УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПАЧЕК ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1997 года по МПК H03K3/64 A61N1/36 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных генераторах, в том числе в медицинских электронных приборах - электростимуляторах для коррекции функции мышц при патологических состояниях опорно-двигательной системы, например, таких, как последствия полиомиелита, детский церебральный паралич.

Известно устройство для коррекции движений по а.с. СССР N 1681866 от 31.10.89, кл. A 61 N 1/36, содержащее блок питания, первый датчик фазы движения, пороговый элемент, инвертор, первый блок задержки, формирователь длительности пачки, второй датчик фазы движения, второй блок задержки, генератор импульсов, формирователь длительности импульса, усилитель, преобразователь напряжения.

Известен формирователь пачек импульсов по а. с. СССР N 1443139 от 20.04.87, кл. H 03 K 3/64, содержащий шину тактовых импульсов, счетчик импульсов, триггеры, элементы ИЛИ, переключатель, делители частоты, выходную шину. Известный формирователь пачек импульсов использован в электростимуляторах органов и тканей.

Известен формирователь серий импульсов по а. с. СССР N 1307548 от 19.12.85, кл. H 03 K 3/64, содержащий ключ с запоминанием сигнала управления, информационный вход которого подключен к шине импульсов тактовой частоты, а первый выход и вход управления соединены соответственно с первой выходной шиной и прямым выходом триггера, S-вход которого подключен к шине запуска, R-вход соединен с второй выходной шиной и выходом делителя частоты, входы управления и счетный вход которого подключены соответственно к шинам управления и третьей выходной шине. Формирователь серий импульсов содержит также дополнительный ключ с запоминанием сигнала управления, дополнительный делитель частоты, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ, шину запуска.

Известен формирователь пачек импульсов по а. с. СССР N 1429301 от 11.03.86, кл. H 03 K 3/64, содержащий генератор импульсов, делители частоты, счетчики, группу элементов И, блоки сравнения, блок пересчета, элемент И, инвертор, триггер, выходную шину. Формирователь пачек импульсов используется в электростимуляторах дыхания.

Известен ортопедический аппарат с электронной схемой управления (Протезирование и протезостроение, М. ЦНИИПП, 1987, вып. 80, с. 123-127). Электронный стимулятор представляет собой двухканальное электронное устройство с автономным источником питания. Каждый канал содержит три регулятора (длительности задержки стимулирующего сигнала относительно момента срабатывания датчика синхронизации, длительности пачки выходных импульсов, частоты следования импульсов), переключатели режимов, переключатели амплитуды напряжения стимулирующего сигнала, регуляторы интенсивности сигнала, источник питания.

Известно электронное устройство для коррекции ходьбы на протезах, содержащее генератор тренировки, датчик синхронизации, два канала, в каждом из которых содержится блок задержки, формирователь пачки импульсов, формирователь стимулирующих импульсов. Кроме того, устройство содержит симметричный триггер, генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, элементы И, индикатор стимуляции, выходные каскады, трансформатор (прототип) [1]
На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы работы устройства; на фиг.3 принципиальная схема устройства; на фиг.4 - реальная осциллограмма одиночного импульса предлагаемого устройства (сплошная линия) и прототипа (пунктирная линия. На участке совпадения осциллограммы предлагаемого устройства и прототипа пунктирная линия для удобства условно показана рядом со сплошной линией).

На фиг. 1 изображены вход 1 внешнего датчика синхронизации, генератор 2 инфранизкочастотных (ГИНЧ) колебаний, каналы I и II, каждый из которых содержит регулятор 3 фазы, одновибратор 4, модулятор 5, усилитель-формирователь 6, выход 7 I-го канала, выход 8 II-го канала. Кроме того, на фиг.1 изображены блок 9 индикации и генератор 10 тактовых импульсов (в данном случае генератор низкой частоты).

Вход 1 предназначен для поступления сигнала от внешнего датчика синхронизации стимулирующего воздействия в режиме "коррекция".

ГИНЧ 2 предназначен для формирования команд стимуляции мышц в режиме "тренировка".

На фиг.3 изображено: ГИНЧ 2, в состав которого входят элементы HE 11, HE 12, резистор 13, резистор 14, конденсатор 15.

ГТИ 10, в состав которого входят элементы HE 16, HE 17, резисторы 18, 19, 20, конденсатор 21.

Канал I(II), в состав которого входят регулятор 3 фазы, одновибратор 4, модулятор 5, усилитель-формирователь 6.

Регулятор 3 фазы содержит D-триггер 22 (23), резистор 24 (25), конденсатор 26 (27).

Одновибратор 4 содержит D-триггер 28 (29), резистор 30 (31), конденсатор 32 (33), диод 34 (35).

Усилитель-формирователь 6 содержит конденсатор 36 (39), резистор 38 (39), резистор 49 (41), транзистор 42 (43), трансформатор 44 (45), резистор 46 (48), резистор 47 (49), диод 50 (51).

Модулятор 5 содержит элемент HE 52 (53), резистор 54 (55).

Блок индикации содержит резистор 56, резистор 57, транзисторный ключ 58, резистор 59, светодиод 60.

