Электростимулятор мышц Советский патент 1992 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапевтической практике при спортивных тренировках, в профилактических целях при ограниченной подвижности, например, для послеоперационных больных, космонавтов при длительных полетах, членов экипажей надводного и подводного флота, для проведения лечебно-восстановительных и других процедур.

Известен электростимулятор, содержащий модулятор, один вход которого соединен с генератором стимулирующих сигналов, другой вход - через ключ с генератором Инфранизких частот, а выход - через усилитель мощности с электродами: датчик мышечного сокращения, схему сравнения, первую пороговую схему, интегратор, вторую пороговую схему, соединенную со входом управления ключа, кнопку пуска, которая подсоединена ко входу интегратора, источник опорного сигнала, соединенный со схемой сравнения.

К недостаткам таких электростимуляторов следует отнести отсутствие возможности Стимуляции ОДинебч нь Гмй ТиШул ьса MW, а также отсутствие возможности изменения поряДка следования формы стимулирующих импульсов как в режиме стимуля ции одиночными импульсами, так и в режиме стимуляций периодическими импульсами.

Наиболее близким.по технической сущности к предлагаемому является электростимулягор, содержащий электроды, источник питания и соединенные с ним фор- мирОватель пачек; колебаний, формирователь выходного сигнала, генератор частоты пачек. Формирователь пачек колебаний включает выходной трансформатор, соединенный с регулятором выходного сигнала, и ключевую схему, которая подключена к средней точке обмотки трансформатора, формирователю выходного сигнала и генератору частоты пачек. С целью регулирования формы пачек в электростимулятор введена цепочка, состоящая из резистора,

сл

с

XJ

сл

ю

N Ю

диодов и переключателя, соединенная с регулятором выходного сигнала.

К недостаткам таких электростимуляторов следует отнести отсутствие возможности стимуляции одиночными импульсами, а также отсутствие возможности изменения порядка следования формы стимулирующих импульсов как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме стимуляции периодическими импульсами-. Кроме того, крайние выводы обмотки выходного трансформатора через выключатель соединены с плюсом источника питания, а это приводит к формированию стимулирующих импульсов только одной полярности, например, отрицательной, что, в свою очередь, приводит к наличию в выходном сигнале постоянной составляющей, что является нежелательным.

Целью изобретения является .повыше- ние эффективности воздействия путем создания изменяющегося порядка следования формы стимулирующего сигнала и исключения постоянной составляющей.

Цель достигается тем, что в известный электростимулятор, содержащий электроды, источник питания, генератор частоты пачек, трансформатор, регулятор выходного сигнала, резистор и диод, введены генератор одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа, первого и второго ждущих мультивибраторов, генератор периодических сигналов, состоящий из последовательно соединенных генератора частоты пачек, не- симметричного генератора, третьего ждущего мультивибратора, переключатель режима работы, переключатель запуска одиночного сигнала, первый и второй элементы ИЛИ, переключатель порядка следо- вания формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель; выход источника питания через выключатель соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и с общим выводом переключателя режима работы, второй вывод которого соединен с одним из контактов одиночного переключателя запуска сигнала, с управляемым ключом, первым и вторым ждущими мультивибраторами генератора одиночных сигналов, второй контакт одиночного переключателя запуска сигнала соединен с управляемым входом управляемого ключа генератора одиночных сигналов, а третий вывод переключателя ре- жима работы соединен с генератором частоты пачек и третьим ждущим мультивибратором генератора периодических сигналов, выход первого ждущего мультивибратора генератора одиночных сигналов

соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, а выход второго ждущего муль- тивибратора генератора одиночных сигналов соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, выход несимметричного мультивибратора генератора периодических сигналов соединен с другим входом первого элемента ИЛИ, а выход третьего ждущего мультивибратора генератора периодических сигналов соединен с другим входом второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены со входами переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов, а его выходы соединены с базами выходных транзисторов двухтактного усилителя.

На фиг.1 показана электрическая схема электростимулятора мышц; на фиг.2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу электростимулятора мышц как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме периодической стимуляции с изменением порядка следования формы стимулирующих сигналов.

