ЭЛЕКТРОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК A61N1/10 A61N1/18 

Изобретение относится к области медицины, а именно к аппаратам для диагностики и терапии с воздействием электрическим током, подводимым через контактные электроды, и предназначено для регистрации, обработки и анализа постоянных потенциалов головного мозга с последующим воздействием на головной мозг через покровы черепа с целью нормализации функционального состояния организма, а также для исследований по совершенствованию и развитию методов и способов нормализации при различных типах функциональных расстройств.

Известен электротерапевтический аппарат (патент РФ N 2000124), содержащий блок сопряжения, цифроаналоговый преобразователь (ПАИ), блок управления, блок питания, соединенный с блоками сопряжения и ЦАП, усилитель тока, охваченный отрицательной связью по току и имеющий в своем составе операционный усилитель и транзисторную схему с эталонным резистором в цепи эмиттера выходного транзистора и электрода, подключаемые к пациенту, коммутатор, соединенный с блоком сопряжения и блоком питания, выхода коммутатора соединены с электродами, один из входов соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен через резистор с шиной питания, а база соединена со средней точкой делителя из двух резисторов, включенного между шиной питания и нулевой шиной, второй вход коммутатора соединен с коллектором выходного транзистора, база которого соединена через резистор с выходом операционного усилителя; в усилитель тока введен второй операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через резисторы с базой и эмиттером выходного транзистора, инвертирующий вход которого соединен через резисторы с собственным выходом и выходом первого операционного усилителя, а вход соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, соединенный также с блоком питания; блок защиты, соединенный с выходом ЦАП, усилителем тока и блоком питания; блок гальванической развязки, соединенный с блоками сопряжения и питания, входом ЦАП и выходом АЦП. Нулевая шина, упоминаемая выше, изолирована от нулевой шины компьютера.

Недостатком данного аппарата являются низкие функциональные возможности из-за небольшого числа подключаемых электродов и небольшого числа реализуемых лечебных программ и относительно узкая полоса рабочих частот.

Известен также электротерапевтический аппарата ( WO 97/01371 A1, 16.01.97), содержащий блок управления, выход которого через блок питания соединен с первым выходом блока защиты, а его вход - выход через блок гальванической развязки - с выходом АЦП и с входом ЦАП соответственно, коммутатор, к первым выходам которого подключены соответствующие электроды, введены задающий генератор, блок измерения заданных токов и частот, блок измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений, логический блок, при этом выход ЦАП через задающий генератор соединен с вторым входом блока защиты, первый выход которого подключен к входу коммутатора, второй выход которого через блок измерителя воздействующих токов, частот и сопротивлений соединен с третьим входом блока защиты, три входа логического блока соединены соответственно с вторым выходом блока защиты, через блок измерения заданных токов и частот с вторым выходом задающего генератора и с вторым выходом блока измерений воздействующих токов, частот и сопротивлении, а его выход - с входом АЦП.

Замена в схеме аппарата усилителя тока на задающий генератор позволяет существенно расширить полосу его частот, а введение схем измерения задаваемых и воздействующих токов и частот позволяет повысить эффективность и надежность лечебного процесса.

Наличие в аппарате аналого-цифрового преобразователя позволяет ввести в компьютер в цифровой форме сигнал, адекватный току в нагрузке, для обеспечения автоматического и визуального контроля соответствия току заданному и для организации управления параметрами тока воздействия.

Коммутатор позволяет использовать большое число электродов, закрепленных в разных точках, и изменять в процессе процедуры лечения токи и частоты в широком диапазоне, требуемом медицинской практикой.

Логический блок осуществляет стыковку блока защиты и блоков измерений задаваемых и воздействующих параметров с аналогово-цифровым преобразователем.

Блок защиты позволяет осуществить падение до 0 напряжения по экспоненциальному закону в случае отключения питания. Блок гальванической развязки дублирует цифровые сигналы, изолируя цепи аппарата, гальванически связаны с электродами от электрических цепей компьютера.

