Электростимулятор нейроадаптивный

 

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к электронным устройствам электростимуляции, и предназначено для терапевтического неинвазивного индивидуально-дозировочного воздействия (детерминированного по группе выбранных зон и циклического по времени) на участки кожного покрова человека электрическими импульсами с целью оказания общерегулирующего влияния на физиологические системы организма, достижения анальгетического эффекта. В электростимулятор, содержащий блок генерации воздействующих импульсов (2), блок формирования сигналов управления модуляцией (3), блок анализа адаптационных процессов (5), управляемый генератор (6), первый (11₁), второй (12₁) электроды, дополнительно введены блок коммутации каналов стимуляции (4), (2n - 2) электродов (11₂-11_n), (12₂ - 12_n), генератор частоты воздействия электродов (10) и формирователь кода канала (8). За счет введения упомянутых блоков обеспечивается циклическое, детерминированное воздействие по выбранным точкам на органы человеческого организма. 4 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к электронным устройствам электростимуляции, и предназначено для терапевтического неинвазивного индивидуально-дозировочного воздействия (детерминированного по группе выбранных зон и циклического по времени) на участки кожного покрова человека электрическими импульсами с целью оказания общерегулирующего влияния на физиологические системы организма, достижения анальгетического эффекта.

Известен электростимулятор (см. патент России N 2011386, М.кл. 5 A 61 N 1/36, опубликованный а офиц. бюлл. "Изобретения" N 8 от 30.04.94 г.), содержащий блок питания, два электрода, блок регенерации воздействующих импульсов и блок формирования сигналов управления, выход которого соединен со входом блока генерации воздействующих импульсов, выходы которого соединены с электродами.

Недостатком данного устройства является то, что оно не учитывает те адаптационные процессы, которые происходят в организме и, следовательно, не обеспечивает индивидуально-дозировочное воздействие стимулирующими импульсами, а также предназначено лишь только для воздействия на две выделенные зоны покрова в течение одного сеанса стимуляции без смены приложения электродов, в то время как при многих заболеваниях (особенно тяжелых) и особенно тех заболеваниях, при которых целесообразно как можно меньше беспокоить больного (например, перебинтовывая) целесообразно оказывать стимулирующее воздействие (в том числе и длительное) последовательно на несколько зон кожного покрова без смены электродов.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления и два электрода.

Причины, препятствующие достижению требуемого результата, состоят в особенностях схемной реализации известного электростимулятора и выполняемых им функций, не позволяющих учитывать адаптационные процессы в организме человека (изменение электрокожного импеданса) и производить в течение сеанса воздействие на группу выделенных точек покрова без смены зон приложения электродов.

Известен электростимулятор (см. патент России N 2034578, М.кл. 6 A 61 N 1/36, опубликованный в офиц. бюлл "Изобретения" N 13 от 10.05.95 г.), содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок коммутации каналов стимуляции, блок формирования сигналов управления, блок питания, блок оптической индикации, группу датчиков синхронизации и звуковой генератор с динамиком, причем выход блока генерации воздействующих импульсов через ключ управления подсоединен к первому сигнальному входу блока коммутации каналов стимуляции, второй и третий сигнальные входы которого соединены с соответствующими первым и вторым входами блока формирования сигналов управления и первым и вторым выходами звукового генератора с динамиком, а выходы групп выходов блока формирования сигналов управления объединены с соответствующими выходами датчиком синхронизации и входами блока оптической индикации и соединены с соответствующими четвертыми сигнальными входами блока коммутации каналов стимуляции, выходы которого соединены с электродами.

Однако недостаток известного устройства состоит в том, что при проведении сеансов лечения путем чрезкожного воздействия стимулирующими импульсами в данном электростимуляторе осуществляется дозировка стимулирующих импульсов при отсутствии биологической обратной связи, что не позволяет учитывать адаптационные процессы в организме на всех этапах электростимуляции, а также осуществлять модуляцию стимулирующих импульсов в соответствии с потребностями организма. В организме больного происходит процесс "привыкания" к импульсам электростимуляции (изменяется электрокожный импеданс), организм самостоятельно ощущает потребность в стимулирующем воздействии, а математическую модель этого адаптационного процесса невозможно построить из-за индивидуальных особенностей каждого больного. Это приводит к возможности передозировки, либо недостаточно эффективного стимулирующего воздействия на больного, что в целом существенно может повлиять на результаты клиники в худшую сторону.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются блок генерации воздействующих импульсов, блок коммутации каналов стимуляции, блок формирования сигналов управления и группа N пар электродов.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, состоят в особенностях схемной реализации известного устройства, не позволяющих реализовать биологическую обратную связь, что не обеспечивает автоматическое отслеживание течения адаптационных процессов в организме и, следовательно, автоматически не меняется дозировка стимулирующих импульсов.

Одним из наиболее близких к предлагаемому электростимулятору по совокупности функциональных и конструктивных признаков является электростимулятор (см. авт. свид. СССР N 1817335, М.кл. 6 A 61 N 1/36, опубликованное в офиц. бюлл. "Изобретения" N 24 от 17.08.95), содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления, управляемый генератор и два электрода, причем первый сигнальный выход блока генерации воздействующих импульсов соединен с первым электродом и с входом управляемого генератора, второй сигнальный выход соединен со вторым электродом, а вход управления соединен с выходом блока формирования сигналов управления, вход которого соединен с выходом управляемого генератора.

В данном устройстве имеется контур биологической обратной связи, что позволяет в некоторой мере учитывать адаптацию организма к стимулирующим импульсам.

Однако в известном устройстве не осуществляется установка допустимого времени воздействия и энергии стимулирующих импульсов, а также известное устройство не может быть применено для стимуляции группы выделенных зон на кожном покрове организма, что наиболее эффективно с точки зрения стимулирующего воздействия на группу органов организма и необходимо для поиска эффективных путей лечения различных заболеваний, а также очень важно при лечении хронических заболеваний и тяжелых поражений органов человеческого организма. Известное устройство не может быть применено также и в том случае, если кожные покровы полностью забинтованы, например, при ожогах, тяжелых ранениях и т.д. Известное устройство не предоставляет лечащему врачу возможность осуществлять поиск эффективных методик в клинике лечения путем подачи стимулирующих импульсов последовательно на группу выделенных зон кожного покрова в течение одного сеанса лечения.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления, управляемый генератор и два электрода.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, состоят в особенностях схемотехнической реализации известного электростимулятора, не позволяющих осуществлять автоматическую стимуляцию группы выделенных зон на кожном покрове больного путем заданного (детерминированного по группе выбранных точек для стимуляции), циклического воздействия сигналами электродов (в заданном порядке последовательно во времени периодически осуществляемом воздействии) и не позволяющих осуществлять адаптированное к человеческому организму изменение воздействия при выявленных признаках передозировки стимулирующих воздействий путем соответствующих настроек прибора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электростимулятор (см. решение от 13 июня 1996 г. о выдаче патента РФ на изобретение "Устройство для электростимуляции" по заявке N 04654349/14 (029772) от 06.03.89 г. на имя ОКБ "РИТМ" при Таганрогском радиотехническом институте им. В.Д.Калмыкова, МКИ 5 A 61 N 1/36), содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления модуляцией, управляемый генератор, блок анализа адаптационных процессов и два электрода, причем вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен с выходом блока формирования сигналов управления модуляцией, первый сигнальный выход блока генерации воздействующих импульсов соединен с первым электродом и с первыми входами управления управляемого генератора и блока анализа адаптационных процессов, второй вход управления которого соединен с выходом управляемого генератора, а выход соединен со входом управления блока формирования сигналов управления модуляцией, второй сигнальный выход блока генерации воздействующих импульсов соединен со вторым электродом.

