Устройство для электростимуляции
Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для электростимуляции дополнительной двигательной зоны, премоторной зоны и/или субталамического ядра через ушные мышцы содержит электроды, которые посылают и принимают электрические сигналы, блок управления, заземляющий электрод. Блок управления формирует стимулирующие сигналы с частотой 2-200 Гц для снижения активности покоя, такой как тремор. Электроды выполнены с возможностью прикрепления к внутренним ушным мышцам, таким как большая мышца завитка, малая мышца завитка, козелковая мышца, противокозелковая мышца, для обеспечения стимулирующего контакта, чтобы стимулировать дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро. Устройство дополнительно содержит сенсорный блок для приема данных от пациента. Сенсорный блок использует электроды для приема сигналов, проходящих по мышцам, к которым эти электроды прикреплены, чтобы определять интенсивность сигналов возмущения посредством измерения сигналов, проходящих по мышцам во время периода покоя. Сигнал стимуляции корректируется после измерения уровней сигналов возмущения так, чтобы он мог компенсировать указанные сигналы возмущения. Достигается изменение интенсивности электростимуляции вместе с интенсивностью тремора. 21 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству для электростимуляции, причем экстракраниально стимулируют дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стимуляция субталамического ядра и, как следствие, активация дополнительных двигательных зон и премоторных зон и нормализация анормальной активности покоя в двигательной системе являются основными целями устройств глубокой стимуляции головного мозга. Анормальная активность покоя, например тремор, может быть обусловлен условиями или лекарственными средствами, которые влияют на нервную систему, включая болезнь Паркинсона, печеночную недостаточность, алкоголизм, отравление ртутью или мышьяком, литий и определенные антидепрессанты. Помимо тремора, ригидность, брадикинезия и дискинезия являются другими симптомами болезни Паркинсона.
Существующие применения для стимуляции субталамического ядра включают размещение внутричерепных электродов, которое называют глубокой стимуляцией головного мозга. Процесс глубокой стимуляции субталамического ядра головного мозга требует нейрохирургического вмешательства, которое представляет собой чрезвычайно инвазивное вмешательство для пациента с болезнью Паркинсона. Кроме того, применение хирургических устройств, вероятно, имеет побочные эффекты. Кроме того, батарею стимулятора помещают под кожей грудной клетки, тогда как электроды вставляют в ткань головного мозга, и провода проходят под кожей. Частоту и интенсивность этих стимуляторов можно изменять беспроводным способом с использованием внешнего блока.
В патентной заявке США № US5707396 раскрыт способ задержки дегенерации черного вещества с помощью высокочастотной стимуляции субталамического ядра. Для этого способа, помимо хирургической имплантации батареи, нужно нейрохирургическим путем имплантировать электроды в черное вещество.
В европейском патентном документе № EP2474339 раскрыто реанимационное устройство для реанимации посредством стимуляции ушной раковины человека.
Цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить устройство для электростимуляции, где дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро стимулируют экстракраниально.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить устройство для электростимуляции, где дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро стимулируют через ушные мышцы.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении устройства для электростимуляции, в котором интенсивность стимуляции дополнительной двигательной зоны, премоторной зоны и/или субталамического ядра изменяется с интенсивностью тремора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для электростимуляции для того, чтобы выполнять цели настоящего изобретения, проиллюстрировано на приложенных чертежах, где
на фиг. 1 представлен схематический вид одного из вариантов осуществления устройства для электростимуляции,
на фиг. 2 представлен схематический вид другого варианта осуществления устройства для электростимуляции.