На фиг.3 также показаны накопительный конденсатор 61, резистор 62, точки 63 и 64 подключения источника питания, разъемы 65-67, переключатель К2: Контакты "5" и "6" разъема (сигнал "SIN") служат для подключения внешнего датчика синхронизации ко входу 1.

Устройство работает следующим образом:
В зависимости от положения переключателя К1 входным сигналом каналов I и II является либо сигнал от внешнего датчика синхронизации (режим "коррекция"), либо непрерывно следующие с частотой 0,3 Гц прямоугольные импульсы от ГИНЧ 2 (режим "тренировка"). Входной сигнал в режиме "Коррекция" синхронизирован с движениями сустава.

Отрицательный фронт входного сигнала переключает в низкий логический уровень C-вход D-триггера 22 (23) регулятора 3 фазы, инициируя начало регулируемой в пределах 0 1 с временной задержки срабатывания одновибратора 4 и соответственно начало формирования пачки стимулирующих импульсов. По прошествии этой временной задержки регулятор 3 фазы запускает одновибратор 4, задающий длительность пачки выходных импульсов. Резистором 30 (31) ее можно регулировать в пределах 50 1250 мс. С выхода одновибратора 4 импульс поступает на первый вход модулятора 5, на второй вход которого постоянно подаются тактовые импульсы с ГТИ 10 с частотой, заданной в пределах от 40 до 80 Гц. При регулировке общей длительности вырезаемой модулятором 5 пачки тактовых импульсов в пределах 50 120 мс количество отдельных тактовых импульсов в ней может, таким образом, составлять от 2 до 100.

Пакет тактовых импульсов с ГТИ 10, промодулированных модулятором 5, поступает на вход усилителя-формирователя 6. Тактовые импульсы пакета по своему переднему фронту открывают имеющийся в усилителе-формирователе 6 транзисторный ключ 42 (43), который разряжает накопительный конденсатор 61 через первичную обмотку трансформатора 44 (45) и таким образом формирует выходные импульсы. Трансформатор 44 (45) усилителя-формирователя 6 обеспечивает повышение напряжения выходных импульсов и гальваническую развязку выходных и управляющих цепей устройства.

Регулировка амплитуды в пределах от 0 до 105 В осуществляется с помощью резистивных делителей 46, 47 (48, 49), включенных в качестве нагрузки вторичной обмотки трансформатора 44 (45).

Блок 9 индикации подключен по схеме ИЛИ к обоим каналам. С помощью транзисторного ключа 58 на время генерации пакета импульсов в любом из каналов включается светодиод 60, расположенный на передней панели устройства. Свечение светодиода 60 индицирует, таким образом, активное состояние устройства.

Временные диаграммы сигналов в соответствующих точках блок-схемы показаны на фиг.2. Две верхние диаграммы являются альтернативной. Первая диаграмма соответствует входному сигналу "SIN" от внешнего датчика синхронизации в режиме "коррекция". Следующая диаграмма соответствует входному сигналу каналов, вырабатываемому ГИНЧ 2 (режим "коррекция"). Фронт "SYN" показан совпадающим с отрицательным фронтом ГИНЧ 2 условно, для удобства и в режиме "коррекция" приводит к формированию лишь одного из представленных на диаграммах и пакетов (в интервалах времени t2 t5), в то время как режим "тренировка" соответствует диаграммам полностью.

Реализация предложенного устройства создает предпосылки для выработки правильного двигательного стереотипа вследствие улучшения координационных соотношений активности мышц-антагонистов;
обеспечивает искусственное управление движениями различного уровня сложности;
опосредованным эффектом является снижение рефлекторного тонуса мышц при лечении больных с системными нарушениями мышечного тонуса, а также при изменении условий функционирования сухожильных и мышечных рефлекторов.

Плавная регулировка амплитуды выходных импульсов в пределах 0 105 B наиболее согласуется с физиологической чувствительностью к импульсам напряжения.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в импульсных генераторах, в том числе в медицинских электронных приборах - электростимуляторах для коррекции мышечной функции при патологических состояниях опорно-двигательной системы. Сущность изобретения: устройство содержит два идентичных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные регулятор фазы, одновибратор, модулятор и усилитель-формирователь, причем вход регулятора фазы является информационным входом канала, а выход усилителя-формирователя является выходом канала. Кроме того, устройство содержит генератор инфранизкой частоты (ГИНЧ), генератор тактовых импульсов (ГТИ) и блок индикации (БИ), выход ГИНЧ соединен с информационным входом каналов в режиме "тренировка", вход БИ соединен с вторым выходом одновибратора каждого канала, выход ГТИ соединен с таковыми входами каналов, являющимися вторыми входами модуляторов в каждом канале. 4 ил.

Устройство для формирования пачек импульсов, содержащее генератор инфранизкой частоты, генератор тактовых импульсов, индикатор, два идентичных канала, каждый из которых содержит усилитель-формирователь, причем выход генератора инфранизкой частоты соединен с информационным входом каждого канала, а выход усилителя-формирователя является выходом канала, отличающееся тем, что в каждый канал введены последовательно соединенные регулятор фазы, одновибратор и модулятор, причем вход регулятора фазы является информационным входом каждого канала, а выход модулятора соединен с входом усилителя-формирователя, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом каждого канала, являющимся вторым входом модулятора, вход блока индикации соединен с выходом индикации каждого канала, являющимся вторым выходом одновибратора.