ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА Российский патент 1999 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицине, конкретно к медицинской технике, и касается электростимуляторов желудочно-кишечного тракта.

Известен зонд-стимулятор, содержащий электроды в виде лекарственной капсулы, внутри которых размещен источник питания и генератор серий импульсов, и присоединительный штуцер с трубкой для продленного воздействия на желудок и отделы ЖКТ в пределах длины соединяющей трубки (патент РФ N 1223922, БИ N 14 1986 г.). Его недостатком является ограниченная сфера применения - возможно только амбулаторное и клиническое применение.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является электростимулятор желудочно-кишечного тракта, содержащий электроды, представляющие собой две электрически изолированных части лекарственной капсулы, а генератор импульсов и источник питания размещены внутри капсулы - прототип (1).

Однако из-за отсутствия обратной связи с моторной активностью желудочно-кишечного тракта и с субъективными ощущениями пациента - болями и мышечными судорогами, возникающими при прохождении электростимулятором желудочно-кишечного тракта определенных отделов желудочно-кишечного тракта, использование его в клинической практике недостаточно эффективно и может вызвать побочные явления.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является устранение побочных явлений и повышение эффективности лечения за счет возможности управления электростимулятором и изменение параметров импульсов в соответствии с потребностями желудочно-кишечного тракта в электростимуляции или с субъективными ощущениями пациента.

Поставленная задача достигается тем, что электростимулятор желудочно-кишечного тракта, содержит электроды в виде электрически изолированных частей лекарственной капсулы, внутри которой расположены источник питания, микроконтроллер, выходы которого присоединены к электродам, и датчики, выполненные с возможностью приема сигналов от внутренних органов и/или сигналов, поступающих от внешнего передатчика, выходы которых присоединены к входам микроконтроллера. Дополнительно электростимулятор снабжен передатчиком сигналов, поступающих от внутренних органов.

Новым в предлагаемом электростимуляторе желудочно-кишечного тракта является то, что он содержит внутри лекарственной капсулы микроконтроллер, выходы которого присоединены к электродам, датчики, выполненные с возможностью приема сигналов от внутренних органов и/или от внешнего передатчика, выходы которых присоединены к входам микроконтроллера, и дополнительно электростимулятор снабжен передатчиком сигналов, поступающих от внутренних органов.

В проанализированной автором литературе не найдено данных отличительных признаков. Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Совокупность отличительных признаков не вытекает явным образом из уровня техники для специалиста. Таким образом, техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение может использоваться в медицинской практике. Таким образом, оно соответствует критерию "промышленно применимо".

На фиг. 1 изображена конструкция электростимулятора желудочно-кишечного тракта.

На фиг. 2 изображена функциональная схема электростимулятора желудочно-кишечного тракта.

На фиг. 3 изображена функциональная схема микроконтроллера в простейшем варианте.

На фиг. 4 изображена функциональная схема микроконтроллера в предпочтительном варианте.

Электростимулятор желудочно-кишечного тракта состоит из корпуса 1, состоящего из электрически изолированных частей лекарственной капсулы, служащими электродами 2 и 3, имеющих возможность контактировать со стенками кишечника и соединенными с выходами микроконтроллера 4. Внутри корпуса 1 размещены источник питания 5, состоящий из гальванических элементов, микроконтроллер 4, выполненный с возможностью подавать, по заданному аппаратно или программно алгоритму, серии импульсов на электроды электростимулятора желудочно-кишечного тракта, отключать их или менять их параметры в зависимости от сигналов, поступающих на датчики 7 от внутренних органов, либо подаваемых с внешнего передатчика, датчики 7, выполненные с возможностью приема сигналов от внутренних органов и/или от внешнего передатчика, выходы которых подключены к входам микроконтроллера 4. Дополнительно электростимулятор желудочно-кишечного тракта содержит передатчик 8 сигналов, поступающих от внутренних органов, информация от которого принимается внешним приемником для медицинских наблюдений. Конструктивно электроды 2 и 3 соединяются между собой с помощью изолирующей втулки 6, выходы микроконтроллера 4 подключены к электродам 2 и 3, выводы источника питания 5 подключены с помощью контактных пружин 9 и 10 к соответствующим выводам микроконтроллера 4.

