ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для восстановительного лечения и направленной тренировки нервно-мышечного аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности лечения путем уменьшения адаптации пациента.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, вырабатываемых составными элементами блок-схемы; на фиг.3 - временная диаграмма тока I(t), иллюстрирующая структуру дискретного составного сигнала с одновременной амплитудной и частотной модуляцией.

Устройство для электрической стимуляции органов и тканей содержит первый 1, второй 2 и третий 3 генераторы с изменяющимися во времени частотами, каждый из которых образован последовательно соединенными первым частотным модулятором 4 и первым задающим генератором 5, вторым частотным модулятором 6 и вторым задающим генератором 7, третьим частотным модулятором 8 и третьим задающим генератором 9.

Блок управления 10 устройства выполнен в виде коммутатора 11, псевдослучайного импульсного генератора 12 и пульта управления режимом 13. Один из управляющих выходов пульта управления режимом 13 подключен к входу псевдослучайного импульсного генератора 12, выход которого связан с управляющим входом коммутатора 11. Коммутируемые входы коммутатора 11 соединены с выходами генераторов 1, 2, 3 с изменяющимися во времени частотами.

Управляемые входы генераторов 1, 2, 3 электрически связаны с выходами пульта управления режимом 13.

Устройство содержит также усилитель 14, управляемый вход которого электрически связан с выходом пульта управления режимом 13. Вход усилителя 14 связан с выходом коммутатора 11, а выход усилителя 14 последовательно через измеритель тока (миллиамперметр) 15 подключается к электродам пациента ("пациент").

Устройство для электрической стимуляции органов и тканей работает следующим образом. Тактовые импульсы U₁, вырабатываемые генератором тактовых импульсов, входящим в состав псевдослучайного импульсного генератора 12, и следующие с периодом τ_i
τ_i = (0,01÷1) с, который задается с пульта управления режимом 13, поступают на вход схемы формирования псевдослучайной последовательности импульсов.

Период следования τ_i тактовых импульсов U₁ определяет длительность импульсов выходного напряжения U₂ псевдослучайного импульсного генератора 12. Напряжение U₂ имеет вид псевдослучайной последовательности прямоугольных импульсов высокого и низкого уровня (последовательности двоичных знаков - "единиц" и "нулей" соответственно) с длительностью каждого импульса, равной или кратной периоду τ_i .

Последовательность прямоугольных импульсов U₂ с выхода псевдослучайного импульсного генератора 12 поступает на управляющий вход коммутатора 11. Коммутатор 11 при каждом переходе от низкого уровня U₂ к высокому и наоборот производит переключение выходов задающих генераторов 5, 7, 9 к входу усилителя 14 в очередности - первый задающий генератор, второй задающий генератор, третий задающий генератор, первый, второй, третий задающие генераторы и так далее, по мере смены двоичных знаков ("нулей" и "единиц") на выходе псевдослучайного импульсного генератора 12. Частотный модулятор 4 вырабатывает пилообразное напряжение U₃, период Т_чм1 которого задается с пульта управления режимом 13 изменением параметров времязадающей RC-цепочки.

Выходное напряжение U₃ частотного модулятора 4 поступает на вход задающего генератора 5, который представляет собой аналого-цифровой преобразователь "напряжение-частота".

Выходное напряжение U₄ задающего генератора 5 имеет вид последовательности импульсов с переменным периодом следования
T_1i= , где F_1i - мгновенная частота, значение которой пропорционально текущей величине выходного напряжения U₃ частотного модулятора 4. Регулировка периода Т_чм1 напряжения U₃ с пульта управления режимом 13 обеспечивает изменение значений частоты F_1i и скорости ее изменения dF_1i/dt в пределах:
F_1i = (20÷20000) Гц
= (5 ÷ 200)·10³ Гц/с
Частотный модулятор 6 вырабатывает пилообразное напряжение U₅, период T_чм2 которого задается с пульта управления режимом 13 изменением параметров времязадающей RC-цепочки.

Выходное напряжение U₅ частотного модулятора 6 поступает на вход задающего генератора 7, вырабатывающего напряжение U₆ в виде последовательности импульсов переменного периода, равного
T_2i= , где F_2i - мгновенная частота, значение которой пропорционально текущей величине выходного напряжения U₅ частотного модулятора 6.

Регулировка периода Т_чм2 напряжения U₅ с пульта управления режимом 13 обеспечивает изменение значения частоты F_2i и скорости ее изменения в пределах:
F_2i = (20000÷20) Гц
= -(5 ÷ 200)·10³ Гц/с
Частотный модулятор 8 вырабатывает треугольное напряжение U₇, период Т_чм3 которого задается с пульта управления режимом 13 изменением параметров времязадающей RC-цепочки.