Элементы, представленные на чертежах, пронумерованы следующим образом:
1. Устройство для электростимуляции
2. Электрод
3. Управляющая схема
4. Воспринимающий блок
5. Коммуникационный блок
6. Блок управления
7. Удаленный блок
8. Заземляющий электрод
Разработанное устройство (1) для электростимуляции, по существу, содержит:
- по меньшей мере два электрода (2), которые обеспечивают возможность отправлять и принимать электрические сигналы и которые адаптируют с возможностью прикрепления к внутренним ушным мышцам, таким как большая мышца завитка, малая мышца завитка, козелковая мышца, противокозелковая мышца и т.п.,
- по меньшей мере один блок (6) управления, который создает стимулирующие сигналы для снижения активности покоя, такой как тремор, и обеспечивает возможность посылать эти сигналы на электроды (2) и осуществлять прием с них,
- заземляющий электрод (8), который обеспечивает замыкание контура для электрического тока посредством предоставления электрического пути для отрицательного контакта источника питания.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере одну управляющую схему (3), которая подает усиленный сигнал напряжения или тока от блока (6) управления на электроды (2).
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере один воспринимающий блок (4), который обеспечивает возможность принимать данные от пациента. Сигналы для восприятия и сигналы для стимуляции могут идти по отдельным или одним и тем же электродам (2). В предпочтительном варианте осуществления изобретения сигналы для восприятия и сигналы для стимуляции могут идти по одним и тем же электродам (2). В этом варианте осуществления различные временные интервалы предназначены для сигналов для восприятия и сигналов для стимуляции, таким образом, указанные сигналы мультиплексированы. Другой способ считывать воспринимаемые сигналы и сигналы для стимуляции состоит в фильтрации сигналов для стимуляции, которые генерируют посредством блока (6) управления. Следует знать, что также можно использовать различные способы мультиплексирования указанных сигналов, такие как мультиплексирование с пространственным разделением, мультиплексирование с разделением по времени, мультиплексирование с кодовым разделением и т.д. Способы мультиплексирования указанных сигналов не ограничены теми, которые раскрыты выше.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере один коммуникационный блок (5), который обеспечивает возможность осуществлять связь с другими устройствами.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере один удаленный блок (7), который обеспечивает возможность принимать данные от блока (6) управления и/или менять настройки блока управления удаленно.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, устройство (1) для электростимуляции содержит
- по меньшей мере два электрода (2), которые обеспечивают возможность отправлять и принимать электрические сигналы,
- по меньшей мере одну управляющую схему (3), которая обеспечивает возможность подавать мощность, которая выше, чем предел мощности блока (6) управления, на электроды (2) посредством управления источником питания,
- по меньшей мере один воспринимающий блок (4), который обеспечивает возможность принимать данные от пациента,
- по меньшей мере один коммуникационный блок (5), который обеспечивает возможность осуществлять связь с другими устройствами,
- по меньшей мере один блок (6) управления, который обеспечивает возможность отправлять сигналы на электроды (2) и осуществлять прием с них, управление формирователем (3), прием сигналов от воспринимающего блока (4) и управление коммуникационным блоком (5),
- по меньшей мере один удаленный блок (7), который обеспечивает возможность принимать данные от блока (6) управления и/или менять настройки блока управления удаленно.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере два электрода (2), которые обеспечивают возможность отправлять и принимать электрические сигналы для того, чтобы стимулировать, в частности, дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро. В предпочтительном варианте осуществления эти электроды (2) прикрепляют к внутренним ушным мышцам, таким как большая мышца завитка, малая мышца завитка, козелковая мышца, противокозелковая мышца и т. д. В этом варианте осуществления сигнал для стимуляции дополнительной двигательной зоны, премоторной зоны и/или субталамического ядра создает блок (6) управления, и его подают непосредственно на электроды (2). В другом варианте осуществления изобретения множество электродов (2) используют на одной и той же части или различных частях организма. В предпочтительном варианте осуществления одно устройство для электростимуляции можно помещать в указанных выше местоположениях на левом ухе, а другое на правом ухе. Заземляющий электрод (8) замыкает контур для электрического тока посредством предоставления электрического пути для отрицательного контакта источника питания. Он может представлять собой небольшой проводящий контакт или площадку площадью в несколько см2. Соединение заземляющего электрода (8) может находиться на задней части уха, шее, скальпе или в других местах недалеко от электрода (2).