Однако данный аппарат не позволяет диагностировать функциональные и патологические состояния организма, хранить информацию и выводить ее на любом этапе лечения и диагностирования.

Решаемая задача - расширение функциональных возможностей и увеличение автономности аппарата.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 4, где на фиг.1 представлена функциональная схема аппарата; на фиг.2 - форма сигналов на выходе коммутатора; на фиг.3 - форма сигналов с частотным заполнением на выходе коммутатора; на фиг. 4 а, б - схема подключения электродов.

Электротерапевтический аппарат (фиг. 1) содержит блок согласования 1, блок управления 2, блок питания 3, блок гальванической развязки 4, ЦАП 5, первый АЦП 6, задающий генератор 7, блок защиты 8, блок измерения заданных токов и частот 9, блок измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений 10, коммутатор 11, электрода 12, логический блок 13, активные электроды 14, референтный электрод 15, пятиканальный усилитель 16, второй АЦП 17 и блок математической обработки 18. Блок управления 2 выходом через блок питания 3 соединен с первым входом блока защиты 8. Первый вход-выход блока 2 через блок гальванической развязки 4 соединен с выходом первого АЦП 6 и входам ЦАП 5. Выход ЦАП 5 через задающий генератор 7 соединен с вторым входом блока защиты 8, первый выход блока 8 подключен к входу коммутатора 11. К первым входам коммутатора 11 подключены электроды 12. Второй выход коммутатора 11 через блок 10 соединен с третьим входом блока защиты 8. Входы логического блока 13 соединены соответственно с вторым выходом блока защиты 8, через блок измерения 9 с вторым выходом задающего генератора 7 и со вторым выходом блока измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений 10. Выход блока 13 связан с входом первого АЦП 6. Блок согласования 1 связан с блоком математической обработки 18 и блоком управления 2. Активные 14 и референтный 15 электрода соединяются через пятиканальный усилитель 16 с вторым АЦП 17, выход которого подключен к блоку математической обработки 18. Выход блока 18 через блок согласования 1 связан с блоком управления 2.

Электрический сигнал милливольтового уровня, который снимается с электродов 14 и 15 (активные электроды 14 располагаются вдоль сагиттальной линии: в лобной, центральной, затылочной областях, а также в правом и левом височных отделах, а сигнал референтного электрода 15 усиливается усилителем 16 и преобразуется в цифровую форму АЦП 17, после чего в блоке математической обработки производится суммирование значений потенциалов, зарегистрированных электродами 14, затем из нее вычитается значение потенциала электрода 15, благодаря этому фиксируется истинное значение уровня постоянного потенциала (УПП) головного мозга пациента. Полученные данные передаются в блок согласования 1, где автоматически обрабатываются, по ним строятся карты распределения УПП пациента, которые сравниваются с картами, полученными с помощью монополярного измерения значений УПП.

Однако в некоторых случаях информативным является анализ отклонений УПП в каждом из отведений от средних значений, зарегистрированных по всем областям головы. При этом появляется возможность оценки локальных значений УПП в каждой из областей с исключением влияний, идущих от референтного электрода. Это особенно существенно при локальных поражениях головного мозга, например инсультах.

После проведения статистического анализа отклонений экспериментальных значений от эталонных блоком 1 оператор вызывает соответствующую терапевтическую программу.

Согласно заданной программе блок 1 посылает управляющий сигнал, который поступает на блок управления 2 (БУ).

