Стимулятор Джуны Советский патент 1992 года по МПК A61N1/375 

Изобретение относится к устройствам медико-биологического назначения, а именно к стимуляторам, и может быть использовано в исследовательских, профилактических и лечебных целях.

Известен способ воздействия на биологические объекты кистями рук оператора, физическое поле которого включает инфракрасное (ИК) излучение 8-14 мкм, сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение в диапазоне 8-30 см и переменное электрическое поле частотой 10 Гц.

Известен стимулятор, содержащий излучатели световых и звуковых волн, установленные на подвижной опоре и соединенные с блоком питания и управления.

Стимулятор устанавливают перед пациентом, определяют основную частоту электроэнцефалограммы пациента и воздействуют соответствующим излучением в ритме этой частоты.

Стимулятор обеспечивает повышение работоспособности пациента, но не позволяет автоматизировать дозирование излучения. Кроме того, вид излучения и форма излучателей не адекватны тем, которые применяются при бесконтактном методе стимуляции.

Цель изобретения - повышение эффективности стимулирования путем автоматизированного дозирования излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в стимуляторе, содержащем излучатель, установленный на подвижной опоре, блок управления, n-излучателей расположены на поверхности опоры, ограниченной проекVI

Јь 00 XJ

00

ы

циой кисти руки, я соединены с блоком управления.

8 качестве излучателей обычно используются источники переменного электрического поля, ИК-излучения, СВЧ-излучения и тепла.

Опора выполнена предпочтительно из двух частей, на каждой из которых дополнительно излучатели размещены на поверхности, ограниченной проекцией левой и правой кисти руки.

На фиг. 1 показан стимулятор с использованием электрода в форме руки; на фиг.2 - пример выполнения стимулирующего электрода; на фиг.З - функциональная схема ИК - и теплового стимулятора; на фиг.4 - пример управления уровнем (интенсивностью) стимуляции; на фиг,5 - пример использования в стимуляторе теплого воздушного потока; на фиг.6 - пример контро- ля уровня стимуляции с помощью телловизионного комплекса; на фиг.7 - симметричная пара электродов с двумя видами стимулирующего воздействия; на фиг.8 - электроды, установленные на электромеханические управляемые штативы; на фиг.9 - функциональная схема стимулятора электромагнитным(ЭМ) полем; на фиг. 10-функциональная схема СВЧ-стиму- лятора; на фи, 11 - пример выполнения электрода С8Ч-стимулятора дециметрового диапазона; на фиг. 12 - пример выполнения электрода СВЧ-мзлучателя рупорного типа 8 виде моноблока; на фиг. 13 - электрод - кисть руки с несколькими СВЧ-излучате- лями рупорного типа; на фиг.14 - функциональная схема комплексного стимулятора с СВЧ-излучатепями; на фиг. 15 - функциональная схема стимулятора на основе автоматизированного манипулятора; на фиг. 16- пример выполнения роботизированного массажного комплекса.

Стимулятор (фиг.1), в котором электроды - кисти рук расположены симметрично и укреплены на подвижной опоре, выполнен в виде колпака с возможностью его перемещения по высоте.

На станине 1 укреплена цилиндрическая полая штанга 2, на которой установлены блок управления 3 и колпак 4 с электродами-излучателями. На боковой стенке колпака 4 изображен контур электрода, обозначающий направление и расположение элементарных излучателей {показаны точками) на электроде - кисти руки (фмг.2). В станине 1 размещен блок питания устройства. Гибкий электрический жгуг 5 соединяет блок питания с блоком управления 3, на котором установлены регуляторы режимов излучения, например

теплового, и излучателями колпзка 4 Крепежные втулки со стопорными зажимами б позволяют перед стимуляцией установить колпак 4 и блок 3 на штанге 2 на требуемой

высоте. Электрод (фиг.2) в местах, обозначенных точками 7, имеет посадочные места для элементарных излучателей, соединенные с источником излучения или питания гибкими жилами 8.