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере один воспринимающий блок (4), который обеспечивает возможность выполнять измерения, связанные с состоянием заболевания пациента. Воспринимающий блок (4) может представлять собой камеру, которая обеспечивает возможность принимать изображения пациента и, таким образом, делает возможным визуальный мониторинг симптомов, таких как тремор. Затем принимаемые изображения обрабатывают с помощью способов обработки изображений и получают информацию, такую как интенсивность тремора.
В одном из вариантов осуществления изобретения один из по меньшей мере одного воспринимающего блока (4) представляет собой датчик ускорения. В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) прикрепляют к конечности, активность которой хотят знать. В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) используют для того, чтобы воспринимать интенсивность возмущений посредством измерения ускорения конечности, к которой прикрепляют воспринимающий блок (4). При измерении уровня возмущения сигнал стимуляции корректируют с тем, чтобы он мог компенсировать указанный уровень возмущения. В этом варианте осуществления измерение уровня возмущения проводят периодически с тем, чтобы сигнал стимуляции можно адаптировать к изменению состояния пациента. В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) может использовать специализированный блок управления и специализированный коммуникационный блок для того, чтобы передавать результаты измерений на блок (6) управления беспроводным образом. Корректировку указанного сигнала можно проводить посредством изменения амплитуды, частоты, ширины импульса и формы импульса, например, гармонический состав периодических импульсов или фаза между устройствами для электростимуляции, если используют больше чем один стимулятор.
В одном из вариантов осуществления изобретения воспринимающий блок (4) представляет собой приемник сигнала, в котором используют электроды (2) для того, чтобы принимать сигналы, проводимые мышцами, к которым эти электроды (2) прикрепляют. В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) используют для того, чтобы воспринимать интенсивность возмущений посредством измерения сигналов во время периода покоя. При измерении уровня возмущения сигнал стимуляции корректируют с тем, чтобы он мог компенсировать указанный уровень возмущения. В этом варианте осуществления измерение уровня возмущения проводят периодически с тем, чтобы сигнал стимуляции можно было адаптировать к меняющемуся состоянию пациента.
В предпочтительном варианте осуществления устройство (1) для электростимуляции содержит по меньшей мере один коммуникационный блок (5), который обеспечивает возможность осуществлять связь с другими устройствами, такими как удаленные блоки управления, компьютеры, измерительные блоки и т.д. Коммуникационный блок (5) может использовать стандарты связи, включая без ограничения IR, USB, FireWire, Ethernet, IEEE802.11, Bluetooth, РЧ интерфейс связи, RS-232, RS-422, RS-485, SPI (последовательный периферийный интерфейс) i2c, а также проприетарные интерфейсы и/или протоколы и т.п.
В одном из вариантов осуществления изобретения сигнал для стимуляции дополнительной двигательной зоны, премоторной зоны и/или субталамического ядра создают посредством блока (6) управления, и сигнал используют для того, чтобы запускать управляющую схему (3) вместо подачи непосредственно на электроды (2). Эта управляющая схема допускает большую управляющую мощность, чем способен обеспечить блок (6) управления, от источника мощности. В этой заявке управляющую мощность подают на электроды (2) посредством управляющей схемы (3).
В одном из вариантов осуществления изобретения воспринимающий блок (4) содержит специализированный блок управления и специализированный коммуникационный блок. В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) не прикрепляют непосредственно к блоку (6) управления и вместо этого его соединяют с блоком (6) управления через специализированный коммуникационный блок и коммуникационный блок (5). В этом варианте осуществления воспринимающий блок (4) обрабатывает получаемые данные с использованием специализированного блока управления и посылает результирующие данные в блок (6) управления через канал между специализированным коммуникационным блоком и коммуникационным блоком (5). Блок (6) управления принимает посылаемые данные через коммуникационный блок (5).
