Устройство для тепловой стимуляции

 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для физиотерпевтического воздействия на организм человека. Устройство содержит задатчики, подключенные к одному из портов микроконтроллера, блок индикации, переключатель режимов, первый и второй усилители-формирователи, ключ, запоминающее устройство, переключатель фазы стимула и кнопку записи. В переключателе режимов введено положение "программный". Изобретение позволяет увеличить эффективность лечебного воздействия термопульсации, обеспечить гибкость при подборе индивидуального порядка проведения процедуры. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, используемой при физиотерапевтическом воздействии на организм человека.

Влияние термопульсации на организм человека связывают с воздействием ощущения тепла на деятельность головного мозга, когда посредством механизмов саморегуляции им тормозятся все виды активности (двигательная, пищевая, умственная). Наступает сон, уменьшаются боли при различных видах заболеваний, наблюдаются положительные сдвиги в организме больного человека (уменьшается напряжение регуляторных механизмов, нормализуется вегетативная реактивность, улучшается биоэлектрическая активность головного мозга, улучшается центральная и периферическая мозговая гемодинамика, повышается степень активации центральной нервной системы, проявляется токолитический и спазмолитический эффект у беременных женщин, снимается эмоциональное напряжение и стресс после соревнований у спортсменов). Особенно велика чувствительность к термопульсирующему воздействию на назолабиальную зону, когда нагревательный элемент - термод располагается в области входа в полости носа и рта (назолабиальная зона).

Исследованиями показано, что результат терапевтического воздействия увеличивается при изменении за время сеанса интенсивности воздействия и чередовании порядка соответствия фаз дыхания (вдох и выдох) фазам термовоздействия (стимул и пауза). Иногда последние называют фазой нагрева и индифферентной фазой соответственно. Программа, по которой осуществляют подобное изменение, определяется на основании пробных предварительных сеансов.

Известно лечебное нагревательное устройство /1/, содержащее корпус, нагреватель с термостатом и съемную подушку. Данное устройство не позволяет изменять температуру воздействия на чувствительные зоны, его трудно приспособить для раздражения чувствительных точек назолабиальной области.

Известно устройство для термопульсации /2/, содержащее термод, регулятор температуры, гидропереключатель, импульсный генератор. Устройство позволяет изменять частоту термовоздействия на назолабиальную зону путем ручной регулировки частоты импульсного генератора, но требует от пациента подстройки частоты дыхания под частоту генератора, либо ручной регулировки частоты воздействия при изменении ритма дыхания.

Устройство /3/, принятое за прототип, содержит термод, частота и интенсивность нагрева элементов которого имеют возможность изменяться как вручную, так и от датчика частоты и фазы дыхания (фаза вдоха и фаза выдоха). При этом датчик фазы дыхания выполнен в виде резиновой камеры, фиксируемой на грудной клетке пациента. Резиновая трубка соединяет камеру с камерой Марея, в которую вмонтирован электрический контакт. При вдохе камера расширяется и за счет пневматической передачи замыкает электрический контакт. Электрический ток проходит через нагревательный элемент термода, тепло подается к назолабиальной зоне. В фазе выдоха контакт размыкается, наступает индифферентная фаза воздействия, когда температура равна температуре окружающего воздуха. Устройство выполняет свои основные функции, однако оно имеет некоторые недостатки. Во-первых, установка на теле человека дополнительного элемента в виде резиновой камеры создает неудобства при проведении процедуры, во-вторых, устройство не предусматривает возможности изменения порядка чередования воздействия в зависимости от фазы дыхания, а тем более, программного изменения этого чередования.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении эффективности лечебного воздействия термопульсации, в обеспечении гибкости при подборе индивидуального порядка проведения процедуры в зависимости от состояния пациента и формы заболевания, а также в упрощении элементов конструкции прибора, размещаемых на теле человека.