В данном электростимуляторе учитывается адаптация организма к стимулирующим импульсам, однако данное устройство не может быть применено для стимуляции группы (более двух) выделенных зон на кожном покрове без смены электродов при лечении тяжелых больных и для поиска эффективных методик лечения путем последовательного воздействия на зоны кожного покрова. Известное устройство не может быть применено также и в том случае, если кожные покровы полностью забинтованы, например, при ожогах, тяжелых ранениях и т.д. Известное устройство не предоставляет лечащему врачу более расширенные сервисные услуги по эффективному лечению в клинике больных разных форм заболеваний.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления модуляцией, управляемый генератор, блок анализа адаптационных процессов и два электрода.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, состоят в особенностях схемотехнической реализации известного электростимулятора, не позволяющих осуществлять последовательно во времени и непрерывно стимуляцию группы зон на кожном покрове больного путем заданного (детерминированного по группе выбранных зон для стимуляции), циклического воздействия сигналами электродов (в заданном порядке последовательно во времени периодически осуществляемом воздействии) и не позволяющих осуществлять поиск методик лечения (например, за счет выбора последовательности воздействия на ту или иную группы органов человека).

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении строго определенного по порядку номеров пар электродов (детерминированного), циклического воздействия на группу выделенных зон чрезкожной электростимуляции для достижения эффективного лечения различных заболеваний и предоставлении лечащему врачу дополнительных услуг по поиску эффективных методик лечения с применением воздействия стимулирующими импульсами.

Технический результат от применения предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей электростимулятора за счет обеспечения циклического, детерминированного по выбранным зонам воздействия на органы человеческого организма и предоставления лечащему врачу дополнительных услуг (расширение сервиса) по поиску методик лечения заболеваний, в частности при лечении хронических и тяжелых заболеваний.

Для достижения технического результата в электростимулятор, содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления модуляцией, управляемый генератор, блок анализа адаптационных процессов и первый и второй электроды, причем вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен с выходом блока формирования сигналов управления модуляцией, первый вход управления управляемого генератора соединен с первым входом управления блока анализа адаптационных процессов и первым сигнальным выходом блока генерации воздействующих импульсов, второй вход управления блока анализа адаптационных процессов соединен с выходом управляемого генератора, дополнительно введены блок коммутации каналов стимуляции, 2N-2 электродов, генератор частоты воздействия электродов и формирователь кода канала, причем N входов группы установочных входов блока генерации воздействующих импульсов соединены соответственно с N входами группы первых установочных входов электростимулятора, первый сигнальный вход блока коммутации каналов стимуляции соединен с первым сигнальным выходом блока генерации воздействующих импульсов и с первыми входами управления блока анализа адаптационных процессов и управляемого генератора, установочный вход которого соединен с вторым установочным входом электростимулятора, второй вход управления управляемого генератора соединен с первым выходом управления блока анализа адаптационных процессов, первый вход управления блока формирования сигналов управления модуляцией соединен с выходом управляемого генератора и со вторым входом управления блока анализа адаптационных процессов, М входов группы вторых входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией соединены соответственно с М выходами группы управляющих выходов формирователя кода канала, с М входами группы вторых входов управления блока генерации воздействующих импульсов, M входами группы входов управления блока коммутации каналов стимуляции и с М входами группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов, 2N входов управления группы входов электростимулятора соединены соответственно с 2N входами группы третьих входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией, тактовый выход блока генерации воздействующих импульсов соединен с тактовыми входами блока анализа адаптационных процессов и генератора частоты воздействия электродов, вход управления которого соединен со вторым выходом управления блока анализа адаптационных процессов, а выход соединен со счетным входом формирователя кода канала, первые и вторые выходы i-ой (i=1,N) группы выходов блока коммутации каналов стимуляции соединены соответственно с i-ми первыми и вторыми электродами группы из 2N электродов, второй сигнальный выход блока генерации выходных импульсов соединен со вторым сигнальным входом блока коммутации каналов стимуляции.

Блок генерации воздействующих импульсов содержит генератор прямоугольных импульсов, модулятор, усилитель мощности и индикатор, причем вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с тактовым выходом блока и с выходом генератора прямоугольных импульсов, N входов группы установочных входов которого соединены соответственно с N входами группы установочных входов блока, М входов управления соединены соответственно с М входами группы вторых входов управления блока генерации воздействующих импульсов, выход модулятора соединен с входом усилителя мощности, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым сигнальными выходами блока, а третий выход соединен со входом индикатора.

Блок формирования сигналов управления модуляцией содержит детектор ограничений, амплитудный ограничитель, формирователь, причем, первый вход управления блока формирования сигналов управления модуляцией соединен со входом формирователя, выход которого соединен с первым входом амплитудного ограничителя, выход которого соединен с выходом блока формирования сигналов управления модуляцией, а второй вход соединен с выходом детектора ограничений, М входов управления группы первых управляющих входов которого соединены соответственно с М входами группы вторых входов управления блока, а 2N входов управления группы вторых управляющих входов соединены с 2N входами группы третьих входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией.

Блок анализа адаптационных процессов содержит частотный детектор, временной дискриминатор и индикатор дозы, причем первый вход управления блока анализа адаптационных процессов соединен с первым входом частотного детектора, выход которого соединен с первым выходом управления блока анализа адаптационных процессов и с первым входом временного дискриминатора, выход которого соединен со вторым выходом управления и со входом индикатора дозы, второй вход соединен со вторым входом управления блока анализа адаптационных процессов, а третий вход соединен с тактовым входом блока анализа адаптационных процессов и со вторым входом частотного детектора, а М входов группы четвертых входов соединены соответственно с М входами группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов.

Управляемый генератор содержит формирователь обратного сигнала и генератор временных интервалов, причем первый вход управления управляемого генератора соединен со входом управления формирователя обратного сигнала, установочный вход которого соединен с установочным входом управляемого генератора, а выход формирователя обратного сигнала соединен с первым входом генератора временных интервалов, выход которого соединен с выходом управляемого генератора, а второй вход соединен со вторым входом управления управляемого генератора.

Наличие причинно-следственной связи между техническим результатом и признаками заявляемого изобретения доказывается следующими логическими посылками.

Эффективность лечения функциональных расстройств в широком спектре патологий больного посредством применения терапевтического неинвазивного воздействия на кожный покров человека зависит от разработанных и индивидуально применяемых методик дозированного воздействия на каждого пациента.

Человеческий организм рассматривается как сложная система, которая в соответствии с концепциями системного анализа разбивается на множество взаимосвязанных подсистем (взаимодействующих органов), функционирующих в общей целостности.

В связи с этим чрезкожное воздействие при терапевтическом неинвазивном воздействии целесообразно осуществлять по некоторой совокупности выбранных зон, что позволит осуществить поиск эффективного воздействия на группу органов человеческого организма.

Особая потребность в чрезкожном воздействии на группу выбранных зон (фактически на группу органов) возникает также при лечении тяжелых заболеваний (патологий), связанных с требованиями клиники, при которых целесообразно как можно меньше беспокоить больного (например, перебинтовывая) и оказывать стимулирующее длительное воздействие одновременно на несколько зон кожного покрова.

Учитывая, что методика лечения разрабатывается преимущественно эвристическим путем, а объект лечебного воздействия относится к числу трудноформализуемых объектов, которые описать достаточно полными математическими моделями не удается, то предлагаемое устройство позволит, в отличие от ранее известного, осуществлять поиск новых эффективных методик лечения в широком спектре патологий. Поиск новых эффективных методик лечений возможно осуществить только с применением предлагаемого электростимулятора, т.к. применение, например, N известных стимуляторов не будет эффективным из-за необходимости траты времени на их настройку по каждому каналу, выбора их во времени, запуска и отключения, отслеживания правильности питания аккумуляторами каждого электростимулятора, возможности ошибки в последовательности их включения и других ошибочных факторов, предвидеть которые зачастую не бывает возможным, когда оператор (врач) работает сразу с несколькими приборами одновременно.