В одном из вариантов осуществления изобретения удаленный блок (7) используют для изменения рабочих параметров блока (6) управления. В этом варианте осуществления измерения, проводимые посредством воспринимающего блока (4), также можно получать посредством удаленного блока (7). Удаленный блок может использовать блок отображения, который можно использовать для того, чтобы отображать данные, получаемые от блока (6) управления, непосредственно на удаленном блоке (7). Удаленный блок (7) также может использовать интерфейсы, включая без ограничения USB, RS-232, RS-485, Bluetooth и т.п., чтобы обеспечивать возможность связи с терминалами, включая без ограничения настольные компьютеры, портативные компьютеры, карманные компьютеры, планшетные компьютеры, смартфоны и проприетарные блоки. В этом варианте осуществления можно осуществлять мониторинг рабочих параметров блока (6) управления и менять их через эти терминалы. Следует ясно понимать, что удаленный блок (7) использует специализированные интерфейсы связи для того, чтобы осуществлять связь с блоком (6) управления. Эти интерфейсы включают IR, USB, FireWire, Ethernet, IEEE802.11, Bluetooth, РЧ интерфейс связи, RS-232, RS-422, RS-485, SPI (последовательный периферийный интерфейс) i2c, а также проприетарные интерфейсы и/или протоколы и т.п., но не ограничены этим.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения стимулирующий сигнал, создаваемый блоком (6) управления, имеет напряжение 0-15 В и частоту 2-200 Гц. Напряжение и частоту стимулирующего сигнала можно менять автоматически в зависимости от состояния пациента посредством блока (6) управления, или их может менять удаленно через удаленный блок (7) авторизованный пользователь, такой как врач, после оценки состояния пациента.
1. Устройство (1) для электростимуляции, выполненное с возможностью стимулировать дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро через ушные мышцы и содержащее:
по меньшей мере два электрода (2), которые обеспечивают возможность посылать и принимать электрические сигналы,
по меньшей мере один блок (6) управления, который обеспечивает возможность посылать сигналы на электроды (2) и осуществлять прием с них,
заземляющий электрод (8), который обеспечивает замыкание контура для электрического тока путем предоставления электрического пути от отрицательного контакта источника питания, при этом
блок (6) управления выполнен с возможностью формирования стимулирующих сигналов, которые имеют частоту в пределах 2-200 Гц, для снижения активности покоя, такой как тремор, причем
электроды (2) выполнены с возможностью прикрепления к внутренним ушным мышцам, таким как большая мышца завитка, малая мышца завитка, козелковая мышца, противокозелковая мышца, для обеспечения стимулирующего контакта, чтобы стимулировать дополнительную двигательную зону, премоторную зону и/или субталамическое ядро,
причем устройство (1) для электростимуляции дополнительно содержит по меньшей мере один сенсорный блок (4), который обеспечивает возможность принимать данные от пациента;
причем сенсорный блок (4) представляет собой приемник сигнала, который использует электроды (2) для приема сигналов, проходящих по мышцам, к которым эти электроды (2) прикреплены, сенсорный блок (4) используется для того, чтобы определять интенсивность сигналов возмущения посредством измерения сигналов, проходящих по мышцам, к которым указанные электроды (2) прикреплены, во время периода покоя;
при этом сигнал стимуляции корректируется после измерения уровней сигналов возмущения так, чтобы он мог компенсировать указанные сигналы возмущения.
2. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере один коммуникационный блок (5), который обеспечивает возможность осуществлять связь с другими устройствами, такими как удаленные блоки управления, компьютеры, измерительные блоки.
3. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере один удаленный блок (7), который обеспечивает возможность принимать данные от блока (6) управления и/или изменять настройки блока управления удаленно.
4. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере одну управляющую схему (3), которая обеспечивает возможность подавать мощность выше, чем предел мощности блока (6) управления, на электроды (2) посредством управления источником питания.
5. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что один из упомянутого по меньшей мере одного воспринимающего блока (4) представляет собой камеру, которая обеспечивает возможность принимать изображения от пациента и, таким образом, осуществлять визуальный мониторинг симптомов, таких как тремор.