Микроконтроллер 4 в простейшем варианте (фиг. 3) содержит интегратор 11, вход которого подключен к выходу датчиков 7, а выходы подключен к управляющему входу генератора серий импульсов 12, выходы которого подключены к электродам 2 и 3.

В предпочтительном варианте микроконтроллера 4 (фиг. 4) выходы датчиков 7 через усилители 13 подключены к входам однокристальной микроЭВМ 14, соответствующие выходы которой подключены к электродам 2, 3 и к передатчику 8 сигналов, причем 1 - вход микроконтроллера 4 присоединен к его выходу, присоединенному к электроду 3, а N-вход микроконтроллера 4 присоединен к его выходу, присоединенному к передатчику 8 сигналов.

Размеры электростимулятора желудочно-кишечного тракта ограничены возможностью введения его в желудочно-кишечный тракт путем проглатывания.

Электростимулятор желудочно-кишечного тракта работает следующим образом. Электростимулятор вводят в желудочно-кишечный тракт путем проглатывания. Серии прямоугольных импульсов заданной характеристики поступают с микроконтроллера 4 на электроды 2 и 3, которые соприкасаются со стенкой кишечника. Электрические импульсы, воздействуя на стенку кишечника, вызывают появление ответной реакции в виде волны перистальтики, которая продвигает электростимулятор и содержимое кишки в дистальные ее отделы, на которые подается очередная серия импульсов, и процесс повторяется. Датчики 7 регистрируют данные об активности желудочно-кишечного тракта - о возникающих волнах перистальтики и передают их в микроконтроллер 4. При достижении достаточно высокой моторной активности желудочно-кишечного тракта, т.е. достижения положительного эффекта электростимуляции, микроконтроллер 4 имеет возможность отключить серии импульсов или изменить их параметры. После отключения импульсов или изменения их параметров микроконтроллер 4 продолжает слежение за активностью желудочно-кишечного тракта. Когда активность снижается ниже определенного уровня, микроконтроллер 4 включает серии импульсов. Серии импульсов начинают поступать на электроды 2 и 3, которые контактируют со стенкой кишечника, вызывая ответную реакцию в виде перистальтической волны, которая продвигает электростимулятор и содержимое кишки в дистальные ее отделы, на которые подается очередная серия импульсов, и процесс повторяется.

В отсутствие сигналов внешнего передатчика микроконтроллер 4 производит периодическое измерение импеданса окружающей среды путем подачи положительного импульса на электрод 2, на электроде 3 при этом измеряется напряжение. Если определенный уровень напряжения присутствует на электроде 3 (это означает, что электростимулятор попал в проводящую среду), то микроконтроллер 4 начинает выполнять программу электростимуляции со стандартными параметрами, например, как у ныне выпускаемых электростимулятором ЖКТ. Получая команды от внешнего передатчика, микроконтроллер 4 может менять параметры электростимуляции в широких пределах, производить измерение физиологических параметров органов ЖКТ как во время электростимуляции (давление, pH, фоногастрограммы), так и в перерывах между сериями стимулирующих импульсов (биопотенциалы), а также исполнять программы электростимуляции в зависимости от физиологических параметров, измеряемыми датчиками 7, например как в аппарате с биоуправлением, использовавшимся при проведении экспериментальных исследований (см. М. А. Собакин и Шепелев В.А. "Дальнейшее приборно-методическое обеспечение электрической стимуляции желудка с использованием принципа обратной связи" / Экспериментальная хирургия и анестезиология/ - 1973 г. N 2, с. 26), когда стимулирующие импульсы подавались в каждую фазу положительной полуволны собственных биопотенциалов, поступающих от электродов.

