ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к техническим средствам, применяемым в медицинской практике, и может быть использовано для восстановительного лечения и целенаправленной тренировки нервно-мышечных структур, стимуляции различных органов, восстановления нарушений скелетной структуры.

Целью изобретения является повышение эффективности лечения путем уменьшения адаптации.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2, 3 и 4 - временные диаграммы напряжений на выходах отдельных элементов структурной схемы.

Устройство для многочастотной электростимуляции нервно-мышечных структур и органов содержит генераторы с изменяющимися во времени частотами 1, 2 и 3, причем генераторы с изменяющимися во времени частотами включают частотные модуляторы 4, 8 и 12, коммутаторы 5, 9 и 13, псевдослучайные импульсные генераторы 7, 11 и 15, задающие генераторы 6, 10 и 14.

В устройство также входит микшер 16, усилитель стимулирующих сигналов 17, измеритель тока (миллиамперметр) 18, пульт управления 19 и электроды, которые прикрепляются к стимулируемым структурам пациента ("пациент") (см. фиг.1).

При это входы микшера соединены с первыми выходами генераторов с изменяющимися во времени частотами, а его выход - с первым входом усилителя. Выход усилителя соединен через измеритель тока с электродами, второй вход усилителя соединен с первым выходом пульта управления, другие выходы пульта управления соединены с одними входами генераторов с изменяющимися во времени частотами, третьи выходы пульта управления соединены с другими входами генераторов с изменяющимися во времени частотами. Второй выход каждого из генераторов с изменяющейся во времени частотой соединен с третьим входом остальных генераторов с изменяющейся частотой.

Каждый из генераторов с изменяющимися во времени частотами содержит последовательно соединенные частотный модулятор, коммутатор, задающий генератор, выход которого является выходом генератора с изменяющейся во времени частотой, псевдослучайный импульсный генератор, выход которого соединен с одним входом коммутатора, а вход является одним входом генератора с изменяющейся во времени частотой, другие входы коммутатора являются третьими входами генератора с изменяющейся во времени частотой, выход частотного модулятора является вторым выходом генератора с изменяющейся во времени частотой.

Устройство работает следующим образом. Частотный модулятор 4 (фиг.1) вырабатывает пилообразное напряжение U₁ (см. фиг.2), период Т_чм1 , которого задается с пульта управления 19 изменением параметров времязадающей RC-цепочки частотного модулятора 4.

Частотный модулятор 8 вырабатывает пилообразное напряжение U₃ (см. фиг. 3), период Т_чм3 которого также задается с пульта управления 19 изменением параметров времязадающей RC-цепочки модулятора 8.

Частотный модулятор 12 вырабатывает треугольное напряжение U₅, период Т_чм3 которого задается аналогичным образом с пульта управления 19 (см. фиг. 1).

Частотные модуляторы 4, 8 и 12 выполнены таким образом, что с пульта управления 19 для каждого из них может быть задан свой тип закона изменения выходного напряжения U₁, либо U₃, либо U₅ (фиг.2).

Выходное напряжение U₁ частотного модулятора 4 (см. фиг.2), выходное напряжение U₃ частотного модулятора 8 и выходное напряжение U₅частотного модулятора 12 поступают на соответствующие коммутируемые входы коммутаторов 5, 9 и 13.

Псевдослучайные импульсные генераторы 7, 11 и 15 содержат генераторы тактовых импульсов, в которых формируются напряжения U₇, U₁₀и U₁₃ (фиг.13) соответственно.

Периоды следования этих напряжений τ₁,τ₂ и τ₃ (периоды следования тактовых импульсов) задаются с пульта управления 19 и равны либо кратны значениям из интервала
τ=(0,01÷-1) c
Указанные тактовые импульсы используются при формировании псевдослучайных последовательностей прямоугольных импульсов U₈, U₁₁ и U₁₄ (см. фиг. 3) на выходе псевдослучайных импульсных генераторов 7, 11 и 15 (см. фиг.1) соответственно. Выходные напряжения U₈, U₁₁ и U₁₄псевдослучайных импульсных генераторов 7, 11 и 15 поступают на управляющие входы коммутаторов 5, 9 и 13 (см. фиг.1).

Коммутаторы 5, 9 и 13 при каждом переходе соответствующих напряжений U₈, U₁₁ и U₁₄ от низкого уровня к высокому и наоборот (при каждом переходе от "0" к "1" и наоборот) производят последовательное подключение выходов частотных модуляторов 4, 8 и 12 к входам задающих генераторов 6, 10 и 14 в выбранной очередности. В данном примере очередность подключения выходов частотных модуляторов к входу задающего генератора 6 выбрана в виде: 4, 8, 12, 4, 8, 12, 4, 8, 12 и т.д.; к входу генератора 10 - выбрана в виде 8, 4, 12, 8, 4, 12, 8, 4, 12 и т.д.; к входу генератора 14 - в виде 12, 4, 8, 12, 4, 8, 12, 4, 8 и т.д.

Задающие генераторы 6, 10 и 14 представляют собой аналого-цифровые преобразователи "напряжение - частота".

Выходное напряжение U₂ (см. фиг.2) задающего генератора 6 при модуляции его только частотным модулятором 4 имеет вид типа "меандра" возрастающей частоты F₁ (убывающего периода Т₁), причем F₁ = 1/T₁ (см. фиг.2).