Такой результат достигается за счет того, что устройство для тепловой стимуляции, содержащее задатчик времени процедуры, задатчик времени паузы, задатчик времени стимула, задатчик мощности стимула, подключенные к одному из портов микроконтроллера, блок индикации, переключатель режимов, первый и второй усилители-формирователи и ключ, подключенный к теплоэлементу с датчиком дыхания, образующим термод, дополнительно имеет запоминающее устройство, кнопку перевода в режим записи и переключатель фазы стимула, через первый усилитель-формирователь подключенные к микроконтроллеру, датчик дыхания через второй усилитель-формирователь и переключатель режимов также соединенные с микроконтроллером, при этом в переключателе режимов введено положение "программный". В свою очередь корпус термода образован верхним и нижним кожухами, в которых размещены теплоэлемент и датчик дыхания, состоящий из двух терморезисторов, размещенных между сквозными отверстиями нижнего кожуха.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, на фиг.2 изображена конструкция термода. Для фиг.1 введены следующие обозначения: 1 - задатчик времени процедуры, 2 - задатчик времени паузы, 3 - задатчик времени стимула, 4 - задатчик мощности стимула. Элементы 1-4 образуют блок задатчиков 5, подключенный к одному из портов микроконтроллера 6, предназначенного для сбора информации от внешних устройств и выработке сигналов управления. К микроконтроллеру 6 подключена кнопка 7 пуск-стоп, которая вместе с переключателем 8 фазы стимула (фаза нагрева - индифферентная фаза) образуют блок управления 9. В состав блока индикации 10 входят индикатор работы 11, индикатор режима 12, а также индикатор мощности и фазы стимула 13. Эти элементы получают информацию, обработанную микроконтроллером, и представляют ее в удобном для обслуживающего персонала виде. Переключатель 8 фазы стимула блока управления 9 через первый усилитель-формирователь 14 подключается к порту микроконтроллера 6 и позволяет выбрать характер текущего термовоздействия. Датчик дыхания 15, принцип работы которого основан на измерении температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, через второй усилитель-формирователь 16 подключается к микроконтроллеру 6, что позволяет определить частоту и текущую фазу дыхания пациента. Ключ 17 по сигналу микроконтроллера 6 выдает управляющее напряжение на теплоэлемент 18, который вместе с датчиком дыхания 15 образует термод 19. Изменение порядка работы прибора в программном режиме происходит под управлением запоминающего устройства 20, подключенного к микроконтроллеру 6. В режиме записи запоминающее устройство 20 получает информацию о порядке воздействия в данном сеансе от микроконтроллера 6 по двунаправленной шине. Переключатель режимов 21 через микроконтроллер 6 позволяет выбирать режим работы (ручной - автоматический - программный), кнопка перевода в режим записи 22 управляет ходом программы терапевтических воздействий, выбранных на этапе предварительных исследований. Элементы 21, 22 образуют блок выбора режимов 23. Снабжение электроэнергией основных элементов устройства происходит от источника питания 24 с гальванической развязкой. Термод 19 совмещает в себе нагревательный элемент и датчик дыхания, что упрощает процесс крепления устройства на теле человека. Корпус термода 19 образован верхним кожухом 25 и нижним кожухом 26, выполненными из полистирола и склеенными в процессе сборки термоклеем. Внутри корпуса размещены печатная плата 27, датчик дыхания 15, состоящий из двух терморезисторов, и теплоэлемент 18, представленный двумя лампами накаливания. Датчик дыхания 15 и теплоэлемент 18 соединяются с печатной платой в процессе электромонтажа. Нижний кожух 26 оснащен скобами 28 для крепления термода на голове пациента с помощью специальной системы (на фиг. 2 не показана). Для обеспечения доступа вдыхаемого и выдыхаемого воздуха к датчику дыхания 15 нижний кожух 26 снабжен двумя парами сквозных отверстий 29, через которые воздух беспрепятственно проходит через термод 19. При этом терморезисторы датчика дыхания 15 размещены между сквозными отверстиями 29 нижнего кожуха 26.

Устройство для тепловой стимуляции работает следующим образом. Имеются три режима работы: ручной, автоматический синхронный с дыханием, программный, когда синхронно с дыханием меняется соответствие фазы термовоздействия (стимул - пауза) фазе дыхания (вдох - выдох). В последнем режиме порядок воздействия осуществляется по программе, выявленной на этапе предварительных исследований. Выбор режима работы производится под управлением врача специальным блоком выбора режимов 23.

При первичном обследовании пациента корпус термода 19 устанавливают и закрепляют посредством скоб 28 в назолабиальной зоне, причем датчик дыхания 15, принцип работы которого основан на измерении температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, размещают в непосредственной близи ко входу в полость рта. Переключателем режимов 21 выбирают ручной режим работы прибора и такой характер воздействия, когда фазе "вдох" соответствует нагрев теплоэлемента 18, а фазе "выдох" - индифферентная составляющая, при которой температура воздействия снижается до комнатной. Осуществляют несколько циклов воздействия, но не менее 20, после чего меняют соответствие характера воздействия фазам цикла дыхания и повторяют эксперимент. На этом же этапе задатчиком 4 мощности стимула выбирают оптимальное значение мощности воздействия, устанавливая оптимальную температуру теплоэлемента 18. Проводят предварительные испытания, когда о характере и степени воздействия в каждом из предварительных сеансов судят по показаниям приборов и по субъективным ощущениям пациента. Например, наиболее благоприятное воздействие на пациента может оказать последовательность термовоздействия, когда на первых двадцати циклах дыхания вдоху соответствует нагрев, а на следующих двадцати циклах нагрев соответствует выдоху.

