УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗВУКОВЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА Российский патент 1994 года по МПК A61H23/00 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения заболеваний внутренних органов механическим воздействием на тело человека.

Целью изобретения является повышение эффективности воздействия и обеспечение возможности лечения хронической почечной недостаточности.

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 - размещение устройства на поясе; на фиг. 3 - вариант выполнения излучателя с использованием биоморфного пьезоэлектрического элемента; на фиг. 4 - то же с оболочками; на фиг. 5 - то же с кожухом; на фиг. 6 - то же с кожухом и коробкой; на фиг. 7-13 - варианты структурных схем электрического генератора; на фиг. 14 - возможная структурная схема логической схемы формирования импульсов; на фиг. 15-17 - возможные варианты выполнения выходного каскада; на фиг. 18-19 - условные диаграммы напряжений на излучателях; на фиг. 20 - возможный алгоритм работы микроЭВМ.

Устройство содержит (фиг. 1) соединенные между собой источник 1 питания, например химический, и электрический генератор 2. Выход электрического генератора 2 с помощью проводника 3 соединен с пьезоэлементом 4.

Второй вывод электрического генератора 2 (общий провод) с помощью второго проводника 5 присоединен к металлической мембране 6, которая соединена, например, с помощью токопроводящего клея с второй плоскостью пьезоэлемента 4.

Мембрана 6 своими краями прикреплена, например, с помощью клея к опорной пластине 7, которая является одновременно одной из стенок коробки 8. В коробке 8 конструктивно размещены элементы источника 1 питания и электрического генератора 2. Коробка 8 закрывается крышкой 9, которая может крепиться к коробке 8, например, с помощью винтов (элементы крепления на фиг. 1 условно не показаны).

Рядом с мембраной 6 на краях опорной пластины 7 размещен валик 10 из мягкого звукопоглощающего материала, например поролона.

С прилегающей к пациенту стороны, а также с боковых сторон устройство покрыто тонкой гибкой оболочкой 11, например из резины, не препятствующей прохождению звуковых колебаний.

Со стороны крышки 9 проходит пояс 12, прижимающий устройство к телу 13 пациента со стороны спины в проекции пораженной почки 14. Пояс 12 скреплен с крышкой 9, например, с помощью ворсовой застежки 15 типа "репейник".

При необходимости воздействия только на одну почку устройство может состоять только из объединенных конструктивно источника 1 питания, электрического генератора 2, излучателя (фиг. 1) и средств крепления к телу пациента пояса 12. При необходимости воздействия одновременно на другие органы, например на вторую почку, кишечник со стороны живота или мочевой пузырь, к этому устройству 16 (выполненному в соответствии с фиг. 1) с помощью проводов 17 могут быть подключены еще один или более излучателей 18, которые также могут быть закреплены на поясе 12, или излучатели 19, которые крепятся к телу с помощью других средств (фиг. 2), например с помощью клейкой ткани или пленки 20 (фиг. 3).

В простейшем случае излучатель 19 может быть выполнен в виде биоморфного пьезоэлектрического элемента, состоящего из двух соединенных плоскостями пьезоэлектрических пластин 21 с различной поляризацией. При подаче на такой пьезоэлемент напряжения с помощью проводов 17 длина одной из пластин 21 увеличивается, а другой уменьшается, в результате чего происходит изгиб этих пластин. Излучатель 18 может быть покрыт оболочкой 11.

Излучатель 18 может, как и в устройстве на фиг. 1, содержать пьезоэлемент 4, закрепленный на мембране 6, которая прикреплена к опорной пластине 7 (фиг. 4). Излучатель 18 со всех сторон, кроме излучающей рабочей части, может быть покрыт звукопоглощающей оболочкой 22, например из поролона. Снаружи излучатель 18 со всех сторон может быть покрыт оболочкой 11. Крепление излучателя к поясу 12 может быть осуществлено, например, с помощью шлевки 23. Излучатель 18 соединяется с электрическим генератором 2 с помощью проводов 17.

Излучатель 18 может быть снабжен кожухом 24 (фиг. 5). Между опорной пластиной 7 и кожухом 24 установлены пружины 25. Опорная пластина 7 под действием пружин 25 упирается в загнутые края кожуха 24.