0Подобная конструкция позволяет благодаря замкнутому объему колпака 4 в комплексе с тепловым воздействием как бы повысить эффективность ИК-излучения. Для этого в корпусе под кожухом размещен фен

5 - нагревательный элемент с микровентилятором (на чертеже не показан). Необходимая температура нагревательного элемента устанавливается блоком управления 3. а воздуховоды трубчатого типа создают в об0 ластях, близких к электродам - кистям рук, повышенный воздухообмен. Конструкция электрода - кисти руки может быть упрощена и унифицирована.

В качестве элементарных излучателей

5 используются светоизлучающие диоды (СИД) ИК-диапазона, которые устанавливаются на посадочные места штепсельными разъемами или винто-цокольными зажимами. Ввиду их малых габаритов в каждой по0 садочной точке возможно размещение группы из СИД, а их питание осуществляется с помощью гибкого электрического жгута. В зависимости от требуемой интенсивности излучения количество коммутиру5 емых в группе СИД различно, но ток в цепи их последовательного питания поддерживается оптимальным и каждый из излучающих в данный момент СИД имеет максимальную отдачу, Область ИК-диапазона при лечеб0 ном воздействии может быть расширена применением светоизлучающих полупроводниковых лазеров (СИПЛ) того ИК-подди- апазона, который значительно расширяет эффективное ИК-воздействие (до 8-12 мкм).

5 С применением СИПЛ в режиме интерференционного смешивания (интерференционных смесителей) от двух СИПЛ достигается полный диапазон (до 16 мкм) ИК-излучений. Применение же СИД види0 мого диапазона позволяет использовать световое лечебное воздействие, а чередование на электроде - кисть руки СИД видимого и ЙК-диапазонов повышает эффективность комплексной стимуляции.

5 На фиг.З раскрыт принцип ИК - и тепловой стимуляции. При поступлении на командный блок 9 пусковой команды включается блок 10 питания, а с ним один из пусковых блоков, соответствующих включению ИК- излучения (11) или теплового стимулятора

(12, после чего регулировка уровней стимулирующего воздействия осуществляется управляющим коммутатором 13 и регулятором 14. Управляющий коммутатор 13 представляет собой группу управляемых ключей 15 (фиг.4), которые включаются распределителем 16 в соответствии с уровнем опорного сигнала. Уровень опорного сигнала устанавливается командным блоком 9 в зависимости от заданного лечебным курсом (лечебной программой)уровня воздействия. Группы СИД 17 подключаются к источнику питания через стабилизатор тока 18. Каждый из ключей 15 переключает вывод шины заземления и тем самым ступенчато изменяет интенсивность излучения ИК-СИД- групп, в данном случае режимы излучения определяются четырьмя вариантами: а) 7 СИД (ключи 15 отключены); б) 5 СИД (включен нижний ключ 15); в) 3 СИД (включен средний ключ 15); г) 1 СИД (включен один верхний ключ 15). Для плавной (точной) подрегулировки уровня излучения стабилизатор тока имеет управляющий вход. Регулятор температуры тепловых излучателей (фиг.5) включает нагревательные элементы 19, обдуваемые вентилятором 20. Температурный режим определяется стабилизатором тока 21. В качестве нагревательных элементов 19 могут быть использованы спирали из константана (манганина), а также специальные электролампы с отражателями в колбе, обеспечивающими помимо светового излучения в нижней части видимого спектра (длинноволновая граница) и коротковолновую часть ИК-диапазона. Уров-ень подогрева точно поддерживается в заданных пределах сигналами с командного блока, по управляющему входу стабилизатора 21 соединенного с блоком питания 22.

Для определения контрольных режимов, выбора того или иного курса лечебного воздействия точность распределения тепловых полей излучателей и картину температурного рельефа на кожном покрове пациента при лечебном излучающем воздействии устанавливают с помощью тепло- визионного комплекса (тепловизора).