Электростимулятор мышц содержит источник 1 питания, переключатель 2 режима работы, переключатель 3 запуска одиночного сигнала, выходной трансформатор 4, генератор 5 одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа 6, первого 7 и второго 8 ждущих мультивибраторов, генератор 9 периодических сигналов, состоящий из последовательно соединенных генератора 10 частоты пачек колебаний, несимметричного мультивибратора 11, третьего ждущего мультивибратора 12, первый элемент ИЛИ 13, второй элемент ИЛИ 14, переключатель 15 порядка следования формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель 16, регулятор 17 выходного сигнала, электроды 18 и 19, резистор 20, диод 21, выключатель 22 источника питания.

Выход источника 1 питания через выключатель 22 соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора 4 и с общим выводом переключателя 2 режима работы, второй вывод которого соединен с одним из контактов одиночного пе- реключателя 3 запуска сигнала, с управляемым ключом 6, первым и вторым ждущими мультивибраторами 7 и 8 генератора 5 одиночных сигналов, второй контакт одиночного переключателя 3 запуска сигнала соединен с управляемым входом управляемого ключа б генератора 5 одиночных сигналов, а третий вывод переключателя 2 режима работы соединен с генератором 10 частоты пачек и третьим ждущим мультивибратором 2 генератора 9 периодических

сигналов. Выход первого ждущего мультивибратора 7 генератора 5 одиночных сигналов соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ 13, а выход второго ждущего мультивибратора 8 генератора 5 одиночных сигналов соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ 14. Выход несимметричного мультивибратора 11 генератора 9 периодических сигналов соединен с другим входом первого элемента ИЛИ 13, а выход третьего ждущего мультивибратора 12 генератора 9 периодических сигналов - с другим входом второго элемента ИЛИ 14. Выходы первого и второго элементов ИЛИ 13 и 14 соединены с входами переключателя 15 по- рядка следования формы стимулирующих импульсов, а его выходы - с базами выходных транзисторов двухтактного усилителя 16.

Электростимулятор мышц работает еле- дующим образом.

В режиме стимуляции одиночными импульсами замкнуты контакты 1-2 выключателя источника 22 питания и переключателя 2 режима работы. При этом напряжение от источника 1 питания поступает на генератор 5 одиночных сигналов и на средний вывод первичной обмотки выходного трансформатора 4 (фиг.2. эпюра а).

При нажатии переключателя 13 запуска одиночного сигнала на управляемый вход ключа б подается напряжение источника питания (фиг.2, эпюра Ь), и на его выходе появляется потенциал, близкий к нулю (фиг.2, эпюра с). При отпускании переклточа- теля на управляемый вход ключа 6 перестает поступать напряжение источника питания (фиг.2, эпюра Ь), и на его выходе появляется потенциал, близкий к напряжению источника питания (фиг.2, эпюра с),

Перепадом напряжения, например положительным, запускается первый ждущий мультивибратор 7. Последний формирует положительный импульс определенной длительности, 1 мс (фиг.2, эпюра d), который поступает на один из входов первого элемента ИЛИ 13, и перепадом напряжения с его выхода, например отрицательным, запускает второй ждущий мультивибратор 8, который формирует положительный импульс опреде- ленной длительности, например 1 мс (фиг.2, эпюра е), который, в свою очередь, поступает на один из входов второго элемента ИЛИ 14.

После каждого отпускания переключателя 3 запуска одиночного сигнала с выхода первого элемента ИЛИ импульсы поступают на первый вход, а с выхода второго элемента ИЛИ импульсы поступают на второй вход переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов (фиг.2,

эпюра k, I). Так как сформированные управляющие импульсы с выходов ждущих мультивибраторов 1 и 8 сдвинуты по времени и следуют один за другим, то при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов в положении I импульс с выхода первого элемента ИЛИ 13 первым поступает на базу транзистора Vi двухтактного усилителя, который им открывается, и через него начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - первая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор - эмиттер транзистора Vi - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, положительная полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра т).

После окончания действия импульса с выхода первого элемента ИЛИ 13, транзистор Vi закрывается, и, в то же самое время, открывается транзистор V2 управляющим импульсом, поступающим на его базу с выхода второго элемента ИЛИ 14 через переключатель порядка следования формы стимулирующих импульсов, и через него начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - вторая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор- эмиттер транзистор /2 - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательная полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра т).