Задняя стенка кожуха 24 может являться одной из стенок коробки 8, в которой располагаются элементы источника 1 питания и электрического генератора 2 (фиг. 6). Крышка 9 коробки 8 может скрепляться с поясом 12, например, с помощью выступов 26, входящих в отверстия пояса 12. Части кожуха 24 могут быть соединены между собой склеиванием.

Электрический генератор 2 может содержать импульсный генератор 27, в качестве которого может быть использован, например, мультивибратор (фиг. 7). К выходу импульсного генератора 27 может быть подключен управляемый генератор 28, который может быть выполнен по широко известной схеме генератора, формирующего на своем выходе импульсы при поступлении на его вход напряжения, разрешающего формирование этих импульсов, и не формирующего импульсы при отсутствии этого напряжения.

К выходу управляемого генератора 28 непосредственно или через выходной каскад 29 может быть подключен один или несколько излучателей 30. Конструктивно излучатель 30 может быть выполнен вместе с источником 1 питания и электрическим генератором 2 (поз. 16 на фиг. 2) или в виде отдельного конструктивного элемента (поз. 18, 19 на фиг. 2).

Электрический генератор 2 может содержать одну или две, или более цепей, состоящих из двух соединенных последовательно управляемых генераторов 31, 28, подключенных к выходам импульсного генератора 27. К выходам управляемого генератора 28 непосредственно или через выходные каскады 29 подключены излучатели 30 (фиг. 8).

Электрический генератор 2 может иметь в своем составе два или более, например три, импульсных генераторов 27, 32, 33, выходы которых подключены к входам одной (фиг. 9) или нескольких (фиг. 10) схем 34 совпадения. К выходам схем 34 совпадения непосредственно или через выходные каскады 29 подключены излучатели 30.

Электрический генератор 2 может быть выполнен в виде последовательно соединенных импульсного генератора 27, счетчика 35 импульсов и логической схемы 36 формирования импульсов. К логической схеме 36 формирования импульсов непосредственно или через выходные каскады 29 могут быть подключены излучатели 30 (фиг. 11 и фиг. 12).

Электрический генератор 2 может быть выполнен в виде микроЭВМ 37 к выходам которой непосредственно или через выходные каскады 29 могут быть подключены излучатели 30 (фиг. 13). В качестве микроЭВМ могут быть применены, например, однокристальные микроЭВМ КБ1013ВК7-2 или Интел 87С48.

Логическая схема 36 формирования импульсов может быть построена на логических элементах И-НЕ 38, 41, 42 и ИЛИ-НЕ 39,40,43,44, например, по схеме, приведенной на фиг. 14.

Выходной каскад 29 может быть выполнен в простейшем случае при достаточно большой нагрузочной способности предыдущей схемы в виде резисторов 45, включаемых последовательно с пьезоэлементами 4 (или 21, фиг. 3) излучателей (фиг. 15).

В случае небольшой нагрузочной способности предыдущей схемы выходной каскад может перед резисторами 45 содержать эмиттерные повторители, выполненные на транзисторах 46,47 (фиг. 16).

Для удвоения напряжения на излучателях выходной каскад может содержать инвертор 48 (фиг. 17). Пьезоэлементы 4 одним выводом через резисторы 45 и эмиттерные повторители 49,50 подключены к выходу инвертора 48, а вторым выводом через эмиттерные повторители 46, 47 - к входу инвертора 48.

Устройство работает следующим образом.

Подключают источник 1 питания к электрическому генератору 2 и закрепляют их вместе с излучателями 16,18,19 с помощью ремня 12, клея, клейкой ткани или пленки 20 к телу пациента.

Электрический генератор 2 формирует электрические колебания с частотой 2 - 3,5 кГц, например, 2,6 кГц, в виде пачек с длительностью пачек 2 - 100 мс, например 6 мс, с периодом Т₁ повторения пачек 0,1-10 с, например 0,2 с (фиг. 18,19 а).

При поступлении электрических колебаний с выхода электрического генератора 2 на пьезоэлемент 4, он под их действием периодически меняет свою длину, в результате чего происходит периодический изгиб мембраны 6. Колебания мембраны через оболочку 11 и тело 13 пациента передаются к больному органу, например почке 14 (фиг. 1).

Валик 10 из мягкого материала гасит звуковые колебания, распространяющиеся от мембраны 6 по воздуху и по коже пациента и делает более удобным для пациента прилегание устройства к телу.