Выходное напряжение генератора 6 при его модуляции только частотным модулятором 8 имеет вид "меандра" U₄ падающей частоты F₂ (возрастающего периода Т₂), причем F₂ = 1/T₂ (см. фиг.2), а при модуляции только частотным модулятором 12 - имеет вид "меандра" U₆ возрастающе-убывающей частоты F₃ (убывающе-возрастающего периода Т₃), причем F₃ = 1/T₃ (см. фиг.2).

Регулировка периодов Т_чм1,Т_чм2 и Т_чм3 (см. фиг.2) выходных напряжений частотных модуляторов 4, 8 и 12 с пульта управления 19 (см. фиг.1) обеспечивает изменение значений частот F₁, F₂ и F₃ выходных напряжений задающих генераторов 6, 10 и 14 и скоростей их изменения dF₁/dt, dF₂/dt и dF₃/dt в пределах значений:
F_i = (20÷20000) Гц
dF_i/dt = ± (5÷200) ˙ 10³ Гц/с, где i = 1, 2, 3.

В результате последовательного подключения частотных модуляторов 4, 8 и 12 к входам задающих генераторов 6, 10 и 14, осуществляемого коммутаторами 5, 9 и 13 в указанной очередности, на выходе генератора 6 формируется выходное напряжение U₉ (см. фиг.3); на выходе задающего генератора 10 формируется напряжение U₁₂, а на выходе задающего генератора 14 формируется напряжение U₁₅ (см. фиг.3).

Каждое из указанных напряжений U₉, U₁₂ и U₁₅ представляет собой дискретный составной частотно-модулированный сигнал.

Выходные напряжения U₉, U₁₂ и U₁₅ задающих генераторов 6, 10 и 14 поступают на входы микшера 16 (см. фиг.1), представляющего собой суммирующий предварительный усилитель низкой частоты.

В результате суммирования выходных напряжений U₉, U₁₂ и U₁₅ (фиг.4) задающих генераторов 6, 10 и 14 (см. фиг.1) на выходе микшера 16 формируется напряжение U₁₆ (см. фиг.4), представляющее собой линейную комбинацию указанных напряжений - линейную комбинацию дискретных составных частотно-модулированных сигналов. При этом спектр выходного сигнала микшера 16 в каждый конкретный момент времени будет иметь три спектральные составляющие, "перемещающиеся" в процессе стимуляции в том же диапазоне частот от 20 до 20000 Гц.

Таким образом, изменение с пульта управления 19 периодов следования τ₁, τ₂ и τ₃ тактовых импульсов псевдослучайных импульсных генераторов 7, 11 и 15, установка с пульта управления 19 типа и параметров законов линейной частотной модуляции для частотных модуляторов 4, 8 и 12 обеспечивают для каждого дискрета выходных сигналов задающих генераторов 6, 10 и 14 значения начальной частоты fo и скорости изменения df/dt частоты сигнала в дискрете, изменяющиеся в следующих пределах:
f_o = (20÷20000) Гц;
df/dt = ± (5÷200)˙10³ Гц/с, а длительности Δt_1i, Δt_2j и Δt_3k (см. фиг. 3) дискретов сигналов, равные либо кратные значениям Δt из интервала
Δt = (0,01÷1) с. Выходной сигнал микшера 16 поступает на вход усилителя стимулирующих сигналов 17 (см. фиг.1), откуда после усиления по амплитуде последовательно через измеритель тока 18 поступает к пациенту для осуществления электростимуляции.

С пульта управления 19 выбирается уровень амплитуды выходного сигнала усилителя 17, определяемый индивидуальными особенностями стимулируемых структур.

Изобретение относится к техническим средствам, применяемым в медицинской практике, и может быть использовано для восстановительного лечения и целенаправленной тренировки нервно-мышечных структур, стимуляции различных органов, восстановления нарушений скелетной структуры. Сущность: устройство позволяет генерировать электрические сигналы в диапазоне частот 20 - 20000 Гц, представляющие собой многочастотные комбинации дискретных составных частотно-модулированных последовательностей и содержит генераторы 1, 2, 3 с изменяющимися во времени частотами, частотные модуляторы 4, 8, 12, коммутаторы 5, 9, 13, псевдослучайные импульсные генераторы 7, 11, 15 и задающие генераторы 6, 10, 14. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР, содержащий генераторы с изменяющимися во времени частотами, усилитель и электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности лечения путем уменьшения адаптации, в него введены пульт управления, измеритель тока и микшер, входы которого соединены с первыми выходами генераторов с изменяющимися во времени частотами, а выход соединен с первым входом усилителя, выход которого соединен через измеритель тока с электродами, второй вход усилителя соединен с первым выходом пульта управления, другие выходы которого соединены с одними входами генераторов с изменяющимися во времени частотами, а третья выходы - с другими входами генераторов с изменяющимися во времени частотами, второй выход каждого из генераторов с изменяющейся во времени частотой соединен с третьим входом остальных генераторов с изменяющейся частотой. 2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что каждый из генераторов с изменяющейся во времени частотой содержит последовательно соединенные частотный модулятор, коммутатор, задающий генератор, выход которого является выходом генератора с изменяющейся во времени частотой, псевдослучайный импульсный генератор, выход которого соединен с одним входом коммутатора, а вход является одним входом генератора с изменяющейся во времени частотой, другие входы коммутатора являются третьими входами генератора с изменяющейся во времени частотой, выход частотного модулятора является вторым выходом генератора с изменяющейся во времени частотой.