Сущность предлагаемого варианта реализации изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема электростимулятора. На фиг. 2 приведена структурная схема блока генерации воздействующих импульсов 2. На фиг. 3 приведена структурная схема блока формирования сигналов управления модуляцией 3. На фиг. 4 приведена структурная схема блока анализа адаптационных процессов 5. На фиг. 5 приведена структурная схема управляемого генератора 6. На фиг. 6 приведен пример реализации функциональной схемы модулятора 14 блока генерации воздействующих импульсов 2. На фиг. 7 приведен пример реализации функциональной схемы генератора прямоугольных импульсов 16 блока генерации воздействующих импульсов 2. На фиг. 8 приведен пример реализации функциональной схемы усилителя мощности 18 и индикатора 21 блока генерации воздействующих импульсов 2. На фиг. 9 приведен пример реализации функциональной схемы формирователя 23 блока формирования сигналов управления модуляцией 3. На фиг. 10 приведен пример реализации функциональной схемы амплитудного ограничителя 24 блока формирования сигналов управления модуляцией 3. На фиг. 11 приведен пример реализации функциональной схемы детектора ограничений 25 блока формирования сигналов управления модуляцией 3. На фиг. 12 приведен пример реализации функциональной схемы блока коммутации каналов стимуляции 4. На фиг. 13 приведен пример реализации функциональной схемы частотного детектора 26 блока анализа адаптационных процессов 5. На фиг. 14 приведен пример реализации функциональной схемы временного дискриминатора 28 блока анализа адаптационных процессов 5. На фиг. 15 приведен пример реализации функциональной схемы индикатора дозы 30 блока анализа адаптационных процессов 5. На фиг. 16 приведен пример реализации функциональных схем формирователя обратного сигнала 31 и генератора временных интервалов 32 управляемого генератора 6. На фиг. 17 приведен пример реализации функциональной схемы формирователя кода канала 8. На фиг. 18 приведен пример реализации функциональной схемы генератора частоты воздействия электродов 10. На фиг. 19 приведены временные диаграммы, отображающие работу модулятора 14 блока генерации воздействующих импульсов 2. На фиг. 20 приведены временные диаграммы, отображающие работу усилителя мощности 18 блока генерации воздействующих импульсов 2.

Структурная схема электростимулятора (см. фиг. 1) содержит: 1₁-1_N - группу первых установочных входов; 2 - блок генерации воздействующих импульсов; 3 - блок формирования сигналов управления модуляцией; 4 - блок коммутации каналов стимуляции; 5 - блок анализа адаптационных процессов; 6 - управляемый генератор; 7 - второй установочной вход электростимулятора; 8 - формирователь кода каналов; 9₁ - 9_2N - группу входов управления электростимулятора; 10 - генератор частоты воздействия электродов; 11₁ - 11_N - группу первых электродов; 12₁ - 12_N - группу вторых электродов.

Структурная схема блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 2) содержит: 1₁ - 1_N - группу первых установочных входов; 13 - вход управления; 14 - модулятор; 15 - тактовый выход блока 2; 16 - генератор прямоугольных импульсов; 17₁ - 17_М - группу вторых входов управления блока 2, 18 - усилитель мощности; 19 - первый сигнальный выход блока 2; 20 - второй сигнальный выход блока 2; 21 - индикатор.

Структурная схема блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 3) содержит: 9₁ - 9_2N - группу третьих входов управления блока 3; 13 - выход управления блока 3; 17₁ - 17_М - группу вторых входов управления блока 3; 22 - первый вход управления; 23 - формирователь; 24 - амплитудный ограничитель; 25 - детектор ограничений.

Структурная схема блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 4) содержит: 15 - тактовый вход блока 5; 17₁ - 17_M - группу третьих входов управления блока 5; 19 - первый вход управления блока 5; 22 - второй вход управления блока 5; 26 - частотный детектор; 27 - первый выход управления блока 5; 28 - временной дискриминатор; 29 - второй выход управления; 30 - индикатор дозы.

Структурная схема управляемого генератора 6 (см. фиг. 5) содержит: 7 - установочный вход; 19 - первый вход управления; 22 - выход управляемого генератора 6; 27 - второй вход управления управляемого генератора 6; 31 - формирователь обратного сигнала; 32 - генератор временных интервалов.

Функциональная схема модулятора 14 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 6) содержит: 13 - первый вход; 15 - второй вход; 33 - полевой транзистор; 34₁, 34₂ - первый и второй резисторы соответственно; 35 - элемент НЕ; 36 - выход модулятора 14; 37 - конденсатор.

Функциональная схема генератора прямоугольных импульсов 16 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 7) содержит: 1₁ - 1_N - группу первых установочных входов электростимулятора; R₁ - R_N - группу первых резисторов; 15 - выход; 17₁ - 17_M - группу входов; 38 - мультиплексор; 39 - первый элемент НЕ; 40 - конденсатор; 41 - второй элемент НЕ; 42 - второй резистор.

Функциональная схема усилителя мощности 18 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 8) содержит: 19, 20 - первый и второй выходы усилителя мощности 18; 36 - вход; 43 - элемент НЕ; 44 - резистор; 45 - транзистор; 46 - шину питания; 47 - импульсный трансформатор; 48 - диод; 49 - третий выход усилителя мощности.

Функциональная схема индикатора 21 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 8) содержит: 49 - вход; 50 - светодиод.

Функциональная схема формирователя 23 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 9) содержит: 22 -вход; 51 - резистор; 52 - элемент НЕ; 53 - конденсатор; 54 - выход формирователя 23.

Функциональная схема амплитудного ограничителя 24 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 10) содержит: 54 - первый вход; 55 - первый резистор; 56 - первый диод; 57 - выход амплитудного ограничителя 24; 58 - второй диод; 59 - второй резистор; 60 - второй вход амплитудного ограничителя 24; 61 - третий резистор.

Функциональная схема детектора ограничений 25 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 11) содержит: 9₁ - 9_2N - группу входов управления электростимулятора; K₁ - K_2N - группу ключей, причем в каждой группе содержится по два ключа; 17₁ - 17_М - первую группу входов управления; 46 - шину питания; 62 - мультиплексор; 60 - выход детектора ограничений; 63₁ - 63_N - группу элементов НЕ; 64₁ - 64_N - группу конденсаторов; 65₁ - 65_N - группу резисторов.

Функциональная схема блока коммутации каналов стимуляции 4 (см. фиг. 12) содержит: 11. B_i(i= 1, N) - первые выходы i-й группы выходов блока 4; 12. B₁(i= 1, N) - вторые выходы i-ой группы выходов блока 4; 17₁ - 17_М - группу входов управления; 19, 20 - первый и второй сигнальные входы соответственно; 46 - шину питания; 66 - дешифратор; 67₁ - 67_N - группу реле; 67_1.1, 67_2.1,.. . ,67_N.1 - первые замыкающие контакты реле 67₁ - 67_N; 67_1.2, 67_2.2,...,67_N.2 - вторые замыкающие контакты реле 67₁ - 67_N.

Функциональная схема частотного детектора 26 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 13) содержит: 15 - второй вход частотного детектора 26; 19 - первый вход частотного детектора 26; 27 - выход частотного детектора 26; 68, 69 - первый и второй двоичные счетчики соответственно; 70 - резистор; 71 - элемент НЕ.

Функциональная схема временного дискриминатора 28 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 14) содержит: 15 - третий вход; 17₁ - 17_M - группу четвертых входов; 22, 27, - второй и первый входы соответственно; 72 - элемент ИЛИ-НЕ; 73 - двоичный счетчик; 74 - выход временного дискриминатора 27; 75 - мультиплексор.

