МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР "АЛЬТАИР" Российский патент 1998 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам электрической стимуляции токами низкой частоты, и может быть использовано при профилактике и лечении заболеваний нервно- мышечной системы и опорно-двигательного аппарата, а также в косметологии для физиотерапевтического воздействия на мышцы лица и шеи.

Известно устройство электрической стимуляции нервно-мышечного аппарата (патент РФ N 2054954, кл. A 61 N 1/36, 1996), которое содержит генератор прямоугольных импульсов, коммутатор, два преобразователя, два формирователя импульсов, коммутатор выходов и множество электродов.

Недостатком известного устройства является относительно низкая эффективность электростимуляции и ограниченные функциональные возможности аппарата.

Известно также многоканальное устройство воздействия на мышцы лица и опорно-двигательного аппарата человека (два варианта), принятое за прототип (патент РФ N 2056118, кл. A 61 N 1/36, 1996). Аппарат по варианту 1 содержит генератор последовательности биополярных импульсов с широтно-импульсной и частотной модуляцией, блок выходных формирователей сигналов возбуждения электродов, регулятор амплитуды выходного тока и множество электродов.

Аппарат по варианту 2 дополнен временным распределителем сигналов и электродными ключами, число которых соответствует количеству каналов.

Недостатком этих устройств является сложность их конструктивного исполнения, недостаточная эффективность при работе в смешанном режиме ("Стимуляция" - "Непрерывный режим воздействия"). Кроме того, аппараты не обеспечивают гарантированной безопасности работы при проведении косметических процедур.

Поставлена задача расширить функциональные возможности электростимулятора, повысить его безопасность, надежность, ремонтопригодность и обеспечить удобство при пользовании и повышенную комфортность от его воздействия на человека.

Эта задача решается тем, что многоканальный электростимулятор содержит источник частотно- и широтно- модулированных импульсов, блок формирования последовательностей биполярных импульсов, передаваемых на множество электродов по двум группам каналов на независимые друг от друга электроды через выходные формирователи сигналов возбуждения, временной распределитель импульсов и электронные ключи, между входами и выходами которых включен регулятор амплитуды выходного тока. При этом в схему аппарата дополнительно включены параллельно два независимых друг от друга генератора непрерывной серии импульсов (ГНСИ) с коммутаторами, обслуживающими каждый свою группу каналов. Источник частотно- и широтно-модулированных импульсов содержит задающий генератор последовательности биполярных импульсов, который через счетчик-делитель опорной частоты соединен с коммутатором опорной частоты, два выхода которого образует две параллельные группы каналов и связаны через счетчики-делители и формирователи длительности импульсов со схемой совпадения с инверсией. Вторые выходы формирователей длительности импульсов соединены с вторым и третьим входами коммутатора тактовой частоты. Выход схемы совпадения с инверсией подключен к первому входу фазочувствительного распределителя, два выхода которого параллельно через ограничители длительности импульсов соединены с двумя блоками выходных формирователей последовательности сигналов возбуждения электродов. Генераторы непрерывной серии импульсов (ГНСИ) через свои коммутаторы связаны с фазочувствительным распределителем сигналов и выходными формирователями последовательности сигналов возбуждения электродов. Между выходами электронных ключей выходного каскада и электродами помещен коммутатор режима работы прибора, с которым связан прибор проверки работоспособности каждого канала. В схеме встроенного блока питания аппарата выполнен преобразователь напряжения. При этом диапазон изменения частоты следования импульсов, вырабатываемых ГНСИ, составляет 0,5-200 Гц.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального электростимулятора "Альтаир" согласно заявляемому изобретению; на фиг. 2 -диаграмма, показывающая форму токовых импульсов в действии.

Устройство содержит источник частотно- и широтно-модулированных импульсов "В", который состоит из задающего генератора 1, счетчика- делителя 2 опорной частоты, коммутатора 3 тактовой частоты, счетчика- делителя 4 временной последовательности импульсов группы каналов "А", счетчика-делителя 5 временной последовательности импульсов группы каналов "Б", схемы 8 совпадения с инверсией, фазочувствительного распределителя 9 сигналов; ограничителя 10 длительности импульсов последовательности группы каналов "А", ограничителя 11 длительности импульсов последовательности группы каналов "Б", генераторов 12 и 13 непрерывной серии импульсов (ГНСИ) с коммутаторами соответственно 14 и 15, выходных формирователей 16 и 17 сигналов возбуждения электродов 18 и 19. Выходные формирователи 16 и 17 сигналов снабжены первыми 16₁ и 17₁ и вторыми 16₂ и 17₂ электронными ключами, в которые включены контакты регулятора 20 амплитуды импульсов, а между выходами электронных ключей 16₂ и 17₂ и электродами 18 и 19 включены контакты коммутатора 21 режима, который электрически связан с прибором 22 проверки работоспособности аппарата и исправности работы всех каналов аппарата и каждого электрода в отдельности. Встроенный блок 23 питания аппарата снабжен преобразователем 24 напряжения.

