125AU25B之后，刺激裝置外殼119AU19B所具有的接頭與支架125AU25B中的接頭相耦合，以向外殼119A、119B供電。
[0100]圖6描繪了具有可插入的刺激裝置外殼119AU19B的刺激設(shè)備110的一個實(shí)施例。如圖6所示，刺激設(shè)備110具有位于刺激裝置外殼119A中的金屬片140A以及第一對刺激裝置支架彈簧承載金屬觸頭142A。當(dāng)刺激設(shè)備110如圖3的實(shí)施例所示裝配時，刺激裝置外殼119A上的金屬片140A被用于作為第一刺激裝置支架125A中的與一對彈簧承載金屬觸頭142A之間的電接頭。刺激裝置外殼119A上的突起133A能夠滑入并滑出刺激裝置支架125A上的凹槽并且嵌入到槽口 135A以建立可逆的機(jī)械嵌入作用，該機(jī)械嵌入作用提供外殼119A對于刺激裝置支架125A的安全插入和移除。在可替換的實(shí)施方式中，刺激裝置支架119A中的金屬片140A與被插入到第一刺激裝置支架125A的第一對磁體槽口中的第一對刺激裝置支架磁體相接觸，以將外殼119A固定到第一刺激裝置支架125A上。在進(jìn)一步的可替換方案中，作為對金屬片的取代，刺激設(shè)備110能夠具有一對刺激裝置磁體以及相應(yīng)的一對刺激裝置支架磁體。
[0101]第一對刺激裝置支架彈簧承載金屬觸頭142A連接到相應(yīng)的一對與信號發(fā)生器112通信的信號線上(未示出)。當(dāng)?shù)谝淮碳ぱb置外殼119A被置于第一刺激裝置支架125A中時，金屬片140A與相應(yīng)的第一對刺激裝置支架彈簧承載金屬觸頭142A之間的電連接建立閉合電路，該閉合電路將第一刺激裝置116A電連接到信號發(fā)生器112上。結(jié)果，信號發(fā)生器112能夠與第一刺激裝置116A通信以將規(guī)定的治療信號輸送到微控制器中，所述治療信號由被編程的治療模式定義。
[0102]圖3到6中說明的刺激設(shè)備110的實(shí)施例是用于產(chǎn)生PEMF治療的一個線圈在膝蓋一側(cè)的兩個線圈排布。通常，穩(wěn)壓器122被用于向信號發(fā)生器112以及第一和第二刺激裝置116A和116B提供恒定的電源電壓。微控制器124觸發(fā)第一和第二線圈126A和126B，由此產(chǎn)生在由儲存在微控制器中的治療模式指定的特定觸發(fā)和開關(guān)頻率上的精確脈沖。觸發(fā)頻率被定義為一定數(shù)量的脈沖發(fā)生的速率。開關(guān)頻率是單獨(dú)脈沖的基頻。被稱為開關(guān)占空比的另一參數(shù)被定義為脈沖寬度對開關(guān)周期的比率。脈沖的電壓與PEMF治療的幅度相
坐寸ο
[0103]由信號發(fā)生器112以及第一和第二刺激裝置116A和116B產(chǎn)生的脈沖電磁場所必需的穿透深度可以取決于例如患者膝蓋區(qū)域的大小來變化。然而，對于成年患者，穿透深度通常在大約Icm到大約5cm的范圍內(nèi)?；蛘撸┩干疃仍诖蠹s2cm到大約4cm的范圍內(nèi)。在進(jìn)一步選擇中，穿透深度從大約2cm到大約2.5cm之間變化。此“穿透深度”參數(shù)是必要的以便對需要的磁場強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)以提供治療，該參數(shù)最終決定了電源114的電源要求。
[0104]通常，線圈產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度依據(jù)特斯拉(T)來測量并且與流過線圈的電流有以下近似關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式的非侵入式系統(tǒng)，用于向關(guān)節(jié)提供治療處理以促進(jìn)該關(guān)節(jié)的康復(fù)，所述系統(tǒng)包括: 護(hù)套，能夠圍繞該關(guān)節(jié)放置，所述護(hù)套包括: 電磁刺激器電路，配置為在該關(guān)節(jié)內(nèi)提供電磁場；以及 至少一個熱療部件，包括配置為啟動所述電磁刺激器電路的啟動電路，所述熱療部件可連接到所述護(hù)套上，所述熱療部件包括至少兩種物質(zhì)，這至少兩種物質(zhì)置于被易破損的隔斷所分隔開的相獨(dú)立的隔間中，其中所述至少兩種物質(zhì)配置為在被混合時發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生可用于與所述關(guān)節(jié)交換的熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電磁刺激器電路連接到所述護(hù)套上，所述系統(tǒng)包含: 支架，與所述電磁刺激器電路相臨近地連接到所述護(hù)套上； 囊，連接到所述護(hù)套上并且該囊的大小為能夠容納所述熱療部件；以及 用后即棄的外殼，連接到所述熱療部件上，所述用后即棄的外殼配置為機(jī)械地連接到所述支架上， 其中，所述用后即棄的外殼包括導(dǎo)體以電氣地并物理地對所述電磁刺激器電路的開路進(jìn)行橋接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述支架在所述護(hù)套的外面部分上并且所述囊在所述護(hù)套的里面部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述用后即棄的外殼通過系帶連接到所述熱療部件上，所述系帶的大小為能夠從所述護(hù)套的外面部分纏繞到所述護(hù)套的里面部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述護(hù)套限定出一貫穿所述護(hù)套且朝所述支架敞開的孔眼，所述孔眼包括朝所述支架的底部孔眼敞開的孔眼。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述支架包括槽口，并且其中所述用后即棄的外殼配置為可移除地插入到所述支架中以接合到所述槽口從而將所述用后即棄的外殼機(jī)械地固定到所述支架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述用后即棄的外殼，當(dāng)機(jī)械地連接到所述支架上時，配置為使得所述電磁刺激器電路能夠在所述關(guān)節(jié)中產(chǎn)生電磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)為吸熱的，并且所述系統(tǒng)包含指示器電路，所述指示器電路配置為當(dāng)所述用后即棄的外殼插入到支架中時顯示出第一顏色并且當(dāng)包括熱敷包在內(nèi)的第二用后即棄的外殼插入到所述支架中時顯示出第二顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述至少兩種物質(zhì)包括硝酸銨和水。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第二用后即棄的外殼包括內(nèi)側(cè)的用后即棄的外殼和外側(cè)的用后即棄的外殼，所述內(nèi)側(cè)的用后即棄的外殼包括一次性的放熱交換部件并且配置為機(jī)械地、可移除地連接到所述護(hù)套的內(nèi)側(cè)支架上，所述外側(cè)的用后即棄的外殼包括一次性的放熱交換部件并且配置為機(jī)械地、可移除地連接到所述護(hù)套的外側(cè)支架上。
【文檔編號】A61F7/00GK203425381SQ201320394147
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】岑健祖, 杰瑞德·J·薩維拉, 克里斯托弗·M·賽維魯斯, 約翰·F·丁爾森 申請人:呵護(hù)可醫(yī)療器械有限公司