Выбранный вариант воздействия фиксируют в запоминающем устройстве 20 и при переходе к основному этапу термотерапии в режиме "программный" изменение характера воздействия происходит автоматически по заданной на предварительном этапе программе синхронно с дыханием, фазу которого определяют по показаниям датчика дыхания 15.

При выборе режима "автоматический" воздействие осуществляется синхронно с дыханием, но характер воздействия и мощность устанавливают однократно и не меняют на протяжении всего сеанса.

Режим "ручной" позволяет оперативно изменять характер воздействия, время паузы, время стимула и его интенсивность на любом этапе сеанса, но требует участия в процедуре квалифицированного персонала. Данный режим рекомендуется использовать при составлении порядка термовоздействия в режиме "программный".

В режиме "программный" осуществляют обработку первичной информации о фазе дыхания, заданных параметрах воздействия и программе сеанса термовоздействия и по данным величинам осуществляют изменение соответствия фаз дыхания и термовоздействия с помощью микроконтроллера 6.

Размещение корпуса термода 19 на голове пациента осуществляется посредством системы крепления и скоб 28. При этом верхний кожух 25 оказывается рядом с носом, а нижний кожух 26 в области полости рта. В процессе дыхания температура воздуха, проходящего через сквозные отверстия 29 нижнего кожуха 26 термода 19, измеряется датчиком дыхания 15 и анализируется усилителем-формирователем 16.

При включении прибора источник питания 24 подает напряжение на все энергозависимые блоки, при этом микроконтроллер 6 и запоминающее устройство 20 сбрасываются. Индикатор работы 11 блока индикации 10 укажет на включение прибора. Врач выбирает режим работы при помощи переключателя режимов 21 блока выбора режимов 23.

Если выбран режим "ручной", на индикаторе 12 появляется соответствующая информация. Задатчиками времени процедуры 1, времени паузы 2, времени стимула 3 и мощности 4 врач устанавливает параметры воздействия и после нажатия на кнопку пуск-стоп 7 происходит подключение ключа 17 к теплоэлементу 18 под управлением микроконтроллера. Подключение теплоэлемента 18 к питающему напряжению будет соответствовать фазе нагрева, отключение - фазе паузы. При этом в ходе сеанса имеется возможность переключателем фазы стимула 8 через первый усилитель-формирователь 14 оперативно изменить соответствие фаз дыхания и термовоздействия. Текущая фаза воздействия и мощность стимула высвечиваются на индикаторе 13. В данном режиме о фазе дыхания судят визуально. Терапевтические результаты процедуры фиксируются врачом. На основании нескольких сеансов делается вывод о наиболее благоприятной последовательности воздействия, рекомендованной к использованию в режиме "программный".

Режим "автоматический" позволяет осуществить такой порядок работы, когда воздействие на организм происходит синхронно с дыханием пациента, но невозможно на протяжении всего сеанса изменять порядок чередования фаз дыхания фазам термовоздействия и регулировать его интенсивность. В этом режиме после установки переключателя режимов 21 в соответствующее положение до нажатия кнопки пуск-стоп 7 происходит выбор времени процедуры задатчиком 1 и мощности стимула задатчиком 4. Задатчики 2 и 3 заблокированы. Переключателем 8 выбирают фазу стимула и нажимают кнопку пуск-стоп 7. Измерение частоты и определение фазы дыхания пациента происходит в данном режиме автоматически. Канал измерения частоты и фазы дыхания, образованный датчиком дыхания 15 и вторым усилителем-формирователем 16 обслуживается специальной подпрограммой, записанной в память микроконтроллера 6. Суть работы канала измерения заключается в определении температуры вдыхаемого и выдыхаемого пациентом воздуха. Если температура больше предварительно заданного значения, идет фаза выдоха, если меньше - фаза вдоха. Идентификацию фазы дыхания производит второй усилитель-формирователь 16, вырабатывающий на своем выходе цифровой сигнал, соответствующий фазе дыхания, например единичный при вдохе и нулевой при выдохе. Измерение времени между двумя моментами перехода от фазы вдоха к фазе выдоха позволяет определить период и частоту дыхания. Воздействие на назолабиальную зону через теплоэлемент 18 происходит аналогично ранее рассмотренному режиму "ручной". На индикаторах 12 и 13 указывается информация, соответствующая выбранному режиму.