Функциональная схема индикатора дозы 30 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 15) содержит: 46 - шину питания; 74 - входа; 76 - первый элемент НЕ; 77 - элемент И-НЕ; 78 - второй элемент НЕ; 79 - резистор; 80 - конденсатор; 81 - третий элемент НЕ; 82 - пьезоэлемент; 83 - светодиод.

Функциональная схема формирователя обратного сигнала 31 управляемого генератора 6 (см. фиг. 16) содержит: С - подстроечный конденсатор; 19 - вход; 84 - выход.

Функциональная схема генератора временных интервалов 32 управляемого генератора 6 (см. фиг. 16) содержит: 22 - выход; 27 - второй вход; 84 - первый вход; 85₁, 85₂ - первый и второй полевые транзисторы; 86 - первый резистор; 87 - элемент НЕ; 88 - диод; 89 - второй резистор; 90 - третий резистор; 91 - конденсатор; 92 - четвертый резистор.

Функциональная схема формирователя кода канала 8 (см. фиг. 17) содержит: 17₁ - 17_M - группу управляющих выходов; 46 - шину питания; 93 - резистор; 94 - двоичный счетчик; 95 - конденсатор; 96 - счетный вход формирователя кода канала 8.

Функциональная схема генератора частоты воздействия электродов 10 (см. фиг. 18) содержит: 15 - тактовый вход; 96 - выход генератора частоты воздействия электродов 10; 97 - элемент И; 98 - элемент И-НЕ; 99 - конденсатор; 100 - элемент НЕ; 101 - первый резистор; 102 - диод; 103 - второй резистор; 104 - управляющий вход.

Элементы электростимулятора взаимосвязаны следующим образом.

Входы группы установочных входов 1₁ - 1_N (см. фиг. 1) электростимулятора соединены соответственно с входами группы первых установочных входов блока генерации воздействующих импульсов 2, вход управления которого соединен с выходом блока формирования сигналов управления модуляцией 3, первый сигнальный выход блока генерации воздействующих импульсов 2 соединен с первым сигнальным входом блока коммутации каналов стимуляции 4 и с первыми входами управления блока анализа адаптационных процессов 5 и управляемого генератора 6, установочный вход которого соединен со вторым установочным входом 7 электростимулятора; второй вход управления управляемого генератора 6 соединен с первым выходом управления блока анализа адаптационных процессов 5, а выход соединен со вторым входом управления блока анализа адаптационных процессов 5 и с первым входом управления блока формирования сигналов управления модуляцией 3, входы группы вторых входов управления которого соединены соответственно с выходами группы управляющих выходов формирователя кода канала 8, со входами группы вторых входов управления блока генерации воздействующих импульсов 2, входами группы входов управления блока коммутации каналов стимуляции 4 и со входами группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов 5; входы управления группы входов 9₁-9_2N электростимулятора соединены соответственно со входами третьей группы входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией 3, второй сигнальный выход блока генерации воздействующих импульсов 2 соединен со вторым сигнальным входом блока коммутации каналов стимуляции 4, а тактовый выход соединен с тактовыми входами блока анализа адаптационных процессов 5 и генератора частоты воздействующих импульсов 10, вход управления которого соединен со вторым выходом управления блока анализа адаптационных процессов 5, а выход - соединен со счетным входом формирователя кода канала 8; первые и вторые выходы N групп выходов блока коммутации каналов стимуляции 4 соединены с первыми 11_i и вторыми 12_i (i=1, N) электродами группы из 2N электродов.

В блоке генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 2) вход управления 13 соединен с первым входом модулятора 14, второй вход которого соединен с тактовым выходом 15 блока генерации воздействующих импульсов 2 и с выходом генератора прямоугольных импульсов 16, входы группы установочных входов которого соединены соответственно со входами 1₁-1_N группы установочных входов блока генерации воздействующих импульсов 2, входы управления генератора прямоугольных импульсов 16 соединены соответственно со входами группы вторых входов управления 17₁ - 17_M блока генерации воздействующих импульсов 2; выход модулятора 14 соединен со входом усилителя мощности 18, первый и второй выходы которого соединены с первым 19 и вторым 20 сигнальными выходами блока генерации воздействующих импульсов 2, а третий выход соединен со входом индикатора 21.

В блоке формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 3) первый вход управления 22 соединен со входом формирователя 23, выход которого соединен с первым входом амплитудного ограничителя 24, выход которого соединен с выходом 13 блока формирования сигналов управления модуляцией 3, а второй вход соединен с выходом детектора ограничений 25, входы управления группы первых управляющих входов которого соединены соответственно с входами группы вторых входов управления 17₁-17_M блока формирования сигналов управления модуляцией 3, а входы управления группы вторых управляющих входов соединены с входами группы третьих входов управления 9₁ - 9_2N блока формирования сигналов управления модуляцией 3.

В блоке анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 4) первый вход управления 19 соединен с первым входом частотного детектора 26, выход которого соединен с первым выходом управления 27 блока анализа адаптационных процессов 5 и с первым входом временного дискриминатора 28, выход которого соединен со вторым выходом управления 29 блока анализа адаптационных процессов 5 и со входом индикатора дозы 30, второй вход соединен со вторым входом управления 22 блока анализа адаптационных процессов 5, третий вход соединен с тактовым входом 15 блока 5 и со вторым входом частотного детектора 26, а входы группы четвертых входов соединены соответственно с входами 17₁-17_M группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов 5.

В управляемом генераторе 6 (см. фиг. 5) первый вход управления 19 соединен со входом управления формирователя обратного сигнала 31, установочный вход которого соединен с установочным входом 7 управляемого генератора 6, а выход формирователя обратного сигнала 31 соединен с первым входом генератора временных интервалов 32, выход которого соединен с выходом 22 управляемого генератора 6, а второй вход соединен со вторым входом управления 27 управляемого генератора 6.

В примере реализации функциональной схемы модулятора 14 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 6) первый вход 13 соединен с затвором полевого транзистора 33, исток которого через первый резистор 34₁ соединен с земляной шиной, а сток соединен через второй резистор 34₂ с земляной шиной, через элемент НЕ 35 с выходом 36 модулятора 14 и через конденсатор 37 со вторым входом 15 модулятора 14.

В примере реализации функциональной схемы генератора прямоугольных импульсов 16 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 7) входы 17₁ - 17_М группы входов соединены соответственно с М входами D₁-D_M управления мультиплексора 38, N информационных входов A₁-A_N которого через первые резисторы 1₁-1_N соединены со входом первого элемента НЕ 39, через конденсатор 40 с выходом 15 генератора прямоугольных импульсов 16 и выходом второго элемента НЕ 41 и через второй резистор 42 с выходом мультиплексора 38, выходом первого элемента НЕ 39 и входом второго элемента НЕ 41.

В примере реализации функциональной схемы усилителя мощности 18 и индикатора 21 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 8) первый вход 36 через элемент НЕ 43 и резистор 44 соединен с базой транзистора 45; шина питания 46 соединена с первым выходом 19 усилителя мощности 18 и с началом первичной обмотки импульсного трансформатора 47, конец которой соединен с концом вторичной обмотки трансформатора 47 и через диод 48 с коллектором транзистора 45, начало вторичной обмотки соединено со вторым выходом 20 усилителя мощности 18, третий выход 49 которого соединен с эмиттером транзистора 45 и через светодиод 50 индикатора 21 с земляной шиной В примере реализации функциональной схемы формирователя 23 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 9) вход 22 соединен через резистор 51 со входом элемента НЕ 52 и через конденсатор 53 с выходом элемента НЕ 52 и выходом 54 формирователя 23.

В примере реализации функциональной схемы амплитудного ограничителя 24 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 10) первый вход 54 соединен через первый резистор 55 и первый диод 56 с выходом 57 амплитудного ограничителя 23, катодом второго диода 58 и через второй резистор 59 с земляной шиной, второй вход 60 амплитудного ограничителя 23 соединен через третий резистор 61 с анодом второго диода 58.