Когда возникают боли или мышечные судороги, при прохождении электростимулятором желудочно-кишечного тракта определенных отделов желудочно-кишечного тракта, имеется возможность отключать электростимулятор желудочно-кишечного тракта, или менять параметры его импульсов пациентом с помощью внешнего передатчика, что позволяет снять мышечные судороги и боли у пациента - снизить побочные отрицательные эффекты применения электростимуляторов желудочно-кишечного тракта. Имеется возможность производить наблюдения, например лечащим врачом, за сигналами, поступающими от внутренних органов и передаваемыми передатчиком 8 сигналов на внешний приемник для более точной диагностики и лечения.

Электростимулятор содержит датчики 7, выполненные с возможностью принимать сигналы от внутренних органов и/или от внешнего передатчика, которые представляют собой устройство, состоящее из одного или нескольких датчиков: датчик давления, датчик pH, датчик фоновой (акустической) активности, датчик биопотенциалов и т.д. Датчик биопотенциалов может содержать в общем случае отдельные электроды для снятия биопотенциалов с прилегающих мышечных тканей и усилитель постоянного тока, выход которого присоединен к входу микроконтроллера 4, а может и совмещать функции основных электродов электростимулятора с электродами датчика биопотенциалов с разделением по времени циклов снятия биопотенциалов и циклов электростимуляции - в этом случае возможно подключение электродов непосредственно ко входам микроконтроллера 4 с возможностью снятия биопотенциалов. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта может содержать также датчик сигналов внешнего передатчика, с помощью которых передаются команды от внешнего передатчика, такими датчиками могут быть индуктивный контур, акустический или ультразвуковой датчик и т.д. - передача команд с внешнего передатчика может производиться по радиоканалу, индуктивно, звуком, ультразвуком и т.д., причем возможно совмещение приема одним датчиком сигналов внутренних органов и сигналов с внешнего передатчика - например, акустический датчик может принимать фоногастрограммы кишечника и сигналы внешнего акустического передатчика. Выходы датчиков 7 присоединены ко входам микроконтроллера 4, выходы которого присоединены к электродам 2 и 3. Микроконтроллер 4 имеет возможность по заданному аппаратно или программно алгоритму включать, или выключать серии импульсов, или изменять параметры импульсов (ток, напряжение, длительность, частоту следования импульсов и т. д. ) в зависимости от сигналов, которые поступают на датчики 7 от внутренних органов и/или по сигналам, поступающим на датчики 7 с внешнего передатчика, который находится у пациента, электростимулятор желудочно-кишечного тракта может содержать передатчик 8 сигналов, поступающих на датчики 7 от внутренних органов, информация с которого принимается внешним приемником для медицинских наблюдений. Сигнал на вход передатчика 8 сигналов может поступать непосредственно с датчиков 7, либо на вход передатчика 8 сигналов поступает сигнал с микроконтроллера 4, который осуществляет коммутацию и предварительную обработку (преобразование в цифровую форму) сигналов с нескольких датчиков. Конструкции и схемы передатчиков сигналов внутренних органов (эндорадиозондов, радиокапсул, радиопилюль) описаны в литературе, например, в книге 3. Катона "Электроника в медицине" с. 94 - 97 М. "Советское радио" 1980 г. Методы передачи информации освещены в специальной литературе (например П. Гарет "Аналоговые устройства для микропроцессоров" с. 177 - 203, М. "Мир" 1981 г.). Передача информации может осуществляться по тем же каналам, как и прием внешних команд, возможно одним и тем же датчиком - например, ультразвуковой датчик или акустический микрофон может излучать ультразвуковые или звуковые колебания, которые могут быть приняты внешним приемником, также можно использовать и индуктивный контур.