Звукопоглощающая оболочка 22 (фиг. 4) гасит звуковые колебания, излучаемые в воздух и от опорной пластины 7, делая практически неслышной работу устройства.

Оболочка 11, выполненная из допускаемых к контакту с телом человека материалов, защищает устройство от попадания влаги, например, при дезинфекции прилегающих к телу пациента поверхностей.

При использовании биморфного пьезоэлектрического элемента 21 (фиг. 3) телу пациента передаются колебания центральной части пьезоэлектрических пластин 21, возникающие при поступлении электрических колебаний на эти пластины.

Ношение пациентом работающего устройства может осуществляться в течение 0,5-24 ч в сутки, т. е. в том числе и непрерывно в течение нескольких суток. При продолжительности непрерывного ношения устройства более 1-3 ч стимуляция органов может осуществляться в виде сеансов продолжительностью Т₂ сеансов по 5-30 мин с паузами Т₃ между сеансами продолжительностью 10-120 мин (фиг. 19а).

К телу пациента может быть прикреплено одновременно несколько излучателей. Так, даже при заболевании не только двух, но и одной почки можно установить два излучателя в проекции обеих почек. При одновременной стимуляции обеих почек происходит усиление лечебного действия за счет двойного физиологического эффекта:
прямое воздействие стимулирующей энергии звуковых колебаний на каждую почку;
рефлекторное воздействие каждой из стимулируемых почек на контралатеральную за счет наличия перекрестной иннервации органа.

При одновременной стимуляции двух почек может быть получен весьма выраженный лечебный эффект, в связи с чем быстрая перестройка деятельности почек и усиление их функций (фильтрационной, осморегулирующей и др. ) может вызвать неприятные ощущения у пациента в области почек. Быстрая нормализация артериального давления у таких больных может вызвать головокружение и даже обмороки.

Для смягчения лечебного действия в первые два-три дня от начала стимуляции целесообразно применять поочередное воздействие на почки: сеансы стимуляции второй почки (фиг. 19б) проводятся в перерывах между сеансами стимуляции первой почки (фиг. 19а).

При этом интервалы времени между сеансами стимуляции почек Т₄ и Т₅ могут быть выбраны равными (фиг. 19).

Предлагаемое устройство может быть применено для воздействия не только на почки, но и на другие органы: кишечник, желчевыводящие пути и др.

При нарушениях двигательной активности кишечника и вызванных этим запорах, к телу пациента может быть прикреплено одновременно более трех излучателей:
- два излучателя располагаются на пояснице по обе стороны позвоночника и воздействуют на нервные центры в области солнечного сплетения и на кишечник со стороны спины;
- один, два или более излучателей располагаются на животе пациента и воздействуют на переднюю часть кишечника.

При гипотониях желчного пузыря и желчных путей один излучатель закрепляют на животе справа вверху под ребрами в проекции желчных путей. Если при этом имеются и нарушения двигательной активности кишечника, то 2-5 излучателей одновременно могут быть закреплены на теле для воздействия и на кишечник.

Различные варианты выполнения электрического генератора 2 работают следующим образом.

Импульсный генератор 27 (фиг. 7) формирует импульсы, длительность и период повторения которых равны длительности τ и периоду повторения Т₁ пачек импульсов (фиг. 18, 19). При поступлении этих импульсов на вход управляемого генератора 28, он во время действия этих импульсов генерирует электрические импульсы с частотой, например, 2,6 кГц. Пачки импульсов с выхода управляемого генератора 28 через выходной каскад 29 поступают на пьезоэлементы одного или нескольких излучателей 30.

Электрический генератор 2, выполненный по схеме фиг. 8, формирует пачки электрических импульсов в виде отдельных сеансов. Импульсный генератор 27 формирует импульсы, длительность которых равна длительности сеансов стимуляции Т₂, а паузы между импульсами - паузам между сеансов стимуляции Т₃ (фиг. 19а). Во время действия этих импульсов управляемый генератор 31 формирует импульсы, длительность и период повторения которых соответствуют длительности и периоду повторения пачек импульсов. А во время действия этих импульсов управляемый генератор 28 формирует импульсы с частотой излучаемых звуковых колебаний.

