Електростимулятор

МПК6:А6Ш1/36 Електростимулятор Винахід відноситься до галузі медицинської техніки, а саме до електронних пристроїв, які призначені для електростимуляції організму людини шляхом впливання на визначені ділянки шкіри сигналами електричного походження при лікуванні функціональних розладнань. Відомі електростимулятори, які виробляють при впливанні на ділянки тіла людини біполярні імпульси низької частоти і короткої тривалості (1). Вони містять підсилювачі потужності, контактні електроди, генератори прямокутних імпульсів, які задають частоту прямування впливаючих імпульсів, задания енергії стимулюючих імпульсів. Недоліком їх є неможливість регулювання параметрами впливаючих імпульсів. Це призводить до необхідності тривалого впливу імпульсами, який супроводжується при лікуванні больовим синдромом. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення за сукупністю ознак є електростимулятор (2), який містить генератор прямокутних імпульсів, підсилювач потужності, два електроди, вузол задания рівня енергії, індикатор імпульсів, генератори пилкоподібної і трапецеїдальної напруг, автономний елемент живлення. Недоліками вказаного пристрою є низька стабільність параметрів стимулюючих біполярних імпульсів, які формуються, і складність наладнання приладу індивідуального для кожного пацієнта. Параметри впливаючих імпульсів залежать не тільки від стану і якостей шкіри хворого, а й довкілля і відзначення напруги автономного елементу живлення, котрі у процесі розрядки елемента можуть змінюватися у широкому диапазоні, до 50 % від початкового. Тому при кожному сеансі лікування навіть того ж самого пацієнта необхідне, як правило, нове переладнання апарату. Численність органів регулювання окремими параметрами стимулюючих імпульсів, які формуються, ускладнює наладнання приладу на оптимальні сполучення параметрів і збільшує тривалість проведення підготовчих операцій. Відсутність точної інформації про параметри впливаючих імпульсів примушує лікаря при наладнанні приладу орієнтуватися тільки на суб'єктивні відчуття пацієнтів, що затруднює вірогідний контроль і може негативно впливати на ефективність лікування. Крім того, низька стабільність параметрів імпульсів, які формуються, обмежує лікування хворих тільки за методикою "стабільно", коли електроди повинні на протязі сеансу лікування знаходитися у нерухомому стані при постійній силі натиску їх до тіла пацієнта. Ознаками прототипу, які співпадають з ознаками замовленого технічного рішення, є генератор прямокутних імпульсів, вузол задания рівня енергії, індикатор, вузол формування форми сигналу, підсилювач потужності і контактні електроди. Недоліки аналога обумовлені його структурною побудовою і недосконалістю запропонованих схемотехнічних рішень. В основу винаходу поставлено задачу розробки пристрою, призначеного для електростимуляції організму людини при лікуванні функціональних розладів, в якому за рахунок підвищення стабільності параметрів форму/^k^ імпульсів І спрощення процесу переладнання електростимулятора на необхідний режим досягається скорочення часу наладки приладу на оптимальний режим лікування і з'являється можливість об'єктивного контроля рівня енергії стимулюючих імпульсів. Крім того, підвищення стабільності впливаючих імпульсів дозволяє олтимізувати режим лікування, застосовуючи поряд з методикою лікування "стабільно" також методики "лабільно", або "лабільно з компрессією", які полягають у переміщенні під час сеансу електродів по поверхні тіла пацієнта, або у сполученні переміщення з масажуючими надавлюваннями електродів на ділянки їх прикладання до тіла. Це покращує терапевтичний ефект і понижує вірогідність небажаних побічних симптомів. Поставлена задача вирішується тим, що в електростимулятор, який містить генератор прямокутних імпульсів, вузол задания рівня енергії, підсилювач потужності, два контактних електроди, вузол формування форми стимулюючих сигналів, індикатор і елемент живлення, додатково уведені вузол цифрового регулювання рівня енергії стимулюючих імпульсів, індикатор рівня енергії, цифро-аналоговий перетворювач, джерело опорної напруги, інтегратор, комутатор