При положении переключателя 15 порядка следования формы стимулирующих импульсов в положении I импульс с выхода первого элемента ИЛИ 13 первым поступает на базу транзистора V2 двухтактного усилителя, который им открывается, и через него начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - вторая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор-эмиттер транзистора V2 - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется отрицательная полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра т).

После окончания действия импульса с выхода первого элемента ИЛИ 13 транзистор Va закрывается, и в то же самое время открывается транзистор Vi управляющим импульсом, поступающим на его базу с выхода второго элемента ИЛИ 14 через переключатель порядка следования формы стимулирующих импульсов, и через него начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - первая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор- эмиттер транзистора Vi - минус источника питания. При с.том на вторичной обмотке трансформатора формируется положительпая полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра т)

Сформиропанные симметричные стимулирующие импульсы, выделяемые на крайних выводах регулятора выходного сигнала, подключенного параллельно вторичной обмотке трансформатора, через его подвижный контакт, резистор и диод, поступают на выход.

Так как диод включен в прямом направлении, то он не препятствует прохождению положительной полуволны стимулирующего импульса, который периодически полностью выделяется на нагрузке (фиг.2, эпюра п). Ограничение отрицательной полуволны происходит за счет резистора 20 (фиг.2, эпюра п). Необходимость ее ограничения до определенного уровня снижает степень ожогового состояния кожи в процессе стимуляции.

Таким образом, при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульс в положении I или Е положении II на выходе устройства после каждого отпускания переключателя запуска одиночного сигнала появляются стимулирующие импульсы, начиная с положительной полуволны и его окончанием отрицательной полуволной или начиная с отрицательной полуволны и его окончанием положительной полуволной, что, в свою очередь, расширяет возможности устройства.

В режиме стимуляции периодическими импульсами замкнуты контакты 1-2 выключателя источника 22 питания и контакты 1-3 переключателя 2 режима работы. При этом напряжение от источника 1 питания поступает на генератор 9 периодических сигналов, непосредственно на генератор 10 частоты пачек колебаний, третий ждущий мультивибратор 12 и на средний вывод первичной обмотки выходного трансформатора 4 (фиг.З, эпюра f). При этом генератор частоты пачек колебаний начинает вырабатывать симметричные электрические сигналы с периодом повторения, например, 4 с (фиг.З, эпюра д), которые поступают на управляемый вход несимметричного мультивибратора 11, положительные сигналы которых являются для него питающим напряжением.

В момент поступления положительных сигналов с выхода генераторз «астоты пачек колебаний генератор 11 начинает вырабатывать электрические сигналы несимметричной формы с длительностью положительного им- пульса, например, равного 1 мс и скважностью, например, при частоте 50 Гц, равной 20 (фиг.З, эпюра h), которые поступают на другой из входов первого элемента ИЛИ 13, и на вход третьего ждущего мультивибратора 12, который запускается каждый раз перепадом напряжения, например отрицательным, и формирует на своем выходе положительный импульс определенной длительности, например, 1 мс (фиг.З, эпюра i), который поступает на другой из оходов второго элемента ИЛИ 14.

Так как сформированные управляющие импульсы с выхода несимметричного муль0 тивибратора 11 и с выхода ждущего мультивибратора 12 сдвинуты по времени и следуют один за другим, то при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов в положении I

5 импульсы с выхода первого элемента ИЛИ (фиг.З, эпюра k) первыми поступают на базу транзистора Vi двухтактного усилителя, который ими открывается, и через него каждый раз в момент их поступления начинает

0 протекать ток по цепи: плюс источника питания - первая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор-эмиттер транзистора Vi - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансфор5 матора формируется, например, положительные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.З, эпюра т).

После каждого окончания действия импульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13

0 транзистор Vi закрывается, и в то же самое время открывается транзистор V2 управляющим импульсом, поступающим на базу его с выхода второго элемента ИЛИ 14 через переключатель порядка следования формы

5 стимулирующих импульсов, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - вторая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор-эмит0 тер транзистора V2 - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.З, эпюра т).