Он (фиг.6) состоит из тепловизионной камеры 23 и цветного тепловизионного монитора 24, Камера 23 направлена на воздействующую кисть руки 25 (электрод устройства или руки массажиста) и сфокусирована на поверхность руки. Преобразованный в камере 23 сигнал о распределении температур на поверхности кисти руки высвечивается на экране монитора 24. Изображение 26 на экране монитора 24 соответствует температурному рельефу поверхности кисти руки (на ладони и фалангах пальцев). Участки поверхности руки 25 с одинаковой температурой высвечиваются на изображении 26 одним цветом, причем чем ниже температура, тем цвета ближе к красному, чем выше - к голубому и синему. Подобным же образом снимаются поверхностные температурные рельефы на теле пациента под электродом стимулятора.

0 Режим стимуляции, при котором обеспечивается максимальный лечебный (оздоровительный, успокаивающий и т.д.) эффект, фиксируется и вносится в программу лечебного курса.

5 Наиболее эффективен комплексный характер стимуляции, например ИК-излучени- ем и ЭМ-полем. При воздействии ЭМ-полем сигналы поступают от генератора на электроды (обкладки конденсатора) из электро0 проводящих материалов, например двух металлизированных пластин, а в посадочных токах для излучателей (фиг.2) имеется возможность установки тепло-световых или ИК-излучателей (фиг.7). Тепло-световые или

5 ИК-излучатели (СИД, СИПЛ) питаются от пускового блока 27, а выводы электродов 28 соединены с генератором 29 ЭМ-по- ля. Для расширения функциональных возможностей стимулятора с симмет0 ричными электродами он дополнен электромеханическими штативами с . перемещающимися по вертикали узлами (фиг.8). В штативах 30 штанги 31 с прикрепленными к ним электродами перемещаются

5 вдоль втулок 32 с помощью электродвигателей 33 с редуктором. Могут быть также ис- пользованы управляемые шаговые двигатели. Теперь при комплексном стимулировании лечебные курсы (программы) мо0 гут содержать данные не только о конкретных режимах стимуляции, но и о координатах расположения электродов (по высоте), при нормировании по времени того или иного рода воздействия. В устройстве с

5 управлением по координатам воздействия наиболее полно достигается и вариант комплексной стимуляции совместно с СВЧ-воз- действием.

Рассматривая работу ЭМ и СВЧ-стиму0 ляторов (фиг.10), отметим наличие сходных по функциям блоков, с помощью которых устанавливается тот или иной уровень лечебного воздействия. Например, ЭМ-стиму- лятор (фиг.9) состоит из генератора 34,

5 аттенюаторов (ослабителей) 35,36. коммутаторов 37, излучающих электродов 28 (фиг.7) с полупрозрачными зеркалами 38 и оптро- нами 39. К выходам аттенюаторов 35 подключены индикаторы 40 режимов воздействия. Аттенюаторы 35 управляются

блоками 41 с индикаторами 42 результатов воздействия на выходе при помощи сигналов от оптронов 39 и блока 43 связи с блоком управления. Генератор 44 через блоки управления 45, коммутаторы 37 и аттенюаторы 36, а также генератор 46 поддерживают уровень излучения на электродах 28 в заданных пределах. СВЧ-стимулятор(фиг.Ю) питается от блока 47. Блок автоматики 48 поддерживает постояннцй уровень излучения СВЧ-ге- нераторэ 49 благодаря цепи обратной связи (генератор 49, измеритель мощности 50 и блок автоматики 48), через управляющий вход которого (блока 48) осуществляется и запуск СВЧ-генерато- ра. Далее сигнал через волновод 51 (ко- аксиальны й кабель) поступает на излучающий электрод 52 - цилиндриче- ский диполь с- защитным колпаком из ударопрочного полистирола (фиг.11). Коаксиальный волновод 53 подключается к СВЧ-генератору разъемом 54.