і вузол порівняння. Структурна схема запропонованого пристрою приведена на фіг. 1. Вузол цифрового регулювання рівня енергії формуємих імпульсів 1, який має іСщлр-tutf вхід підвищення 2 і зниження 3 енергії імпульсів, поєднаний з оптичним індикатором рівня енергії 4, з індикатором ступеня розряду автономного елемента живлення 5 і з цифро-аналоговим перетворювачем 6. Генератор прямокутних імпульсів 7, який має Cqfyweiif вхід 8 встановлення частоти прямування впливаючих імпульсів, через комутатор 9 поєднаний з першим правлячим входом додатково уведеного інтегратора 10, другий &/ufi&tudr вхід 11 якого дозволяє встановлювати діапазони регулювання рівня енергії стимулюючих імпульсів. Сигнальний вхід інтегратора 10 підключений до джерела стабільної опорної напруги 12, а вихід інтегратора підключений до додатково введеного вузла порівняння 13, другий вхід якого поєднаний з виходом аналого-цифрового перетворювача 6. Вихід вузла порівняння 13 поєднаний безпосередньо і через вузол формування форми стимулюючих імпульсів 14 з підсилювачем потужності 15, до виходів якого підключені контактні електроди 16 і 17. Принцип роботи пристрою пояснюють часові діаграми, приведені на фіг. 2. При поданні команди на правлячий вхід 2 вмикається генератор лічильних імпульсів (фіг. 2а) вузла 1 цифрового регулювання рівня (ЦРР) енергії імпульсів. Лічильник ЦРР заповнюється і подає вихідний код на цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) 6. Поточне значення коду відображається за допомогою індикатора рівня енергії (ІРЕ) 4. Індикатор розряду елемента живлення 4 з моменту включення живлення загорається і сигналізує про те, що живлення подане і потужність елемента живлення не нижче норми. Тьмяне світіння індикатора 5 свідчить про те, що елемент живлення потребує підзарядку або заміну. На виході ЦАП напруга ступінчато нарощується (фіг. 26) до необхідного рівня. Ця напруга вирівнюється вузлом 13 (СУ) з вихідною напругою інтегратора 10. Інтегратор 10 підключений сигнальним входом до джерела 12 стабільної опорної напруги, яким керує через комутатор 9 генератор прямокутних тактових імпульсів (фіг. 2в), формує імпульси трапецеїдальної форми з високою лінійністю фронту нарастання. Тому на виході вузла 6 формуються імпульси з стабільною тривалістю (фіг. 2г), яка пропорційна виходній напругі ЦАП. За допомогою присилювача потужності (ІШ) 15 і вузла формування форми (ВФФ) 14 з них формуються нейроподібнІ імпульси (фіг. 2д), у котрих амплітуда негативного викиду -Um і позитивного викиду +Um, тобто енергія впливаючих імпульсів визначається величиною t, тобто встановленим значенням напруги ицап. Для зменшення рівня енергії необхідно відповідно низити значення вихідної напруги ЦАП (фіг. 26), що здійснюється при здійсненні команди на KtiftytiPtudt вхід 3 вузла ЦРУ. Його реверсивний лічильник при цьому перемикається у режим віднімання і його вихідний код починає з кожним періодом напруги генератора рахівних імпульсів 7 зменшуватися на одиницю. Напруга ЦАП ступін часто спадає до нового встановленого рівня. Змінюється тривалість вихідних імпульсів УС, тобто і рівня енергії впливаючих нейроподібних імпульсів електростимулятора, які підводяться до контактних електродів 16,17. У пристрої, який виконаний за запропонованою структурою, значно спрощується встановлення його режиму перед проведенням або під час сеансу лікування і дозволяє легко контролювати параметри стимулюючих імпульсів, які формуються. Замість восьми щшгис^ входів за прототипом у запропонованому пристрої діє всього три. По одному з них (вхід 2 і 3) встановлюється рівень енергії, по другому (вхід 8) встановлюється частота прямування імпульсів, а по третьому (вхід 11) - вибирається діапазон регулювання енергії впливаючих імпульсів: високий і низький. Замість безмежної кількості можливих комбінацій параметрів стимулюючих імпульсів, котрі в аналозі до того ж неможливо проконтролювати, в запропонованому пристрої кількість можливих комбінацій обмежена. їх значення не залежать від індивідуальних властивостей пацієнтів і легко контролюються положенням комутаторів lyMffl входів 8, 11 і інформацією з індикаторів. Це