5

При положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов 15 в положении II импульсы с выхода первого элемента ИЛ И 13 первыми поступа0 ют на базу транзистора V2 двухтактного усилителя, который ими открывается, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания - зторая половина первичной

5 обмотки трансформатора - коллектор-эмиттер транзистора /2 - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.З, эпюра т).

Поело каждого окончания действия импульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13 транзистор V2 закрывается, и в то же самбе время открывается транзистор Vi управляющими импульсами, поступающими на его базу с выхода второго элемента ИЛИ 14 через переключатель порядка следования формы стимулирующих импульсов, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи плюсисточ- ника питания - первая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор- эмиттер транзистора Vi - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формирутеся. например, положительные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.З, эпюра т).

Сформированные стимулирующие импульсы, выделяемые на крайних выводах ре- гуяятора выходного сигнала, подключен- ного параллельно вторичной обмотке трансформатора через его подвижный контакт, резистор и диод, поступают на выход. Так как диод включен в прямом направлении, то он не препятствует прохождению положи- тельных полуволн стимулирующих импульсов, которые практически полностью выделяются на нагрузке (фиг.З. эпюра п).

Ограничение отрицательных полуволн происходит за счет резистора 20 (фмг.З, эпюра п). Необходимость их ограничения до определенного уровня снижает степень ожогового состояния кожи в процессе стимуляции.

Из сказанного видно, что при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов в положении I или в положении II.на выходе устройства формируются стимулирующие импульсы, начиная с положительной полуволны и его окончанием отрицательной полуволной или начиная с отрицательных полуволн и их окончанием положительными полуволнами, что, в свою очередь, расширяет возможности устройства.

Таким образом, использование такого электростимулятора мышц как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме стимуляции периодическими импульсами с изменяющимся порядком следования их формы, позволяет повысить эффективность лечения.

Формула изобретения

Электростимулятор мышц, содержащий электроды, источник питания, генератор ча

стоты пачек, трансформатор, регулятор выходного сигнала, резистор и диод, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности воздействия путем создания изменяющегося порядка следования формы стимулирующего сигнала и исключения постоянной составляющей, в него введены генератор одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа, первого и второго ждущих мультивибраторов, генератор пери одических сигналов, состоящий из последовательно соединенных генератора частоты пачек, несимметричного генератора, третьего ждущего мультивибратора, переключатель режима работы, переключатель запуска одиночного сигнала, первый и второй элементы ИЛИ, переключатель порядка следования формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель, выход источника питания через выключатель соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и с общим выводом переключателя режима работы, второй вывод которого соединен с одним из контактов переключателя запуска одиночного сигнала, с управляемым ключом, первым и вторым ждущими мультивибраторами генератора одиночных сигналов, второй контакт переключателя запуска одиночного сигнала соединен с управляемым входом управляемого ключа генератора одиночных сигналов, а третий вывод переключателя режима работы соединен с генератором частоты пачек и третьим ждущим мультивибратором генератора периодических сигналов, выход первого ждущего мультивибратора генератора одиночных сигналов соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, а выход второго ждущего мультивибратора генератора одиночных сигналов - с одним из входов второго элемента ИЛИ, выход несимметричного мультивибратора генератора периодических сигналов соединен с другим входом первого элемента ИЛИ, а выход третьего ждущего мультивибратора генератора периодических сигналов - с другим входом второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элемента ИЛИ соединены с входами переключателя порядка следования формы сти- мул ирующих импульсов, а его выходы - с базами выходных транзисторов двухтактного усилителя.

«N

Переключатель 15Ь поя. / : Переключатель 15 $ поа. Ц

1ЛЛJlJlJU rLIUl TULTL-J

Использование: изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапевтической практике. Сущность изобретения: для работы в двух режимах: стимуляций одйночнйми импульсами и стимуляций периодическими им- п у л ь с а м и с из м ё н я ю Щ и м с я порядком следования их формы в устройство введены генератор 5 одиночных импульсов, генера- тор 9 периодических Сигналрв, переключа- . тель 2 режима работы, переключатель 3 запуска одиночного Сигнала, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, переключатель 15 порядка следования формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель 16. 3 ил.

Фнг.З

WJIJUI-.