За излучающими диполями 55 размещен экран 56 конической формы, что предотвращает попадание СВЧ-излучения с тыльной стороны электрода. Диполи 55 закрыты кожухом (колпаком) 57, защищающим пациента от соприкосновения с токопроводящими элементами электрода. Характер потока от СВЧ-электрода с цилиндрическими диполями - строго концентрический, с максимальным уровнем излучения в центре и слабым воздействием по его краям, что подтверждается результатами теп- ловизионных измерений. При закреплении на внутренней поверхности кожуха 57 металлической пластины 58 (стального экранного формирователя), например из фольги толщиной 0,15-0,18 мм с отверстиями диаметром 180-2СЮ мм (разрез А-А на фиг. 11), приближающими СВЧ-стимулирующий поток по форме к кисти руки, излучение устанавливается равномерным по всей поверхности излучающего электрода - кисти руки,

Использование электрода в виде кисти руки допускает многовариантность лечебного СВЧ-воздейстйия в сантиметровом диапазоне (от 2 до 10 ГГц). Излучающий электрод конструируется на основе полых волноводов и рупорных излучателей. Согласующие СВЧ-распределители (ослабители) в указанном диапазоне, из-за их малых габаритов свободно вписываются в объем излучающего электрода - кисти руки (фиг.2,12).

Моноблочный СВЧ - излучающий электрод (фиг. 12) получает регулируемый по мощности излучения сигнал от компактного

полупроводникового СВЧ-генератора через волновод, выполненный в виде разветвленного волноводното распределителя, при этом на выходе каждой ветви установлен индивидуальный рупор, один - с наибольшей площадью сечения для участка ладони, а пять других - для обозначения излучающих пальцевых зон. При определении уровня излучающего воздействия

0 каждого из рупоров на участке волновода, прилегающем к рупору, может быть встроен тиристорный датчик излучающей мощности. Для создания уровня излучения - достаточного лечебного воздействия,

5 можно использовать полупроводниковые СВЧ - генераторы в каждом рупорном излучателе (фиг. 13). В этом случае при составлении лечебной программы (курса стимулирующих воздействий) режим каж0 дого из излучателей дозируется индивиду- ально для каждого пациента. Соотношение между уровнями излучения от каждого из излучателей и соответствующими результатами стимулирующих воз5 действий устанавливаются с помощью тепловизора (фиг.ё).

Изменяя частоту СВЧ-воздействия и устанавливая его уровень в каждом из излучателей с точным контролем встроенным

0 термисторным датчиком излучающей мощности, для каждого пациента составляется индивидуальный наиболее эффективный лечебный курс, так как тепловизионный монитор показывает точное распределение

5 демператур (кожные температуры) при излучающем воздействии. Таким образом, можно полностью повторить температурный рельеф на участке кожи пациента при воздействии на этот участок кистью руки мас0 сажиста-человека, причем с указанием вида излучения, частоты и уровня СВЧ- воздействия. Расширение функциональных возможностей при СВЧ-воздействии достигается и за счет того, что спектр СВЧ5 стимуляции может быть расширен конструктивно-схемным путем. Генератор для ладони электрода - кисти руки вырабатывает, как имеющий большие габариты, нижнюю частоту излучающего спектра, а

0 генератор для фаланг среднего пальца - несколько большую частоту, с соответствующими уменьшенными габаритами. Закономерность соблюдается и для других генераторов СВЧ-диапазона, причем для

5 указательного с безымянным и для большого с мизинцем пальцев руки могут быть использованы волноводы с распределителем на два канала и только два СВЧ-генератора. Пары могут быть сгруппированы и много проще: большой палец указательным, а безымянный с мизинцем. В этом случае волноводные распределители можно не использовать, и излучающий рупор должен своей диаграммой направленнбсти (см.фиг.12) охватывать фаланги двух смежных пальцев. Уровень мощности излучения регулируется с помощью управляемых от командного пульта блоков, соединенных с СВЧ-генераторами гибким электрическим жгутом. Функционально работа комплексного стимулятора (фиг. 14) заключается в следующем. Командный блок 59, получая сигналы с программатора 60, подключает блок питания 61 к одному из пусковых блоков 62 или одновременно к двум. Пусковой блок 63 вертикального перемещения электродов запускается, если поступил сигнал о выполнении координатной программы, и тогда блоки 64 вертикального перемещения ИК-(65) и СВЧ-(66) излучателей в соответствии с выбранными координатами устанавливают электроды на определенном по высоте уровне. Пусковыми блоками 62 управляют коммутаторы 67, с помощью которых строго по программе дозируется уровень ПК- и СВЧ-воздействия, включение той или иной группы излучателей или одновременно - при комплексном воздействии. Принцип коммутирования ПК- и СВЧ-полу- проводниковых излучателей аналогичен и раскрыт полно на фиг.4.