БУ посылает сигнал для включения блока питания 3 и разрешающий сигнал на коммутатор 11. Одновременно с этим БУ 2 посылает сигнал на задающий генератор 7, который проходит через блок гальванической развязки 4 и цифро-аналоговый преобразователь 5. Выходной сигнал генератора 7 через блок защиты 8 поступает на коммутатор 11 для проведения процедуры. Под воздействием стробирующего сигнала от блока управления 2 сформированный сигнал поступает на электроды 12. Кроме того, сигнал с задающего генератора поступает на блок измерения 9. Блок измерения 9 в реальном масштабе времени измеряет сигналы (ток, частоту) задающего генератора 7. Сигнал, воздействующий на пациента через электроды 12, поступает на блок измерения 10. Блок измерения 10 позволяет измерять подаваемые на электроды ток, частоту и сопротивление пациента во время проведения процедуры, а также до и после нее. С блоков измерения 9 и 10 сигналы поступают на логический блок 13 и через АЦП 6 и блок 4 на блок управления 2, а затем на блок 1, реализуя обратную связь. Блок 1 анализирует поступившие сигналы и управляет дальнейшим терапевтическим процессом. В случае сбоя работы аппарата сигнал с блока защиты 8 поступает на блок 13. Логический блок 13 через АЦП и блок 4 направляет сигнал на блок управления 2, а затем на блок 1.

Автономный блок питания 3 в случае сбоя во внешней цепи обеспечивает бесперебойное питание схемы до конца процедуры.

В случае внутреннего сбоя или несоответствия заданным сигналам и получаемыми пациентами срабатывает блок защиты 8, обеспечивающий плавное падение напряжения на электродах от 6 мА до 0 за 10 с согласно требованиям по медицинской технике.

Коммутатор 11 в соответствии со стробирующими сигналами блока управления 2 позволяет подавать сигналы согласно терапевтической программе на одного или всех 4-х пациентов одновременно.

Аппарат работает в частотном режиме от 5 до 10000 Гц при силе тока на электродах от 0 до 6 мА и сопротивлении от 2 до 7 кОм.

Электротерапевтический аппарат позволяет с помощью специальных методов анализа и тонографического картирования УПП производить оценку суммарных энергозатрат головного мозга и его отдельных областей, а также диагностировать и лечить широкий спектр функциональных и патологических состояний организма в области:
1) Терапия:
кардиология, пульмонология, гастроэнтерология, дерматология, эндокринология, ревматология.

2) Хирургия:
абдоминальная, торакальная, травматология, урология, комбустиология.

3) Неврология.

4) Психиатрия.

5) Гинекология.

6) Реабилитация.

7) Спортивная медицина.

Аппарат отвечает требованиям по электробезопасности для приборов медицинской техники и гарантирует комфортный режим воздействия на пациента.

Аппарат предназначен для диагностики и нормализации функционального состояния организма путем воздействия на головной мозг через покровы черепа электрическим током, подводимым через контактные электроды. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и увеличении автономности аппарата. В аппарат, содержащий блок управления, блок питания, блок гальванической развязки, цифроаналоговый и первый аналого-цифровой преобразователи, блок защиты, коммутатор, электроды, задающий генератор, блок измерения заданных токов и частот, блок измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений, логический блок, дополнительно введены блок согласования, активные электроды, референтный электрод, пятиканальный усилитель, второй аналого-цифровой преобразователь, блок математической обработки. 4 ил.

Электротерапевтический аппарат, содержащий блок управления, выход которого через блок питания соединен с первым входом блока защиты, а его первый вход - выход через блок гальванической развязки - с выходом первого аналого-цифрового и с входом цифроаналогового преобразователей соответственно, к первым выходам коммутатора подключены соответствующие электроды, выход цифроаналогового преобразователя через задающий генератор соединен со вторым входом блока защиты, первый выход которого подключен ко входу коммутатора, второй выход которого через блок измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений соединен с третьим входом блока защиты, три входа логического блока соединены соответственно со вторым выходом блока защиты, через блок измерения заданных токов и частот со вторым выходом задающего генератора и со вторым выходом блока измерения воздействующих токов, частот и сопротивлений, а его выход - с входом первого аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что в него введены дополнительно блок согласования, активные и референтный электроды, пятиканальный усилитель, второй аналого-цифровой преобразователь и блок математической обработки, выход которого через блок согласования подключен ко второму входу - выходу блока управления, а вход через второй аналого-цифровой преобразователь - к выходу пятиканального усилителя, входы которого соединены с соответствующими активными и референтным электродами.