В примере реализации функциональной схемы детектора ограничений 25 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 11) входы 17₁-17_М группы первых входов управления детектора ограничений 25 соединены соответственно с М входами D₁ - D_M группы входов управления мультиплексора 62, выход которого соединен с выходом 60 детектора ограничения 25, а i-е (i=1,N) информационные входы соединены соответственно с выходами элементов НЕ 63_i и через конденсаторы 64_i со входами элементов НЕ 63_i и через резисторы 65_i с первыми клеммами ключей K_2i и вторыми клеммами ключей K_2i-1, вторые клеммы ключей K_2i соединены с земляной шиной, и первые клеммы ключей объединены и соединены с шиной питания 46, входы 9₁ - 9_2N группы вторых входов управления детектора ограничений 25 определяют положение ключей K₁- K_2N соответственно.

В примере реализации функциональной схемы блока коммутации каналов стимуляции 4 (см. фиг. 12) входы 17₁-17_М группы входов управления соединены с М разрядными входами дешифратора 66, N разрядных выходов которого через обмотки реле 67₁ -67_N соединены с шиной питания 46, первый сигнальный вход 19 блока коммутации каналов стимуляции 4 соединен через первые замыкающие контакты 67_1.1, 67_2.1,...,67_N.1 реле 67₁ - 67_N с выходами 11.В₁ - 11.В_N первой группы выходов блока 4, а второй сигнальный вход 20 соединен через вторые замыкающие контакты 67_1.2, 67_2.2,...,67_N.2 реле 67₁-67_N с выходами 12.В₁-12. В_N второй группы выходов блока 4 соответственно.

В примере реализации функциональной схемы частотного детектора 26 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 13) второй вход 15 соединен с инверсным входом сброса R первого двоичного счетчика 68 и счетным входом С второго двоичного счетчика 69, инверсный вход сброса R которого соединен с выходом и инверсным входом управления V первого двоичного счетчика 68, а выход второго двоичного счетчика 69 соединен с выходом 27 частотного детектора 26 и инверсным входом управления V второго двоичного счетчика 69; второй вход 19 частотного детектора 26 соединен через резистор 70 и элемент НЕ 71 со счетным входом С первого двоичного счетчика 68.

В примере реализации функциональной схемы временного дискриминатора 28 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 14) первый 27 и второй 22 входы соединены соответственно с первым и вторым инверсными входами элемента ИЛИ-НЕ 72, выход которого соединен со входом сброса R двоичного счетчика 73, счетный вход С которого соединен с третьим входом 15 временного дискриминатора 28, а инверсный вход управления V соединен с выходом 74 временного дискриминатора 28 и выходом мультиплексора 75, N информационных входов D₁ - D_M которого соединены с N разрядными выходами D₁ - D_M двоичного счетчика 73, а М входов управления D₁ - D_Mсоединены с входами 17₁ - 17_М группы четвертых входов временного дискриминатора 28.

В примере реализации функциональной схемы индикатора дозы 30 блока анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 15) вход 74 соединен с входом первого элемента НЕ 76 и с первым входом элемента И-НЕ 77, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ 78 и через резистор 79 со входом второго элемента НЕ 78 и через конденсатор 80 со своим выходом, входом третьего элемента НЕ 81 и первым контактом пьезоэлемента 82, другой контакт которого соединен с выходом третьего элемента НЕ 81; шина питания 46 через светодиод 83 соединена с выходом первого элемента НЕ 76.

В примере реализации функциональной схемы формирователя обратного сигнала 31 и генератора временных интервалов 32 управляемого генератора 6 (см. фиг. 16) установочный вход 7 формирователя обратного сигнала 31 определяет положение подстроечного конденсатора С, вход 19 формирователя обратного сигнала 31 соединен через подстроечный конденсатор С с выходом 84 формирователя обратного сигнала 31; первый вход 84 генератора временных интервалов 32 соединен с истоком первого полевого транзистора 85₁ и через первый резистор 86 со вторым входом 27 генератора временных интервалов 32; сток первого полевого транзистора 85₁ соединен со стоком второго полевого транзистора 85₂, со входом элемента НЕ 87, с анодом диода 88 и через второй резистор 89 с затворами первого 85₁ и второго 85₂ полевых транзисторов, через третий резистор 90 - с катодом диода 88 и через конденсатор 91 - с выходом элемента НЕ 87 и выходом 22 генератора временных интервалов 32; исток второго полевого транзистора 85₂ соединен через четвертый резистор 92 с земляной шиной.

В примере реализации функциональной схемы формирователя кода канала 8 (см. фиг. 17) шина питания 46 через резистор 93 соединена со входом сброса R двоичного счетчика 94 и через конденсатор 95 с земляной шиной; вход 96 формирователя кода канала 8 соединен со счетным входом С двоичного счетчика 94, М разрядных выходов которого соединены с выходами 17₁ - 17_М группы управляющих выходов формирователя кода канала 8.

В примере реализации функциональной схемы генератора частоты воздействия электродов 10 (см. фиг. 18) тактовый вход 15 соединен с прямым входом элемента И 97, выход которого соединен с выходом 96 генератора частоты воздействия электродов 10, инверсный вход элемента И 97 соединен с выходом элемента И-НЕ 98, через конденсатор 99 - со входом элемента НЕ 100 и через первый резистор 101 - с анодом диода 102, а через второй резистор 103 - с катодом диода 102, первым входом элемента И-НЕ 98 и выходом элемента НЕ 100; вход управления 104 генератора частоты воздействия электродов 10 соединен со вторым входом элемента И-НЕ 98.

Электростимулятор работает следующим образом.

Вначале рассмотрим функциональное назначение электростимулятора и его настройку для дальнейшей работы.

Электростимулятор является источником электрического стимулирующего воздействия, которое передается на N выбранных зон на коже пациента посредством приложения к этим зонам пар электродов 11_i, 12_i, где i - канал воздействия, а число каналов равно N (см. фиг. 1).

Каждый i-й канал воздействия для передачи стимулирующих импульсов реализуется подключением сигнальных выходов блока генерации воздействующих импульсов 2 через блок коммутации каналов стимуляции 4 к соответствующей i-й паре электродов 11_i, 12_i. Каналы воздействия (стимуляции) формируются последовательно во времени, причем выбор номера канала осуществляется в формирователе кода канала 8.

После приложения электродов к выбранным зонам, посредством последовательного нажатия ключей пар ключей K_2i-i, K_2i в блоке формирования сигналов управления модуляцией 3 (входы управления 9₁-9_2N) в каждом i-ом канале стимуляции уровень воздействия доводится до индивидуального порога чувствительности, при котором пациент испытывает субъективные ощущения электрического покалывания в точках приложения электродов. Может быть осуществлен выбор места приложения электродов по реакции стимулируемых тканей или органов на оказываемое воздействие. Частота стимулирующих импульсов может быть выбрана "подстройкой", которая производится по первым установочным входам 1₁-1_N в блоке генерации воздействующих импульсов 2 электростимулятора.

После выбора зон приложения электродов, который осуществляется лечащим врачом, и начала процесса стимуляции воздействие стимулирующих импульсов измеряется в соответствии с реакцией тканей и органов организма человека. Глубина обратной связи (время реакции организма) регулируется в управляемом генераторе 6 по второму установочному входу 7 (заданием положения подстроечного конденсатора С в формирователе обратного сигнала 31).

Рассмотрим работу электростимулятора по блокам.