Пунктирными линиями "В" очерчен источник частотно- и широтно- модулированных импульсов. Диапазон изменения частоты следования импульсов, вырабатываемых генераторами непрерывной серии импульсов, составляет 0,5-200 Гц.

Многоканальный электростимулятор "Альтаир" работает следующим образом.

Задающий генератор 1 в режиме электростимуляции вырабатывает импульсы частотой 284 Гц, которые через счетчик-делитель 2 опорной частоты поступают на первый вход коммутатора 3 тактовой частоты; на второй и третий управляющие входы коммутатора 3 по обратной связи поступают импульсы частотой 284/2³ кГц и 284/2⁶ кГц с формирователей 6 и 7 длительности импульсов соответственно через последовательности каналов групп "А" и "Б". На выходах коммутатора 3 тактовой частоты образуется тактовая последовательность, которая поступает на счетчик-делитель 4 временной последовательности импульсов группы каналов "А", имеющей регулируемый коэффициент пересчета, и на счетчик-делитель 5 временной последовательности группы каналов "Б", имеющий постоянный коэффициент пересчета, и далее через формирователи 6 и 7 длительности импульсов - на входы схемы 8 совпадения с инверсией. Результирующий сигнал на выходе схемы 8 совпадения с инверсией приобретает вид модулированной по частоте и длительности последовательности импульсов.

Последовательности импульсов группы каналов "А" и "Б" являются управляющими сигналами, подаваемыми на вход фазачувствительного распределителя 9 сигналов, который изменяет свое состояние при подаче на него каждой пачки импульсов и осуществляет поочередное распределение их по двум направлениям подачей разрешающих сигналов на управляющие входы ограничителей 10 и 11 длительности последовательностей групп каналов "А" и "Б" соответственно.

Таким образом, в результате разделения сигналов на две последовательности групп каналов "А" и "Б" по принципу "чет- нечет", частота следования биполярных асимметричных импульсов, с учетом коэффициентов пересчета счетчиков-делителей 4 и 5, находится в пределах от 24 до 120 Гц.

С выходов ограничителей 10 и 11 длительности импульсы поступают на входы выходных формирователей 16 и 17 сигналов возбуждения, в которых длительность импульсов преобразуется в амплитуду тока, и далее, через электронные ключи 16₁ 17₁ и 16₂ 17₂ и коммутатор 21 режима, на множество электродов 18 и 19, которые в определенном порядке закрепляются на различных участках тела, лица или шеи пациента. Каждый канал работает независимо от остальных.

Импульс тока возбуждения представляет собой асимметричный биполярный импульс с нулевой постоянной составляющей. Одна из полярностей имеет вид, близкий к прямоугольному, с амплитудой ниже порога возбуждения; другая полярность имеет форму, близкую к треугольной. Частоту, амплитуду и продолжительность можно плавно настраивать. Так, например, продолжительность импульсов можно установить на 0,1 мс при использовании электродов в косметических целях или на 0,3 мс для физиотерапевтического воздействия. Огибающая частоты и амплитуды имеет форму, близкую к трапецеидальной, с равными отрезками нарастания, максимума и спада.

Частоту входящих импульсов можно изменять от f_min до f_max регулируя вручную независимо друг от друга в диапазоне от 0,5 до 200 Гц. Предусмотренная возможность изменения параметров импульсов позволяет избегать адаптации мускулатуры к прилагаемому воздействию, что способствует более эффективному косметическому или физиотерапевтическому воздействию. Наличие между первым и вторым ключами выходного каскада каждого канала подстроечного элемента регулятора 20 импульсов позволяет не только изменять в определенных пределах максимальную амплитуду выходного тока, но и позволяет выравнивать выходные характеристики всех каналов при окончательной настройке аппарата, поскольку существует некоторый разброс параметров выходных транзисторов и трансформаторов.

В режиме стимуляции обеспечивается чередование пачек импульсов и пауз в соотношении 1:3. В аппарате предусмотрена возможность переключения полярности выходного сигнала для каждого канала и ритма следования пачек импульсов (четыре дискретных значения).

