Радиоимпульсный стимулятор Советский патент 1988 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к fcдицинe, а именно к электростимуляторам внутренних органов пациента с целью стимуляции длительности внутренних органов или блокировки болевых импульсов при тяжелых болевых синдромах .

Цель изобретения - обеспечение возможности имитации двигательных нервных импульсов.

На фиг.1 показана блок-схема имплантируемого радиоимпульсного стимулятора; на фиг.2 - осциллограммы напряжений при положительных импульсах на нагрузке устройства; на фиг.З - осциллограммы напряжений при отрицательных импульсах на нагрузке устройства; на фиг.4 - осциллограммы напряжений при биполярных импульсах на нагрузке устройства; на фиг.З - электрическая схема устройства

Обозначения, принятые на фиг.2-4: {Ugj( - напряжение на выходе резонанс- 1 ного контура,, U (igr - суммарное на- I пряжение на выходе первого и второго I детектор ов, Ug Uc - напряжение на входе диодного фильтра , . Ug {напряжение на S-входе RS-триггера, - сГ - Uj, - напряжение на входе формирователя фронтов, - напряжение : на R-входе RS-триггера, U., - напря- жение на прямом выходе RS-триггера,- I U2 - напряжение на инверсном выходе I RS-триггера, , - напряжение на на грузке устройства.

Импла нтир уемый радиоимпульсный стимулятор содержит резонансный контур 1, первый дет ектор 2, LC-фильтр 3, первый 4 и второй 5 ключи, второй детектор 6, ограничитель 7 тока, диодный фильтр 8, RS-триггер 9, формирователь 1 О фронтов,.аналоговую ячейку 11 памяти, дискриминатор 12 полярности, третий 13 и четвертый 1Д ключи и фильтрующую цепочку 15.

Радиоимпульсный стимулятор работает следующим образом.

Благодаря индуктивной связи между антенной внешнего передающего устройства и катушкой резонансного контура имплантируемого приемника в резонансном контуре приемника возникают радиочастотные колебания. Период и длительность радиочастотных импульсов приемника равны периоду и длительности радиочастотных импульсов передатчика, В зависимости от

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

положения ручки переключателя вида воздействия передатчика в резонансном контуре приемника возникает последо- вательносп ь либо непрерывных радио- частотн лх колебаний, либо разделенных паузой (осциллог-раммы UBK на фиг.2-4).

Неразделенные паузой импульсы радиочастотных колебаний являются источником положительных импульсов стимуляции. Разделенные паузой посредине импульсы радиочастотных колебаний являются источником биполярных импульсов стимуляции. Разделенные паузой в начале импульсы радиочастотных колебаний являются „источником отрицательных импульсов стимуляции .

В результате детектирования поло- жительнЕях полуволн радиочастотных колебаний резонансного контура монополярные импульсы положительной полярности возникают на выходе первого детектора 2 (за общую шину устройства условно принимается минусовая шина ограничителя 7) (осциллограмма Uuft- на фиг.2-4). В резуль- детектирования отрицательных полу13 5л : радиочастотных колебаний резонансного контура 1 мс нополярные импульсы положительной полярности возникают на вЕ.1ходе второго детектора 6.

Переменная составляющая на вершине импульсов практически paBpia нулю из-за наличия в приемнике LC-филь- тра 3. Суммарное напряжение на выходе первого 2 и второго 6 детекторов является источником импульсов стимуляции на электродах приемника. Од-/ новрсменно это напряжение поступает на, вход диодного фильтр;; 8. Напряжение на выходе диодного фильтра не зависит от частоты и длительности положительных импульсои. Диод диодного фильтра обеспечивает прохождение монополярных импульсов на заряд конденсатора фильтра и одновременно инвертирует их относительно минусовой шины RS-триггера 9.

Осциллограмма напряжения на входе диодного фитгьтра предст,авггена на фиг, 2-4 в виде зависимости

Для формирования управляющих импульсов RS-триггера (на входах S и R) в приемнике имеется аналоговая ячейка 11 памяти, 1тискриминатор 12 полярности и формир :1рате,;1ь 10 фрон.3

тов. По. южительные импульсы с выхода дискриминатора 12 полярности п поступают наЗ-вход RS-триггера 9 и устанавливают на его прямом выходе уровень логической единицы, а на инверсном выходе - уровень логическго нуля.