На втором выходе импульсного генератора 27 импульсы формируются во время пауз импульсов на первом выходе, поэтому вторая цепочка из управляемых генераторов 31 и 28 формирует сеансы таких же пачек электрических колебаний, но во время пауз между сеансами первой цепи.

В следующих вариантах выполнения электрического генератора 2 (фиг. 9, 10) использованы три импульсных генератора 27, 32, 33. Импульсный генератор 27, например, формирует импульсы, длительность и период повторения которых соответствуют длительности и периоду формирования сеансов стимуляции, импульсный генератор 32 - импульсы, соответствующие пачкам импульсов, а импульсный генератор 33 - с частотой звуковых колебаний. В результате требуемые электрические колебания в виде пачек и сеансов формируются на выходе схемы совпадения 34.

При наличии второй схемы совпадения 34, на вход которой поступают импульсы с второго выхода импульсного генератора 27, на ее выходе формируются сеансы пачек импульсов во время пауз в сеансах первой схемы совпадения 34.

В вариантах выполнения электрического генератора 2 (фиг. 11, 12) вместо двух дополнительных импульсных генераторов используется счетчик 35 импульсов, импульсы с выходов которого поступают на логическую схему 36 формирования импульсов. Эта схема может иметь один (фиг. 11), два (фиг. 12) или большее число выходов, к которым подключаются выходные каскады 29 или непосредственно излучатели 30.

Возможная схема логической схемы 36 формирования импульсов с двумя выходами приведена на фиг. 14. Возможные длительности и периоды импульсов, поступающих на ее входы с выходов счетчика 35 импульсов, приведены в табл. 1.

В результате на выходе логической схемы И-НЕ 38 формируются пачки импульсов с частотой импульсов 2,63 кГц с длительностью пачек 6,08 мс и с периодом повторения пачек 195 мс. На выходах логической схемы И-НЕ 41 формируются импульсы длительностью 13,3 мин и с периодом повторения 53,1 мин, а на выходах логической схемы И-НЕ 42 - также импульсы, но в паузах импульсов логической схемы И-НЕ 41.

На выходах логических схем ИЛИ-НЕ 43, 44 формируются пачки импульсов с частотой 2,63 кГц с длительностью пачек τ= 6,08 мс, с периодом повторения пачек Т₁ = = 195 мс в виде сеансов продолжительностью Т₂ = 13,3 мин и с паузами между сеансами Т₃ = 39,8 мин. Причем в соответствии с фиг. 19 сеансы формирования пачек на выходе одной из этих микросхем формируются в паузах между сеансами второй и задержка между окончанием сеанса на одном выходе и началом сеанса на втором выходе составляет Т₄= Т₅ = 13,3 мин.

Логическая схема 36 формирования импульсов с одним выходом отличается от приведенной на фиг. 14 отсутствием логических схем ИЛИ-НЕ 40 и 43 и логической схемы И-НЕ 41.

Для изменения временного соотношения в формировании сеансов стимуляции в устройство может быть введен переключатель, подключающий входы обоих выходных каскадов 29 либо к различным выходам логической схемы 36 формирования импульсов, либо к одному из ее выходов.

При использовании микроЭВМ 37 (фиг. 13) возможно автоматическое программируемое изменение параметров звуковых импульсов. При этом микроЭВМ используется как генератор пачек импульсов в виде сеансов, параметры которых изменяются по определенной программе. Возможный алгоритм работы микроЭВМ приведен на фиг. 20.

Могут не изменяться в процессе лечения, например, частота звуковых колебаний, которая составляет, например, 2,6 кГц, и длительность пачек, которая составляет, например, 6 мс.

Начиная с 7 суток и до окончания курса лечения для уменьшения адаптации к стимулирующему воздействию период пачек начинает изменяться по квази случайному закону. Например, в каждом сеансе он принимает определенное значение, повторяясь, например, через каждые 4-6 сеансов стимуляции.

Возможные изменения периода пачек приведены в табл. 2.

При необходимости, программными средствами можно обеспечить изменение по требуемому закону и других параметров воздействия.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить длительное воздействие звуковыми колебаниями на одну или сразу на обе почки пациента.

Это позволяет получить качественно новый лечебный эффект: возможность лечения хронической почечной недостаточности.