Микроконтроллер 4 в простейшем варианте может быть выполнен, например, в виде интегратора 11, управляющего генератором серий импульсов 12, который работает, например, по простейшему алгоритму, заданному аппаратно: при достижении высокой моторной активности желудочно-кишечного тракта импульсы (напряжение) с датчика поступают на интегратор 11, в котором производится заряд интегрирующей емкости. При достижении определенного уровня напряжения происходит отключение генератора серий импульсов 12. При снижении моторной активности желудочно-кишечного тракта снижается частота (напряжение) импульсов, поступающих с датчика, начинается медленный разряд интегрирующей емкости. При снижении напряжения на интегрирующей емкости ниже определенного уровня происходит включение генератора серий импульсов 12.

В предпочтительном варианте микроконтроллер 4 выполнен в виде однокристальной микроЭВМ 14, которая содержит в своем составе микропроцессор, память программ и данных, аналогово-цифровые преобразователи, цифроаналоговые преобразователи, дискретные входы/выходы, таймеры (например, микросхема PIC16C71 фирмы Microchip). Выходы датчиков 7 через усилители 13 подключены к входам микроЭВМ 14. Возможно подключение электродов 2 и 3 электростимулятора к входам микроконтроллера 4 с возможностью снятия биопотенциалов, как отражено на функциональной схеме микроконтроллера 4 соединением входа 7-1 с его выходом (в момент измерения биопотенциалов он отключается), подключенным к электроду 3. Возможность совмещения функций датчика 7 внешних сигналов с передатчиком 8 сигналов отражено на функциональной схеме микроконтроллера 4 соединением входа 7-N с выходом, подключенным к передатчику 8 сигналов. В этом случае и электроды, и датчик используются в режиме разделения времени приема и передачи сигналов. Алгоритмы реагирования микроЭВМ 14 на сигналы датчиков 7, поступающих от внутренних органов и/или от внешнего передатчика, в таком микроконтроллере заложены программно.

Таким образом, предлагаемый электростимулятор желудочно-кишечного тракта позволяет устранять такие побочные явления, как боли, мышечные судороги, связанные с прохождением электростимулятором желудочно-кишечного тракта определенных отделов желудочно-кишечного тракта, повысить эффективность лечения из-за возможности отключать электростимулятор или менять параметры его импульсов, а также имеется возможность производить наблюдения лечащим врачом за сигналами, поступающими от внутренних органов и передаваемыми передатчиком на внешний приемник для более точного лечения и диагностики.

Литература:
Патент РФ N 936931 "Электростимулятор желудочно-кишечного тракта" авторы Пекарский В.В., Агафонников В.Ф., Дамбаев Г.Ц., Кобозев В.И., Попов О.С., Б. И. N 23, 1982 г.

Электростимулятор относится к медицинской технике и может быть использован в клинической практике при лечении розничных заболеваний. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта состоит из корпуса (1) в виде электрически изолированных электродов (2) и (3), конструктивно соединенных между собой изолирующей втулкой (6), содержащий внутри корпуса (1) источник питания (5), микроконтроллер (4), датчики (7), выполненные с возможностью приема сигналов внутренних органов и/или сигналов внешнего передатчика, выходы датчиков (7) присоединены к входам микроконтроллера (4), выходы которого присоединены к электродам. Электростимулятор может содержать передатчик (8) сигналов, поступающих на датчик (7) от внутренних органов, информация от которого поступает на внешний приемник. Микроконтроллер (4) имеет возможность по заданному аппаратно или программно алгоритму показать серии импульсов на электроды (2) и (3), или отключать их, либо изменять параметры импульсов в зависимости от сигналов, поступающих от внутренних органов, или по командам, поступающим от внешнего передатчика. Эффектность лечения повышается за счет возможности отключать электростимулятор или менять его параметры по поступающим от датчиков сигналам. 1 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта, содержащий электроды, представляющие собой электрически изолированные части лекарственной капсулы, источник питания, размещенный внутри капсулы, отличающийся тем, что внутри лекарственной капсулы расположены микроконтроллер, выходы которого присоединены к электродам, и датчики, выполненные с возможностью приема сигналов внутренних органов и/или сигналов внешнего передатчика, выходы датчиков присоединены ко входам микроконтроллера. 2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит передатчик сигналов внутренних органов.