підвищує об'єктивність оцінки режиму лікування і зменшує можливість несприятливого вибора режиму лікування за суб'єктивними відчуттями пацієнта. Технічний ефект досягається не тільки за рахунок структурного побудування запропонованого пристрою, а й завдяки застосованим у пристрої схемним рішенням. В умовах дії потужних імпульсних перешкод, які виникають при формуванні коротких впливаючих імпульсів з великою амплитудою, надійна робота вузла ЦРУ досягається завдяки слідуючому схемному виконанню вузла (фіг. 3). Комутуючі ключи 18 і 19, якими (Ofitft&fy по входам 2 і З пристрою, підключені до входів формувателя, виконаного на порогово-. му логічному елементі "І - Ш" 20 і резисторах 21, 22. Вихід формувателя через резисторно-діодний ланцюжок 23, 24 з'єднаний зі входом додатково введеного заторможеного генератора імпульсів 25, виконано-го на другому пороговому логічному елементі "І - Ш" і часозадалйл^гг* ланцюжку RiCi. Через резистор 26 генератор з'єднаний з лічильним входом "Т" реверсивного uii&KtitouD лічильника 27. Вхід лічильника "±1", кЦщрии^ його режимом роботи, приєднаний до віднімаючого "-" входу З формувателя. Вхід установки в ноль "R" лічильника 27 через резистор 28 з'єднаний з загальною шиною, а через конденсатор 29 — з шиною живлення En. Цифрові установочні входи лічильника Di-D7 з'єднані з його відповідними цифровими виходами Qi—Q7 і з кодовою шиною ЗО. Вихід переносу "Р" лічильника через комутуючий елемент ЗО з'єднаний з входом запису "WR" лічильника. Якщо ключи 18, 19 розімкнуті, то на входах елементу 20 буде високий рівень потужності, тобто дві логічні "1". Тому елемент 20 знаходиться у стані "0" і удержує генератор 25 у ггь^и^а^&гг^ері режимі. У момент включення живлення через конденсатор 29 на вхід "R" лічильника 27 короткочасно подається високий потенціал, котрий встановлює його в ноль. У подальшому цей вхід через резистор 28 подається "0", який не заважає нормальній роботі реверсивного лічильника. При замиканні любого з ключей 18, 19 на виході формувателя встановлюється "1". Генератор переводиться у режим генерації імпульсів, період повторення яких визначається постійною .часу RiCi. Імпульси надходять на лічильний вхід "Т" лічильника 27. У тому разі, коли натиснута кнопка "+", тобто замкнуто ключ 18, вихідний код "N" лічильника починає зростати. Вихідний код переписується на установочні входи Di-D7 лічильника, забезпечуючи його стійкий стан навіть в умовах дії сильних імпульсних перешкод, які поступають, наприклад, через шини - живлення. При з'явленні на виході "Р" лічильника сигнала переповнення з комутуючого елемента 31 на вхід "WR" лічильника 27 поступає низький потенціал і лічильник "залипає" у цьому стані. Щоб знизити рівень енергії стимулюючих імпульсів, треба зменшити значення вихідного кода "N". Для цього необхідно нажати на другу кнопку {- -}, тобто замкнути ключ 19. Тоді на вхід 11 ±1" лічильника 27 поступить "0" і він буде працювати ,у режимі віднімання. Відпускання кнопок 18 або 19 переводить генератор 25 у зЖЬЦіШІсшг&Л режим і рахунок імпульсів припиняється. Період повторення рахівних імпульсів вибирається достатньо великим (декілька секунд) для того, щоб пацієнт зміг оцінити рівень енергії стимулюючих імпульсів і за його достатністю припинив режим установлення рівня енергії, відпустивши кнопку "+" або "-" вузла ЦРУ. Стимулятор живиться від автономного малопотужнього елемента, наприклад, батареї типа "Крона". Це накладає жорсткі вимоги на значення споживаного току і викликає необхідність постійного контролю напруги живлення En за допомогою світлодіодного індикатора 5 пристрою. Індикація ж встановлюваного рівня енергії імпульсів у запропонованому пристрої здійснюється за допомогою індикатора 4. З метою підвищення надійності роботи і зниження споживалої потужності в ньому застосовані світлодіодна оптична шкала 33, мультиплексор 34, малопотужний операційний підсилювач 35 і резисторно-діодний ланцюжок 36 (фіг.4). Входи оптичної шкали 33 підключені до виходів мультиплексора 34, у котрого вхід "D" з'єднаний з виходом підсилювача 35. Неінвертуючий вхід підсилювача підключений до джерела 12 опорної напруги Uo