На управляющих выходах формирователя кода канала 8 (см. фиг. 1) формируется двоичный код номера канала стимуляции, который подается на соответствующие входы группы входов управления блока генерации воздействующих импульсов 2, блока формирования сигналов управления модуляцией 3, блока коммутации каналов стимуляции 4 и блока анализа адаптационных процессов 5. Кодом канала стимуляции определяется подача стимулирующих импульсов по заданному каналу (номер которого определен кодом) с сигнальных выходов блока генерации воздействующих импульсов 2 через блок коммутации каналов стимуляции 4 на соответствующую пару электродов 11_i, 12_i. Правила модуляции воздействующих импульсов выбранного канала стимуляции в блоке формирования сигналов управления модуляцией 3 определяются по результатам работы блока анализа адаптационных процессов 5 и управляемого генератора 6.

Генератор прямоугольных импульсов 16 (см. фиг. 2) блока генерации воздействующих импульсов 2 генерирует последовательность прямоугольных импульсов с частотами, выбранными лечащим врачом и задаваемыми для каждого канала стимуляции настройкой по первым установочным входам 1₁ - 1_N электростимулятора.

Длительность импульсов генератора прямоугольных импульсов 16 изменяется модулятором 14 (см. фиг. 2 и 19) в соответствии с сигналами, вырабатываемыми блоком формирования сигналов управления модуляцией 3 и подаваемыми на модулятор 11 по входу уравления 13 блока генерации воздействующих импульсов 2.

Энергия на выходе электростимулятора (на работающих электродах) прямо пропорциональна длительности импульсов, подаваемых с выхода модулятора 14 на вход усилителя мощности 18, и оценивается по частоте вспышек и интенсивности свечения индикатора 21.

Генератор прямоугольных импульсов 16 определяет также тактовую частоту работы электростимулятора. Импульсы с тактового выхода 15 блока генерации воздействующих импульсов 2 подаются на тактовые входы блока анализа адаптационных процессов 5 и генератора частоты воздействия электродов 10.

Управляемым генератором 6 задаются продолжительности серий стимулов и пауз между сериями. Для того чтобы энергия стимулирующих импульсов нарастала и спадала плавно, сигналы с выхода 22 управляемого генератора 6 (см. фиг. 5) подаются на вход 22 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 3), в котором в формирователе 23 они приобретают трапецеидальную форму.

Детектор ограничений 25 (см. фиг. 3) блока формирования сигналов управления модуляцией 3 определяет амплитуду импульсов стимуляции (путем предварительной работы во время настройки с ключами К). Амплитуда колебаний выходного контура усилителя мощности 18 (фиг. 8 и 20) определяется длительностью импульсов, подаваемых с выхода модулятора 14, как было отмечено выше. Амплитудный ограничитель 24 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 фактически суммирует сигналы управляемого генератора 6 и детектора ограничений 25.

Частота переключения каналов стимуляции определяется сигналами генератора частоты воздействия электродов 10, который управляет работой формирователя кода канала 8.

При адаптации организма к стимулирующим воздействиям происходит изменение колебаний в выходном контуре усилителя мощности 18 блока генерации воздействующих импульсов 2 (см. фиг. 20). Эти колебания подаются на входы управления управляемого генератора 6 и блока анализа адаптационных процессов 5.

При наличии патологических изменений в организме больного стимулирующие импульсы на электродах имеют экспоненциальный спад с постоянной времени, значительно меньшей, чем у здорового организма. Управляемый генератор 6 вырабатывает серии импульсов, в которых длительность пауз между импульсами значительно превышает длительность импульсов. Возможны даже ситуации, когда в одном периоде будет подан один короткий стимулирующий импульс на электроды.

Так как стимулирующие импульсы оказывают лечебное воздействие, то через некоторый промежуток времени, определяемый как степенью патологии, так и заданием глубины обратной связи по установочному входу 7, реакция организма больного на стимулирующее воздействие будет приближаться к реакции здорового организма или просто стабилизируется. Это является условием достаточности воздействия по выбранному формирователем кода канала 8 каналу стимуляции. Данная адаптация отслеживается в управляемом генераторе 6 и блоке анализа адаптационных процессов 5.

Параметры импульсов стимуляции таким образом соответствует реакции организма больного на оказываемое воздействие. Реакция больного отражает состояние тканей или органов больного. В блоке анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 4) имеется индикатор дозы 30, который отображает динамику изменений параметров воздействия. Если длина импульса стимуляции будет соответствовать нормальной реакции организма, то произойдет срабатывание индикатора 30 (начнет светиться светодиод). Это позволяет оценить степени патологии, определить прогноз лечения, выявить те участки кожного покрова, стимулирующее воздействие на которые повышает терапевтический эффект.

По достижению требуемого эффекта стимуляции блоком анализа адаптационных процессов 5 вырабатывается сигнал, который подается на вход управления генератора частоты воздействия электродов 10. Этот генератор вырабатывает формирователю кода каналов 8 сигнал, по которому последний формирует на своих выходах код последующего канала стимуляции.

Рассмотрим работу блоков и функциональных схем узлов блоков электростимулятора.

В блоке генерации воздействующих импульсов 2 в генераторе прямоугольных импульсов 16 (см. фиг. 7) первый 39 и второй 41 элемент НЕ, конденсатор 40 и матрица взвешенных резисторов R₁-R_N составляет схему генерации прямоугольных импульсов.

В зависимости от кода канала стимуляции, подаваемого на входы 17₁ - 17_М, генерируются импульсы определенной частоты. Подача сигнала на входы управления мультиплексора 38, соответствующего коду выбора j-го канала, вызовет генерацию импульсов, частота которых определена RC-цепью - сопротивление резистора R_j и конденсатор 40. Резистор 42 является демпфирующим.

Частоты воздействия стимулирующих импульсов, которые подаются электростимулятором на N выводных каналов (N пар электродов 11_i, 12_i) задаются путем изменения сопротивления резисторов R₁-R_N, составляющих матрицу резисторов.

Таким образом, можно выбрать требуемую частоту воздействующих импульсов по каждому каналу стимуляции отдельно.

Импульсы с заданной частотой с выхода 15 генератора прямоугольных импульсов 16 подаются на второй вход модулятора 14 (см. фиг. 6 и 19), в котором эти импульсы дифференцируются RC-цепью, причем постоянная времени дифференцирования определяется параметрами конденсатора 37 и сопротивлением параллельной цепи, состоящей из резистора 34₂ и переходов полевого транзистора 33 и резистора 34₁.

Управление длительностью импульсов на выходе 36 элемента НЕ 35 осуществляется следующим образом.

Потенциалом по первому входу 13 определяется длительность дифференцированных импульсов. Так, например, если на входе 13 высокий потенциал, то транзистор 33 открыт и длительность дифференцированного импульса определяется сопротивлением резистора 34₁. Постоянная времени τ₁ экспоненты дифференцированного импульса будет небольшой и длительность импульса соответственно мала. Если же по первому входу 13 в модулятор 14 поступает потенциал низкого уровня, то транзистор 33 будет заперт и длительность дифференцированного импульса будет определяться сопротивлением резистора 34₂. Постоянная времени дифференцированного импульса τ₂ в этом случае будет превышать постоянную времени τ₁. Изменение потенциала на входе 13 от высокого до низкого ведет к изменению величины постоянной времени от τ₁ до τ₂ .

Модулированные по длительности импульсы с выхода 36 модулятора 14 подаются на вход 36 усилителя мощности 18 (см. фиг. 8 и 20), который работает следующим образом.

Импульсы отрицательной полярности инвертируются инвертором 43 и открывают транзистор 45. Катушка импульсного трансформатора 47 запасается энергией. В паузе между импульсами транзистор 45 заперт и катушка "выбрасывает" энергию на выходы 19 и 20.

При неподсоединенных электродах 11_i и 12_i в катушке выходного каскада будут свободные колебания (отсутствие нагрузки), а при приложении электродов 11_i и 12_i к кожному покрову пациента колебания в выходном каскаде будут вынужденные и форма колебания зависит от состояния тканей и органов больного (вынужденные колебания).