Выходное напряжение U₇ частотного модулятора 8 поступает на вход задающего генератора 9, вырабатывающего напряжение U₈ в виде последовательности импульсов переменного периода, равного:
T_3i= где F_3i - мгновенная частота, значение которой пропорционально текущей величине выходного напряжения U₇ частотного модулятора 8.

Регулировка периода Т_чм3 с пульта управления режимом 13 обеспечивает изменение значений частоты F_3i и скорости ее изменения в пределах:
F_3i = (20÷20000) Гц,
= ± (5 ÷ 200)·10³ Гц/с .

В результате последовательного подключения выходов задающих генераторов 5, 7, 9, осуществляемого коммутатором 11, к входу усилителя 14 на выходе усилителя 14 формируется напряжение U₉, представляющее собой дискретный составной частотно-модулированный сигнал, уровень которого регулируется с пульта управления режимом 13. Выходной сигнал U₉усилителя 14 имеет функцию изменения своей частоты при заданных значениях Т_чм1,Т_чм2,Т_чм3, приведенную на диаграмме 10 (см. фиг.2), причем его частота f изменяется в пределах 20-20000 Гц.

Частотные модуляторы 4, 6, 8 выполнены таким образом, что с пульта управления режимом 13 для каждого из них может быть задан тип закона изменения выходного напряжения: U₃ или U₅, или U₇. Это означает, что указанные частотные модуляторы определяют для задающих генераторов 5, 7, 9 любой из трех рассмотренных законов линейной частотной модуляции (ЛЧМ) - возрастающей ЛЧМ, убывающей ЛЧМ, убывающе-возрастающей ЛЧМ.

Регулировка с пульта управления режимом 13 периода следования τ_iтактовых импульсов псевдослучайного импульсного генератора 12 и установка с пульта управления режимом 13 параметров законов ЛЧМ для частотных модуляторов 4, 6, 8 обеспечивает для каждого дискрета выходного сигнала начальную частоту f_o, скорость изменения частоты , изменяющейся в пределах:
f_o = (20÷20000) Гц;
= ± (5 ÷ 200)·10³ Гц/с, а длительность Δ t_i дискрета - равную либо кратную значениям τ_i из интервала:
τ_i = (0,01÷1) с. Выходной сигнал усилителя 14 последовательно через миллиамперметр 15 поступает к пациенту для осуществления электростимуляции путем наложения электродов на поверхность кожи в области стимулируемых нервно-мышечных структур опорно-двигательного аппарата и органов.

Реактивный характер полного сопротивления стимулируемых нервно-мышечных структур и органов пациента позволяет осуществить дополнительную амплитудную модуляцию дискретного составного частотно-модулированного сигнала по закону, пропорциональному закону изменения частоты f(t). Коэффициент пропорциональности закона амплитудной модуляции зависит от индивидуальных особенностей пациента (электропроводимости стимулируемых нервно-мышечных структур и органов).

На фиг. 3 изображена временная диаграмма тока I(t), иллюстрирующая структуру результирующего сигнала (сигнала дискретного составного с одновременной амплитудной и частотной модуляцией) при различных законах изменения частоты в каждом дискрете.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для восстановительного лечения и направленной тренировки нервно-мышечного аппарата. Сущность: устройство позволяет генерировать электрические сигналы в диапазоне частот 20 - 20000 Гц, представляющие собой одночастотные комбинации дискретных составных частотно-модулированных последовательностей, и содержит первый, второй, третий генераторы с изменяющимися во времени частотами, первый и второй частотные модуляторы, первый и второй задающие генераторы, третий частотный модулятор и третий задающий генератор, блок управления и усилитель. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР, содержащий усилитель, задающие генераторы с изменяющимися во времени частотами и электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности лечения путем уменьшения адаптации пациента, в него введены последовательно соединенные пульт управления режимом, псевдослучайный импульсный генератор и коммутатор, выход которого соединен с первым входом ускорителя, измеритель тока, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с электродами, второй вход усилителя соединен с вторым выходом пульта управления режимом, выходы группы которого соединены с входами группы коммутаторов. 2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что генератор с изменяющейся во времени частотой выполнен в виде последовательно соединенных частотного модулятора и задающего генератора, причем вход частотного модулятора является входом, а выход задающего генератора - выходом генератора с изменяющейся во времени частотой.