Положительные импульсы с выхода формирователя 10 фронтов поступают на R-вход RS-триггера 9 и устанавливают уровень логической единицы на его инверсном выходе. При уровне логического нуля на прямом выход RS-триггера 9 четвертый ключ 14 открыт, а второй ключ 5 закрыт. При открытом четвертом ключе 14 открыт также первый ключ 4, Импульс напряжения с выходов первого 2 и второго 6 детекторов создает на электроде а приемника положительный относительно электрода б импульс тока. Величина импульса тока определяется ограничителем 7 тока.

При уровне логической единицы на прямом выходе RS-триггера 9 четвертью ключ 14 закрыт, а второй ключ 5 открыт и, как следствие, открыт третий ключ 13. Импул зС напряжения с выходов первого 2 и второго 6 детекторов создает на элек-. тродах приемника отрицательный относительно электрода б импульс тока

Если в резонансном контуре приемника от внешнего передатчика возникают радиочастотные импульсы, преставленные на фиг.2 (Ug) , на пе - . реднем фронте продетектированного ипульса Uger. RS-триггер 9 устанавливается в положение, при котором на его прямом выходе устанавливается уровень логического нуля (Uj) . Появление логического нуля на прямом выходе RS-триггера 9 происходит вследствие того, что аналоговая ячейка 11 памяти на входе дискриминатора 12 полярности задерживает появление логического нуля по отношению к переднему фронту продетектированного импульса. Поэтому у формирователя 10 фронтов на выходе появляется уровень логической единицы в то время, когда на выходе дискриминатора 12 полярности присут ствует уровень логического нуля.

Четвертый 14 и первый 4 ключи открыты и на электроде а приемника воникает положительный относительно электрода б импульс тока. Если в

24858 .

резонансном контуре приемника возникают радиочастотные импульсы, представленные на фиг.З CUg, ) , в течение времени действия первого продетектированного импульса на прямом выходе RS-триггера 9 устанавливается уровень логического нуля, а в течение времени действия второго про1Q детектированного импульса - уровень логической единицы. Появление уровня логической единицы происходит на заднем фронте первого продетектированного импульса, так как в этот

5 момент на S-вход с выхода дискриминатора 12 полярности поступает положительный импульс (и и ), а аналоговая ячейка 11 памяти и формирователь 10 фронтов на R-вход подают

20 уровень логического нуля, В результате на вход четвертого ключа 14 поступает уровень логического нуля в течение времени действия первого продетектированного импульса (и/), а

25 на вход второго 5 - уровень

30

35

40

логической .единицы (U.).

Б интервале от заднего фронта первого продетектированного импульса до заднего фронта второго продетектированного импульса на вход четвертого ключа 14 поступает уровень логи- ,ческой единицы, а на вход второго ключа 5 - уровень логического нуля. Поэтому в течение времени действия первого продетектированного импульса на электроде а относительно электрода б возникает положительный импульс тока, а в течение времени действия второго продетектированного импульса на электроде а относительно электрода б возникает отрицательный импульс тока.

Время действия первого продетектированного импульса (10-15 мкс) вы45

бирается на 2-3 порядка меньше времени действия второго продетектированного импульса. Вследствие емкостной составляющей проводимости ткани этот узкий всплеск тока сгла50 живается и на ткань действует практически только отрицате-пьный импульс тока. Если в резонансном контуре возникают радиочастотные импульсы, представленные на фиг.4

55 Рзбота стимулятора аналогична работе, рассмотренной в пре- -дьщущем случае (фиг.2). Однако длительность первого продетектированного импульса равна длительности второго продетектированного импульса. Поэтому на наг рузке приемника возникают биполярные импульсы (Ug, ) ,

В течение паузы между радиочастотными импульсами на R- и S-входа RS-триггера присутствуют уровни ло- |гической единицы, В результате на I прямом и инверсном выходах триггера также возникает уровень логической единицы и оба ключа, (второй и четвёртый) закрыты. Таким образом, все узлы приемника в паузе между импульсами высокочастотной энергии, гене- {рируемой внешним передатчиком, не рассеивают мощность, i В порядке реализации изобретения собран и испытан с положительными результатами макет имплантируемого радиоимпульсного стимулятора, элек- (трическая схема которого представ- иена на фиг,5, Резонансный контур 1 состоит из индуктивности L1 и конденсатора С1. Резонансная частота контура равна 880 кГц,

Первый детектор 2 состоит из ди рда Dt и конденсатора С1, LC-фильтр В содержит индуктивность L2 и кон- ренсатор С4, включенный параллел - о электродам устройства, первый kлюч 4 содержит транзистор (выводы

5,10, 11) транзисторной матрицы bl и резисторы R2, второй ключ 5 - (транзистор (выводы 3, 4, 12) тран- |зисторной матрицы D1, транзистор выводы 5, 10, 11) транзисторной