Интенсивность свечения светодиода 50 индикатора 21 определится величиной тока, протекающего через транзистор 45 усилителя мощности 18.

В блоке формирования сигналов управления модуляцией 3 в детекторе ограничений 25 (см. фиг. 11) задание амплитуды ограничения выходного сигнала производится ключами K₁-K_2N. Ключами K_2i-1, K_2i определяется амплитуда выходного сигнала по i-му каналу стимуляции при условии его коммутации в блоке коммутации каналов стимуляции 4 (подсоединенных электродов 11_i, 12_i к выходному каскаду усилителя мощности 18 блока генерации воздействующих импульсов 2 через блок коммутации каналов стимуляции 4). Ключом K_2i-1 увеличивается амплитуда сигнала воздействия (до появления у больного болевых ощущений). Ключом K_2i амплитуда сигнала воздействия снижается (до комфортного состояния больного). Происходит это следующим образом.

Кодом выбора i-го канала, подаваемого от управляющих выходов 17₁-17_M формирователя кода канала 8 на входы D₁-D_M управления мультиплексора 62 коммутируется выход соответствующего инвертора 63_i на выход 60 детектора ограничений 25. Потенциал на выходе 60 мультиплексора определяется зарядом конденсатора 64_i. При замыкании ключа K_2i-1 конденсатор 64_i заряжается, потенциал на выходе 60 мультиплексора уменьшается по амплитуде, что вызовет увеличение энергии, запасаемой катушкой импульсного трансформатора 47 усилителя мощности 18, а следовательно, и увеличении амплитуды колебаний в выходном каскаде усилителя 18. При замыкании ключа K_2i конденсатор 64₁ разряжается, потенциал на выходе 60 мультиплексора 62 увеличивается по амплитуде и, как следствие, амплитуда сигнала воздействия в выходном каскаде усилителя мощности 18 уменьшается.

В формирователе 23 блока формирования сигналов управления модуляцией 3 (см. фиг. 9) прямоугольные импульсы, поступающие на вход 22 от управляемого генератора 6, интегрируются и превращаются в трапецеидальные, которые затем с выхода 54 формирователя 23 подаются на первый вход 54 амплитудного ограничителя 24 (см. фиг. 10), на второй вход 60 которого подается потенциал с выхода 60 детектора ограничений 25.

Схема амплитудного ограничителя 24 (см. фиг. 10) работает, как аналоговый сумматор сигналов по первому 54 и второму 60 входам. Суммирование сигналов с детектора ограничений 25 и формирователя 23 осуществляется с итоговой целью формирования пачек импульсов с постепенным нарастанием амплитуды до установленного значения.

В блоке коммутации каналов стимуляции 4 (см. фиг. 12) на входы управления 17₁-17_М подается код выбора канала, который подается на входы дешифратора 66. На одном из разрядных i-ом выходе дешифратора 66 появляется сигнал, который замыкает цепь соответствующего реле 67_i. Замыкаются нормально разомкнутые контакты этого реле 67_i.1 и 67_i.2. Осуществляется стимуляция выбранных точек воздействующими импульсами, которые проходят от сигнальных входов 19 и 20 на соответствующие электроды 11_i и 12_i.

В блоке анализа адаптационных процессов 5 (см. фиг. 4) частотным детектором 26 определяется наличие как "контакта" через тело больного между электродами 11_i и 12_i, так и оценка адаптации организма больного к стимулирующим воздействиям, как было сказано выше, по мере подачи сигналов стимуляции адаптация организма выражается в уменьшении частоты вынужденных колебаний выходного контура усилителя мощности 18 блока генерации воздействующих импульсов 2. Если емкость пациента не влияет на выходной контур (нет прикосновения электродов к телу больного), то колебания выходного контура усилителя мощности 18 свободные и происходят с большей частотой, чем вынужденные колебания при прикосновении электродов к телу больного (под нагрузкой).

Задача частотного детектора состоит в разделении свободных колебаний и колебаний под нагрузкой. Происходит это следующим образом.

Если нет прикосновения электродов, то на вход 19 частотного детектора подаются импульсы свободного колебания выходного каскада усилителя мощности 18 с большой частотой, которые инвертируются элементом НЕ 71 (см. фиг. 13) и подаются на счетный вход первого счетчика 68. Импульсами тактовой частоты, подаваемыми от генератора прямоугольных импульсов 16 блока генерации воздействующих импульсов 2 на вход 15, первый счетчик 68 сбрасывается в нулевое состояние. Затем счетчик 68 "успевает" в паузе между тактовыми импульсами по входу 15 досчитать до заданного числа, запретить себе счет и сбросить в нулевое состояние второй счетчик 69. В этом случае на выходе 27 частотного детектора 26 не будет сигнала.

Если есть прикосновение электродов к телу больного, то частота импульсов по входу 19 будет низкой. Первый счетчик 68 не сбросит в нулевое состояние второй счетчик 69 в паузе между тактовыми импульсами и на выходе 27 второго счетчика 69 будет сигнал высокого уровня.

Временной дискриминатор 28 блока анализа адаптационных процессов 5 анализирует длительность сигнала, который поступает с выхода 22 генератора временных интервалов 32 управляемого генератора 6. Задача анализа состоит в выявлении тех пределов изменения длительности импульса по входу 22 временного дискриминатора 28, которые свидетельствуют о том, что либо воздействие стимулирующих импульсов не способно "преодолеть" существующие у больного патологические изменения тканей или органов организма, либо эти изменения "преодолены" и дальнейшую стимуляцию по данному каналу производить нецелесообразно.

Если имеется прикосновение электродов к телу больного и, как следствие, существует сигнал на первом входе 27 временного дискриминатора 28 (см. фиг. 14), то разрешается анализ длительности импульса управляемого генератора, который поступает по второму входу 22 во временной дискриминатор 28. При этом счетчик 73 подсчитывает тактовые импульсы, поступающие по третьему входу 15 временного дискриминатора 28. После того как счетчик 73 досчитал до заданного числа, определяемого частотой воздействия для каждого канала стимуляции (код канала стимуляции подан на входы управления D₁ - D_M мультиплексора 75), на выходе 74 мультиплексора 75 появится сигнал, который по управляющему входу запретит работу счетчика 73.

Выработанный таким образом временным дискриминатором 28 сигнал на его выходе 74 говорит о норме дозы стимуляции, управляет генератором частоты воздействия электродов 10 (что вызовет в дальнейшем переключение каналов стимуляции) и подается на индикатор дозы 30.

При неподключенных электродах или непреодолении патологии сигналом с выхода элемента И-НЕ 72 счетчик 73 сбрасывается в нулевое состояние.

Индикатор дозы 30 (см. фиг. 15) при получении больным требуемой дозы стимуляции данный факт подтверждает свечением светодиода 83 и звуковым сигналом пьезоэлемента 82. Частота звукового сигнала определяется генератором, собранным на элементах НЕ 78, И-НЕ 77, резисторе 79 и конденсаторе 80.

В управляемом генераторе 6 в формирователе обратного сигнала 31 (см. фиг. 16) подстроечным конденсатором С задается глубина обратной связи.

В генераторе временных интервалов 32 управляемого генератора 6 резисторы 89, 90 и конденсатор 91 представляют собой времязадающие элементы. Резисторы 86 и 92 предназначены для устранения сквозных токов в транзисторах 85 (например, микросхема 176ЛП1) и способствуют переводу микросхемы в микромощный режим работы. Диодом 88 определяется скважность импульсов генератора 32.

Работа генератора временных интервалов 32 происходит следующим образом.

При формировании частотным детектором 26 блока анализа адаптационных процессов 5 сигнала, свидетельствующего о прикосновении электродов к телу больного, на генераторе временных интервалов 32 появляется по входу 27 коммутирующее питание и генератор временных интервалов 32 начинает генерировать импульсы со скважностью, практически равной 1,3.