6. Устройство (1) для электростимуляции по п.5, отличающееся тем, что интенсивность тремора получается посредством обработки принимаемых изображений с помощью способов обработки изображений.
7. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что один из упомянутого по меньшей мере одного воспринимающего блока (4) представляет собой датчик ускорения, который используется для того, чтобы воспринимать интенсивность возмущений посредством измерения ускорения конечности, к которой сенсорный блок (4) прикреплен.
8. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что сенсорный блок (4) используется для того, чтобы воспринимать интенсивность возмущений посредством измерения ускорения конечности, к которой прикреплен сенсорный блок (4).
9. Устройство (1) для электростимуляции по п.2, отличающееся тем, что сенсорный блок (4) использует коммуникационный блок для того, чтобы передавать результаты измерений на блок (6) управления беспроводным образом.
10. Устройство (1) для электростимуляции по п.2, отличающееся тем, что сенсорный блок (4) содержит блок управления и коммуникационный блок, так что сенсорный блок (4) связан с блоком (6) управления через коммуникационный блок (5).
11. Устройство (1) для электростимуляции по п.2, отличающееся тем, что сенсорный блок (4) обрабатывает получаемые данные с использованием блока управления и посылает результирующие данные на блок (6) управления через канал связи с коммуникационным блоком (5).
12. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что измерение уровня возмущения проводят периодически с тем, чтобы сигнал для стимуляции можно было адаптировать к меняющемуся состоянию пациента.
13. Устройство (1) для электростимуляции по п.4, отличающееся тем, что сигнал для стимуляции дополнительной двигательной зоны, премоторной зоны и/или субталамического ядра создается посредством блока (6) управления и сигнал используется для того, чтобы запускать управляющую схему (3) вместо подачи непосредственно на электроды (2).
14. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что удаленный блок (7) используется для изменения рабочих параметров блока (6) управления.
15. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что измерения, проводимые с помощью воспринимающего блока (4), также можно получать с помощью удаленного блока (7).
16. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что удаленный блок (7) использует блок отображения, который можно использовать для того, чтобы отображать данные, получаемые от блока (6) управления непосредственно, на удаленном блоке (7).
17. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что удаленный блок (7) использует интерфейсы, включая без ограничения USB, RS-232, RS-485, Bluetooth, для того, чтобы обеспечивать возможность связи с терминалами, включая без ограничения настольные компьютеры, портативные компьютеры, карманные компьютеры, планшетные компьютеры, смартфоны.
18. Устройство (1) для электростимуляции по п.17, отличающееся тем, что можно осуществлять мониторинг рабочих параметров блока (6) управления и менять их через указанные терминалы.
19. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что удаленный блок (7) использует интерфейсы связи для того, чтобы осуществлять связь с блоком (6) управления, включая без ограничения IR, USB, FireWire, Ethernet, IEEE802.11, Bluetooth, РЧ интерфейс связи, RS-232, RS-422, RS-485, SPI (последовательный периферийный интерфейс) i2c.
20. Устройство (1) для электростимуляции по п.1, отличающееся тем, что стимулирующий сигнал, создаваемый посредством блока (6) управления, имеет напряжение 0-15 В.
21. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что состояние пациента определяется посредством блока (6) управления после оценки данных, предоставляемых сенсорным блоком (4), и характеристики стимулирующего сигнала, такие как амплитуда, частота, ширина импульса, форма импульса и фаза между импульсами стимулирующего сигнала, меняются автоматически в зависимости от состояния пациента посредством блока (6) управления.
22. Устройство (1) для электростимуляции по п.3, отличающееся тем, что характеристики стимулирующего сигнала, такие как амплитуда, частота, ширина импульса, форма импульса и фаза между импульсами стимулирующего сигнала, могут быть изменены удаленно через удаленный блок (7) авторизованным пользователем, таким как врач, после оценки состояния пациента с использованием данных, получаемых посредством воспринимающего блока (4).