Для реализации предложенного технического решения по стимуляции и бесконтактному массажу в полном объеме, с использованием средств автоматизации и вычислительной техники, разработано устройство стимуляции и лечебного воздействия на основе автоматизированного манипулятора - роботизированного стимулирующего комплекса. Из функциональной схемы стимулятора (фиг. 15) видна последовательность включения того или иного воздействия в зависимости от выполняемого лечебного курса (лечебной программы). Введение лечебной программы и последующее ее считывание осуществляется командным блоком 68. Как по уровню, так и по характеру воздействия излучателями различного рода сигналов (свето-тепловых, ИК-, СВЧ- и т.д.) управляет многоканальный формирователь 69 команд, связанный с оператором через командный блок 68. Командный блок 68 представляет собой клавиатуру устройства ввода персонального компьютера, а многоканальный формирователь 69 команд - его центральный процессор, связанный через контроллеры 70 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и 71 накопителя с ПЗУ 72 и накопителем 73 на

магнитной ленте или гибком флоппи-диске, на которых записаны управляющие лечебные программы. Формирователь 69 связан с электродами 74, выполненными в форме кистей рук через пусковые блоки 75.

Включаемый по программе координатный узел 76, представляющий собой исполнительный механизм (манипулятор),

0 перемещает электроды 74 в соответствии с координатными данными, вносимыми в блок 77 вертикальных и блок 78 горизонтальных перемещений в соответствии с выполняемой управляющей лечебной

5 программой. Уровень и вид (род) воздействия, координата того или иного электрода - кисти руки манипулятора, время (интервал) выбранного излучения (воздействия) или функционирование манипулятора в

0 комплексе в цифровом виде введены в программу, записанную на магнитном носителе, например гибком флоппи-диске, и последовательно устанавливаются включаемыми блоками и группами воздействую5 щих стимуляторов-излучателей. Тепловизор также смонтирован на автоматизированном манипуляторе, поэтому в течение сеанса контролируется сам эффект воздействия по температурному рельефу стимулируемого

0 (массируемого) участка. При превышении заданного уровня стимуляции,предельного . для конкретного пациента, изменении данных лечебного курса, желании самого пациента и т.д. лечебная стимуляция

5 автоматически прекращается. Все блоки управляются сенсорными (псевдосенсорными) клавишами, что обеспечивает необходимое быстродействие.

Блоки управления и вычислительные

0 средства выполнены на современной элементной базе, с использованием типовых микропроцессорных комплектов, восьми- или шестнадцатиразрядных К-МДП-серий и МДП-логики (К176, К561 и т.д.).

5 Предложенный стимулятор позволяет повысить эффективность воздействия путем автоматизации дозирования излучения и обеспечить адекватность бесконтактного воздействия за счет размещения

0 излучателей на опоре в рамках отпечатков кисти руки, снабжения блока управления регулятором интенсивности излучателей от различных участков поверхности излучения и использования сочетания источни5 ков переменного электрического поля, ПК-излучения, СВЧ-излучения и тепла. Этому же способствует выполнение опорного элемента из двух частей, на каждой из которых размещены в рамках отпечатков правой и левой руки излучатели. Стимулятор может быть выполнен в виде роботизированного комплекса, включающего кинематически связанный с опорным элементом движитель и считыющих команд, например, программируемой ЭВМ.

Стимулятор может быть использован в качестве индивидуального и коллективного

ватель введенных в программу управля- 5 средства психологической разгрузки.

it

ФиеЛ

К ПК- генератору Фиг. 2

t t

Фиё.З

1

Ј

пит

8ШШ

w

3%

Ffcfc Ј

8

Фие. П

52

W

Фиг. /J

фиг. 74

73