В зависимости от сигнала обратной связи по входу 19 формирователя обратного сигнала 31 происходит изменение скважности импульсов генератора 32. При наличии патологии в выбранных точках, соответствующих данной паре электродов 11_i и 12_i, пачки импульсов стимуляции имеют длительность меньше заданной. По мере устранения патологии происходит ослабление воздействия на генератор 32 по каналу обратной связи, длительность пачек импульсов стимуляции увеличивается, т. е. восстанавливается скважность импульсов генератора временных интервалов 32.

Генератор частоты воздействия электродов 10 (см. фиг. 18) содержит в схеме времязадающие элементы: резисторы 101, 103 и конденсатор 99. Выдача сигнала переключения канала коммутации формирователю кода канала 18 (см. фиг. 17) на счетный вход счетчика 94 происходит по сигналу, который подается с тактового входа 15 при отсутствии сигнала на инверсном входе элемента И 97. Происходит это в том случае, если электростимулятор не может преодолеть патологию на паре электродов 11_i и 12_i или временной дискриминатор 28 сформирует сигнал о норме полученной дозы стимуляции. В первом случае в управляемом генераторе 6 длительность импульса на выходе 22 резко уменьшится, в результате чего временной дискриминатор 28 не выдает сигнал о переключении каналов стимуляции. Время переключения в этом случае определится резисторами 101, 103 и конденсатором 99 генератора частоты воздействия электродов 10 (см. фиг. 18).

Технико-экономическую эффективность предлагаемого электростимулятора по отношению к известному электростимулятору (см. решение от 13.06.96 г. о выдаче патента РФ на изобретение "Устройство для электростимуляции" по заявке N 04654349/14 (029772) от 06.03.89 г. на имя ОКБ "РИТМ" при Таганрогском радиотехническом институте им. В.Д.Калмыкова), оценивается по результатам обеспечения эффективного лечения различных заболеваний путем обеспечения детерминистического, циклического воздействия на группу выделенных зон для осуществления чрезкожной электростимуляции.

Во-первых, при лечении заболеваний обеспечивается расширение функциональных возможностей (особенно при лечении тяжелых больных и страдающих патологическими заболеваниями) электростимулятора за счет чрезкожного влияния в одном сеансе на группу выделенных зон (органов человеческого организма). Действительно, известное устройство осуществляет воздействие на одну зону, а предлагаемое - на n зон, причем возможно применение предлагаемого устройства для лечения тяжелобольного человека, кожные покровы которого забинтованы. Электроды при этом предварительно накладываются на тело и больной бинтуется. В такой ситуации известное устройство не может быть применено.

Во-вторых, лечащему врачу предоставляются услуги по поиску новых методик лечения, что является дополнительной функцией, которая в свою очередь обеспечивает уменьшение времени поиска эффективной методики лечения. Действительно, при применении известного устройства за один сеанс будет осуществлено воздействие на одну зону и время поиска методики лечения составит время T1, а при применении предлагаемого устройства за один сеанс воздействие осуществляется на N выделенных зон и время поиска эффективной методики составит величину T2. Исходя из технических возможностей предлагаемого электростимулятора, очевидно, что величина Т2 значительно меньше Т1 и эффективность предлагаемого устройства определится исходя из разницы Т1-Т2.

В третьих, применение предлагаемого устройства позволит гораздо более эффективно осуществлять процесс лечения, а следовательно, вылечить больного, что в социально-экономическом плане представляет важную государственную задачу.

Узлы и блоки электростимулятора могут быть реализованы на доступных микросхемах промышленных серий.

Формула изобретения

1. Электростимулятор, содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления модуляцией, управляемый генератор, первый и второй электроды, причем вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен с выходом блока формирования сигналов управления модуляцией, первый вход управления управляемого генератора соединен с первым сигнальным выходом блока генерации воздействующих импульсов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блок анализа адаптационных процессов, блок коммутации каналов стимуляции, 2N-2 электродов, генератор частоты воздействия электродов и формирователь кода канала, причем N входов группы установочных входов блока генерации воздействующих импульсов соединены соответственно с входами группы первых установочных входов электростимулятора, первый сигнальный вход блока коммутации каналов стимуляции соединен с первым сигнальным выходом блока генерации воздействувщих импульсов и с первыми входами управления блока анализа адаптационных процессов и управляемого генератора, установочный вход управляемого генератора соединен с вторым установочным входом электростимулятора, второй вход управления соединен с первым входом управления блока анализа адаптационных процессов, первый вход управления блока формирования сигналов управления модуляцией соединен с выходом управляемого генератора и со вторым входом управления блока анализа адаптационных процессов, М входов группы вторых входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией соединены соответственно с М выходами группы управляющих выходов формирователя кода канала, с М входами группы вторых входов управления блока генерации воздействующих импульсов, М входами группы входов управления блока коммутации каналов стимуляции и с М входами группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов, 2N входов управления группы входов электростимулятора соединены соответственно с 2N входами третьей группы входов управления блока формирования сигналов управления модуляцией, тактовый выход блока генерации воздействующих импульсов соединен с тактовыми входами блока анализа адаптационных процессов и генератора частоты воздействия электродов, вход управления которого соединен со вторым выходом управления блока анализа адаптационных процессов, а выход соединен со счетным входом формирователя кода канала, первый и второй выходы i-й (i=I,N) группы выходов блока коммутации каналов стимуляции соединены соответственно i-ми первыми и вторыми электродами группы из 2N электродов, второй сигнальный выход блока генерации выходных импульсов соединен со вторым сигнальным входом блока коммутации каналов стимуляции.

2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что блок генерации воздействующих импульсов содержит генератор прямоугольных импульсов, модулятор, усилитель мощности и индикатор, причем вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с тактовым выходом блока и с выходом генератора прямоугольных импульсов, N входов группы установочных входов которого соединены соответственно с N входами группы установочных входов блока, М входов управления соединены соответственно с М входами группы вторых входов управления блока генерации воздействующих импульсов, выход модулятора соединен с входом усилителя мощности, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым сигнальными выходами блока, а третий выход соединен со входом индикатора.

3. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что блок формирования сигналов управления модуляцией содержит детектор ограничений, амплитудный ограничитель, формирователь, причем первый вход управления блока генерации воздействующих импульсов соединен со входом формирователя, выход которого соединен с первым входом амплитудного ограничителя, выход которого соединен с выходом блока генерации воздействующих импульсов, а второй вход соединен с выходом детектора ограничений, М входов управления группы первых управляющих входов которого соединены соответственно с М входами группы вторых входов управления блока, а 2N входов управления группы вторых управляющих входов соединены с 2N входами группы третьих входов управления блока генерации воздействующих импульсов.

4. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что блок анализа адаптационных процессов содержит частотный детектор, временной дискриминатор и индикатор дозы, причем первый вход управления блока анализа адаптационных процессов соединен с первым входом частотного детектора, выход которого соединен с первым выходом управления блока анализа адаптационных процессов и с первым входом временного дискриминатора, выход которого соединен со вторым выходом управления и со входом индикатора дозы, второй вход соединен со вторым входом управления блока анализа адаптационных процессов, третий вход соединен с тактовым входом блока анализа адаптационных процессов и со вторым входом частотного детектора, a M входов группы четвертых входов соединены соответственно с М входами группы третьих входов управления блока анализа адаптационных процессов.

5. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что управлемый генератор содержит формирователь обратного сигнала и генератор временных интервалов, причем первый вход управления управляемого генератора соединен со входом уравления формирователя обратного сигнала, установочный вход которого соединен с установочным входом управляемого генератора, а выход формирователя обратного сигнала соединен с первым входом генератора временных интервалов, выход которого соединен с выходом управляемого генератора, а второй вход соединен со вторым входом управления управляемого генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20