Если в результате предварительных исследований, проведенных в режиме "ручной", известен оптимальный порядок проведения процедуры, следует установить переключателем режимов 21 режим "программный" и, последовательно устанавливая задатчиком 1 времени процедуры, времени паузы 2, времени стимула 3, мощности стимула 4 и переключателем фазы стимула 8 необходимые значения, путем нажатия кнопки перевода в режим записи 22 занести в запоминающее устройство 20 информацию о ходе данного сеанса. После включения кнопки 7 пуск-стоп микроконтроллер будет производить управление термоэлементом 18 в соответствии с данными о текущей фазе дыхания, получаемой с датчика дыхания 15 через усилитель-формирователь 16. Интенсивность воздействия может также программно меняться в зависимости от времени, прошедшего от начала процедуры. Индикаторы 12 и 13 укажут на режим работы, мощность и фазу стимула.

Пример 1. Устройство для тепловой стимуляции использовалось для снятия эмоционального напряжения, стрессовой реакции. Процедуры проводились у пациентов с жалобами на повышенную раздражительность, плохой сон, колебания артериального давления. Улучшение самочувствия отмечено у 70% обследуемых.

Пример 2. Использование устройства для лечения больных с невралгией тройничного нерва, глоссалгией, мигренью, стенокардией, гипертонической болезнью, а также при предоперационной подготовке к пластическим операциям показало положительный эффект у 76% в виде снятия боли, нормализации процессов возбуждения и торможения, активизации кровообращения, психической деятельности, мышечной активности, повышения жизненного тонуса.

Пример 3. Применение устройства для термостимуляции при лечении женщин с невынашиванием беременности, с высоким риском возникновения аномалий сократительной функции матки в родах подтверждают достаточно высокую эффективность использования изобретения. Так, по сравнению с медикаментозными методами лечения, удается сократить на 5 - 6 дней сроки лечения, добиться исчезновения признаков невынашивания у 93% обследуемых женщин, что подтверждено результатами ЭХО-графических исследований. Локальное тепловое воздействие увеличивало пульсовое кровенаполнение сосудов и улучшало венозный отток из области малого таза.

Пример 4. Устройство применялось для лечения нейроциркуляторной дистонии у подростков. До лечения отмечены жалобы на головную боль, плохой сон, быструю утомляемость. При обследовании у всех пациентов определялось повышение или снижение показателей артериального давления. До начала терапии методом кардиоинтервалографии оценивалось состояние вегетативной регуляции. У всех исследуемых было выявлено недостаточное вегетативное обеспечение в виде асимпатикотонического или гиперсимпатикотонического типа вегетативной реактивности. Во время лечения у всех пациентов прекратились головные боли и головокружения, восстановился сон и работоспособность, у 89% нормализовались показатели артериального давления. По данным кардиоинтервалографии у 83% отмечена нормализация вегетативной реактивности, у 78% - достаточное обеспечение вегетативной деятельности.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить эффективность лечебного воздействия термопульсации, обеспечить гибкость при подборе индивидуального порядка проведения процедуры в зависимости от состояния пациента и формы заболевания, а также упростить конструкцию прибора, размещаемого на теле человека.

Источники ниформации 1. Патент Российской Федерации 2040232. Лечебное нагревательное устройство. Джейн Чунг Чой. Информационный бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки", 1995, 21.

2. Авторское свидетельство СССР 308757. Термопульсатор. В. А. Лихтенштейн. Информационный бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки", 1971, 22.

3. Лихтенштейн В. А. Ритмы термопульсации и их значение для физиологии терморегуляции и клиники. Ж. "Неврология и психиатрия им. С.Г.Корсакова". Том XXIX, вып. 7, 1979 г., стр.893-901.

Формула изобретения

1. Устройство для тепловой стимуляции, содержащее задатчик времени процедуры, задатчик времени паузы, задатчик времени стимула, задатчик мощности стимула, подключенные к одному из портов микроконтроллера, блок индикации, переключатель режимов, первый и второй усилители-формирователи и ключ, подключенный к теплоэлементу с датчиком дыхания, образующим термод, отличающееся тем, что запоминающее устройство, кнопка перевода в режим записи и переключатель фазы стимула через первый усилитель-формирователь подключены к микроконтроллеру, датчик дыхания, через второй усилитель-формирователь, и переключатель режимов также соединены с микроконтроллером, при этом в переключателе режимов введено положение "программный".

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус термода образован верхним и нижним кожухами, в которых размещены теплоэлемент и датчик дыхания, состоящий из двух терморезисторов, размещенных между сквозными отверстиями нижнего кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2