Наличие в аппарате двух генераторов 12 и 13 непрерывной серии импульсов с соответствующими блоками коммутации 14 и 15 позволяет осуществлять непрерывное воздействие биполярных импульсов на мышцы человека в трех режимах: "Стимуляция", "Непрерывное воздействие" и "Смешанный", что значительно расширяет его функциональные возможности. При этом коммутаторы 14 и 15 позволяют отключать ограничители 10 и 11 длительности последовательностей группы каналов "А" и "Б", а также выходные формирователи 16 и 17 от источника частотно- и широтно- модулированных импульсов и подавать на входы управляющие сигналы непосредственно от соответствующих ГНСИ. Коммутаторы 14 и 15 могут подключать соответствующие ГНСИ к любому из имеющихся N выходных формирователей или ко всем формирователям одновременно.

Наличие в аппарате коммутатора 21 режима работы "Стимуляция- косметика" при проведении косметических процедур обеспечивает безопасность использования аппарата, поскольку позволяет уменьшить максимальную амплитуду выходного тока во всех каналах одновременно или выборочно. Кроме того, коммутатор 21 режима обеспечивает проведение в едином сеансе электростимуляции тела, лица и шеи пациента одновременно.

Прибор 22 проверки работоспособности аппарата и исправности электродов, выполненный в виде отдельного блока, позволяет проверять на разрыв или замыкание имеющиеся в комплекте электроды всех видов и модификаций, включая косметические, а также проверять работоспособность каждого канала электростимулятора путем подключения выборочно или одновременно ко всем выходным гнездам аппарата эквивалентов нагрузки (резисторно-емкостных элементов), подключать аппарат к измерительной аппаратуре (авометру, осциллографу, частотомеру и др. ) и поочередно, путем соответствующих переключений, измерять необходимые электрические параметры каждого канала в отдельности.

Наличие встроенного блока23 питания с преобразователем напряжения 24 позволяет электростимулятору работать от батареи или от бортовой сети автомобиля, что необходимо, например, при транспортировании пострадавших с мест аварий и катастроф, когда все каналы аппарата могут работать в режиме непрерывного воздействия (обезболивания).

Таким образом, предлагаемое техническое решение конструктивного исполнения многоканального электростимулятора "Альтаир" является новым по сравнению с прототипом, имеет изобретательский уровень по сравнению с известным уровнем техники и промышленно применимо, то есть соответствует условиям патентоспособности изобретения.

Многоканальный электростимулятор относится к медицинской технике, в частности к устройствам электрической стимуляции токами низкой частоты мускулатуры опорно-двигательного аппарата, а также для косметического массажа лица и шеи. Аппарат многоканального воздействия на мышцы лица и опорно-двигательного аппарата содержит источник в частотно- и широтно-модулированных импульсов, средство возбуждения множества электродов в виде блока выходных формирователей и генераторов непрерывной серии импульсов с коммутаторами, позволяющих работать в трех режимах: "Стимуляция", "Непрерывное воздействие" и "Смешанный". 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Многоканальный электростимулятор, содержащий источник частотно- и широтно-модулированных импульсов, блок формирования последовательностей биполярных импульсов, передаваемых на множество электродов по двум группам каналов через выходные формирователи сигналов возбуждения, снабженных электронными ключами по числу каналов, к которым подключен регулятор амплитуды выходного тока, отличающийся тем, что в каждую группу каналов дополнительно включены генераторы непрерывной серии импульсов с коммутаторами, при этом источник частотно- и широтно-модулированных импульсов состоит из задающего генератора последовательности биполярных импульсов, который через счетчик опорной частоты соединен с коммутатором опорной частоты, два выхода которого образуют две параллельные группы каналов и связаны через счетчики-делители и формирователи длительности импульсов в каждой группе каналов со схемой совпадения с инверсией, вторые выходы формирователей длительности импульсов соединены с вторым и третьим входами коммутатора тактовой частоты, а выход схемы совпадения с инверсией подключен к первому выходу фазочувствительного распределителя, два выхода которого служат выходами источника частотно- и широтно-модулированных импульсов и соединены параллельно через ограничители длительности импульсов с двумя блоками выходных формирователей последовательности сигналов возбуждения электродов, каждый выход которых через электронные ключи и коммутатор режима связан со своим электродом. 2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что к коммутатору режима подключен прибор проверки работоспособности аппарата и исправности электродов. 3. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что диапазон изменения частоты следования импульсов, вырабатываемых генераторами непрерывной серии импульсов, составляет 0,5 - 200 Гц.