.| атрицы D2, резисторы R4 и R6, Второй детектор 6 содержит диод VD2 и конденсатор СЗ, ограничитель f тока состоит из транзистора (вы- )оды 12, 3 ) транзисторной матрицы 1)2, резисторов R7-R9, диодный фильт S состоит.из диода VD4 и конденсатора С6, RS-триггер 9 - микросхема S64TM2 (выводы 3-6)5 формирователь фронтов 10 - микросхема 564ТМ2 (выводы 8-11), аналоговая ячейка 11 памяти содержит конденсатор С5 и резистор R9, дискриминатор 12 полярности состоит из транзистора (выводы

6,7, 9).транзисторной матрицы D2, резисторов R 10, R11.и диода VD3, Третий ключ 13 состоит из транзистора (выводы 2, 13, 14), транзисторно 5aтpицы D2 и резистора R1 ,

Четвертьш ключ 14 состоит из тразистора (выводы 6-8) транзисторной Матрицы D1, транзистора (выводь 2, 13, 14) транзисторной матрицы D2, р

0

5

зисторов R3 и R5, фш1ьтрующая цепочка 15 - из конденсатора С7, она исключает ложное срабатывание RS-триггера 9 из-за паразитных наводок на S-входе от радиочастотных импульсов, излучаемьгх антенной внешнего передатчика,

I Радиоимпульсный имплантируемый

стимулятор позволяет без хирургическо- ского вмешательства получать во время эксплуатации монополярные (положительные и отрицательные), а также биполярные импульсы, длительность которых на порядок .меньше длительности импульсов в известном стимуляторе. Предлагаемый стимулятор позЬоляет обеспечить более надежную работу в сравнении с известным.

Фор мула изобретения

Радиоимпульсный стимулятор, содержащий резонансный контур, соединенный с входом первого детектора и первым входом второго детектора, второй вход которого подключен к одному выходу первого детектора,связанного другим выходом через LC- (1 ильтр е минусовыми шинами RS-триггера, формирователя фронтов и с входом первого ключа, выход которого пoдкJzючeн к входу второго ключа, причем выход второго детектора связан с входом диодного фильтра, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности имитации двигательных нервных импульсов, в него введены аналоговая ячейка памяти, дискриминатор полярности, третий клфч, четвертый ключ, фильтрующая цепочка, причем LC-фильтр связан с входом третьего ключа, входом аналоговой ячейки памяти, плюсовой шиной дискриминатора полярно- сти, плюсовой шиной RS-триггера, плюсовой шиной форьшрователя фронтовi диодным фильтром, прямой выход RS- триггера соединен с управляющим входом четвертого ключа, инверсный выход RS-триггера соединен с управляющим входом второго ключа, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом первого ключа, управляющий вход первого ключа соединен с выходом третьего ключа, соединенного с входом четвертого ключа, выход четвертого ключа соединен с выходом второго ключа и выходом ограничителя тока выход аналоговой ячейки па

мяти соединен с входом дискриминатора полярности и управляющим входом формирователя фронтов, выход дискриминатора полярности соединен S-входом RS-триггера и через фильтрующую цепочку с выходом третьего ключа, выход формирователя фронтов

1424858 8

соединен с R-входом RS-триггера, минусовая шина RS-триггера и минусовая шина формирователя фронтов

с с соединены с выходом диодного фильтра, минусовая шина дискриминатора полярности соединена с входом диодного фильтра.

Изобретение относится к медицине, точнее к электростимуляторам внутренних органов или блокировке болевьк импульсов при .тяжелых боле-- вьпс синдромах. Цель изобретения - обеспечение возможности имитации двигательных нервных импульсов. Имплантируемый импульсный стимулятор содержит резонансный контур 1, первый детектор 2, LC-фильтр 3, первый 4 и второй 5 ключи, второй детектор 6, ограничитель тока 7, диодный фильтр 8, RS-триггер 9, формирователь фронтов 10, аналоговую ячейку памяти 11, дискриминатор полярности 12, третий 13 и четвертый 14 ключи,, фильтрующую цепочку 15. Радиоимпульсный имплантируемый стимулятор позволяет без хирургического вмешательства получать во время эксплуатации мо- нополярные (положительные и отрицательные) , а также биполярные импульсы. 5 ил. 1

Й.г.2

Сз

lo

Редактор В.Плпкс

Составитель В.Скоробогатова

Техред Л.СердюковаКорректор О.Кравцова

Заказ 47 10/6

Тираж 541

Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Мослва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

lr ty

5l Q

Подписное