Кроме того, предлагаемое устройство может быть применено для лечения хронических запоров, вызванных недостаточной двигательной активностью кишечника, гипотонии желчного пузыря и желчевыводящих путей и других заболеваний, связанных с недостаточной двигательной активностью гладкой мускулатуры органов.

Преимуществом предлагаемого устройства является возможность усиления лечебного эффекта, т. к. пациент получает сеансы стимуляции в течение всего дня, в том числе в домашних условиях, во время работы, на транспорте, при ходьбе и т. д. , что позволяет, кроме того, существенно сэкономить время, т. к. отсутствует необходимость в посещениях физиотерапевтических кабинетов или в специальных принятиях процедуры в домашних условиях. (56) Патент Англии N 1046822, кл. А 5 R 81, 1965.

Свидетельство о полезности Франции N 2285115, кл. А 61 Н 23/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР N 1130344, кл. А 61 Н 23/00, 1984.

Использование: для лечения заболеваний внутренних органов. Сущность изобретения: устройство содержит источник питания, электрический генератор, соединенный с излучателем звуковых колебаний, контактирующим с телом пациента. Излучатель выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, изгибающегося при подаче на него электрического напряжения. Пьезоэлектрический элемент может быть соединен с мембраной, края которой прикреплены к опорной пластине. В качестве опорной пластины может быть использована стенка коробки, в которой расположены источник питания и электрический генератор. Устройство может иметь несколько излучателей, закрепляемых на теле пациента с помощью пояса, повязки, клея, клейкой ткани или пленки. 16 з. п. ф-лы, 20 ил. , 2 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗВУКОВЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА, содержащее последовательно соединенные источник питания, электрический генератор и излучатель, контактирующий с телом пациента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности воздействия и обеспечения возможности лечения хронической почечной недостаточности, оно снабжено средством закрепления на теле пациента, а по меньшей мере один излучатель выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, изгибающегося при подаче на него электрического напряжения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в излучателе применен биморфный пьезоэлектрический элемент. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель содержит тонкую гибкую мембрану, к которой прикреплен пьезоэлектрический элемент. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что излучатель содержит опорную пластину, к которой прикреплена мембрана так, что пьезоэлектрический элемент располагается между ними, не касаясь опорной пластины. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в качестве опорной плстины использована одна из стенок коробки, в которой расположены источник питания и электрический генератор. 6. Устройство по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что на краях опорной пластины рядом с мембраной наложен валик из мягкого заукопоглощающего материала. 7. Устройство по пп. 4 - 7, отличающееся тем, что мембрана и опорная пластина с нерабочих сторон закрыты кожухом, стенки которого касаются тела пациента, а между опорной пластиной и задней стенкой кожуха расположены упругие элементы. 8. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что в качестве средства закрепления излучателя на теле пациента используется пояс или повязка. 9. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что в качестве средства закрепления излучателя на теле пациента используется клей или клейкая ткань, или пленка. 10. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что электрический генератор выполнен в виде импульсного генератора и подключенной к нему по меньшей мере одной цепи, состоящей из последовательно соединенных одного или двух управляемых генераторов, к выходу последнего из которых непосредственно или через выходной каскад подключен излучатель. 11. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что электрический генератор выполнен в виде по меньшей мере двух импульсных генераторов, выходы которых соединены с входами по меньшей мере одной схемы совпадения, к выходам которых непосредственно или через выходные каскады подключено по меньшей мере по одному излучателю. 12. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что электрический генератор выполнен в виде последовательно соединенных импульсного генератора, счетчика импульсов и логической схемы формирования импульсов, к выходам которой непосредственно или через по меньшей мере один выходной каскад подключен по меньшей мере один излучатель. 13. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что в качестве электрического генератора используется микроЭВМ, к выходам которой непосредственно или через по меньшей мере один выходной каскад подключен по меньшей мере один излучатель. 14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения удобства использования, применен химический источник питания. 15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения удобства использования, излучатель со всех сторон кроме излучающей рабочей части покрыт оболочкой из звукопоглощающего материала. 16. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что, с целью обеспечения удобства использования, на задней стенке кожуха расположена коробка, в которой расположен источник питания и электрический генератор. 17. Устройство по пп. 1 - 7 и 15, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства обслуживания, излучатель по меньшей мере с примыкающей к пациенту стороны покрыт тонкой гибкой оболочкой, не препятствующей прохождению звуковых колебаний.