Способ управления энергией электровоздействия

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к способам электроимпульсного воздействия на живой организм аппаратами СКЭНАР и аналогичными, применяющими для генерации стимулов индуктивный накопитель энергии, и может быть использовано для лечебных, реабилитационных, профилактических целей, а также при выполнении исследований, связанных с изучением влияния на живой организм воздействия электростимуляции. Изобретение позволяет устанавливать комфортный и безопасный уровень электровоздействия. Формирование стимулов включает стадию накачки и стадию свободных колебаний в контуре, образованном индуктивностью накопителя энергии и импедансом межэлектродных тканей. После обнаружения контакта с кожей формируют тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией и оценивают изменение добротности указанного контура. Высокая напряженность электрического поля в коже вызывает в ней нелинейные эффекты, которые возрастают по мере увеличения энергии воздействия, приводя к эффекту, сходному с электрическим пробоем, что приводит к резкому уменьшению добротности. При обнаружении такого падения во время тестирующей серии стимулов увеличение энергии прекращают, фиксируют достигнутый уровень и дальнейшее воздействие проводят при этом уровне. Для снижения влияния механических факторов тестирующую серию стимулов формируют с задержкой 0,1-1,0 с после обнаружения контакта с кожей, а для снижения влияния электрохимических процессов в коже частоту следования стимулов в тестирующей серии выбирают в диапазоне от 30 до 350 Гц. 10 з.п. ф-лы, 23 ил., 2 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к физиотерапии, в частности, к способам электроимпульсного воздействия на живой организм (далее - электровоздействие), а конкретно - к СКЭНАР-терапии или другим способам электровоздействия, в которых для генерации стимулов применяют индуктивный накопитель энергии, и может быть использовано для лечебных, реабилитационных, профилактических целей, а также при выполнении исследований, связанных с изучением влияния на живой организм воздействия электростимуляции.

Предшествующий уровень техники

Известен способ электровоздействия на ткани биологического объекта стимулами, подаваемыми через электроды, выявление реакции тканей на стимулы и управление шириной и амплитудой стимулов в зависимости от выявленной реакции тканей биологического объекта (см. международную заявку на изобретение WO0209809A1, A61N1/36, опубл. 07.02.2002).

В данном способе электроимпульсного воздействия в зависимости от реакции тканей управляют шириной (длительностью) и амплитудой стимулов. Формирование стимулов без использования индуктивного накопителя энергии исключает параметрическую зависимость их формы от актуального состояния тканей биологического объекта, что совместно с использованием предопределенной формы стимулов ограничивает возможности выявления реакции тканей.

Наиболее близким к заявляемому является принятый за прототип известный способ СКЭНАР-терапии, включающий воздействие на ткани биологического объекта стимулами, формируемыми с использованием индуктивного накопителя энергии и подаваемыми на указанные ткани через электроды, возбуждение за счет упомянутого воздействия электрических колебаний в тканях биологического объекта между электродами и адаптивное управление длительностью стимулов в соответствии с реакцией организма на электровоздействие с исключением появления у пациента болевых ощущений при проведении СКЭНАР-терапии (см. патент RU 2355443, A61N1/36, опубл. 20.05.2009).

В данном способе СКЭНАР-терапии на ткани биологического объекта воздействуют одиночными стимулами и управляют длительностью (или частотой и длительностью) стимулов. Адаптация, заявленная в описании последнего изобретения, сводится к обеспечению комфортности воздействия путем подстройки длительности стимулов (фактически - энергии воздействия) согласно некой базе данных в зависимости от частоты или затухания свободных колебаний. Один из вариантов способа предусматривает использование трех различных баз данных: первую используют для педиатрии, вторую - для пациентов старше 18 лет и третью - при скоропомощном режиме.

Поскольку использование аппаратов типа «СКЭНАР» предусматривает, в отличие от традиционных методов физиотерапии, многократные последовательные перестановки электродов, задача установки каждый раз оптимального уровня энергии очень важна.

Положительной особенностью прототипа является также использование динамики (изменений) параметров свободных колебаний стимулов для формирования сигнала об окончании воздействия.

Однако для адаптации энергии воздействия оценка изменений параметров не используется. Из описания вытекает, что в базах хранят «оптимальные» значения энергии воздействия единичных стимулов для нескольких значений «параметра, характеризующего частоту электрических колебаний электростимулирующего сигнала». «Адаптация» же, по сути, сводится к пошаговому увеличению энергии стимулов до достижения «оптимальной» величины, записанной в соответствующей базе. То есть, никакие индивидуальные особенности, ни субъективные, ни объективные, для адаптации не учитываются.

Кроме того, из формулы и описания способа вытекает, что «подстройка» энергии предусмотрена и в течение процедуры воздействия. При этом по объективным причинам, раскрытым ниже, «параметры, характеризующие частоту электрических колебаний электростимулирующего сигнала», а конкретно - частота, затухание и амплитуда свободных колебаний, за относительно короткий промежуток времени изменяются кратно. Очевидно, будет изменяться и «оптимальная» энергия. Однако, как показывает многолетняя практика, субъективные ощущения от воздействия на одном месте при неизменной энергии изменяются незначительно. То есть, идея адаптации энергии в течение процедуры не находит экспериментального подтверждения.

Таким образом, способ, предложенный в прототипе, имеет существенные недостатки. Они взаимосвязаны и вызваны относительно быстрым изменением параметров колебаний непосредственно после установки электродов.

Определить «оптимальный» уровень по параметрам первого же стимула невозможно, так как эти параметры не только быстро изменяются в начале воздействия, но и зависят от уровня энергии. Именно поэтому способ прототипа предусматривает инкрементное (пошаговое) увеличение энергии. А отсюда вытекает и второй недостаток: при медленном изменении энергии усиливается влияние подэлектродных электрохимических процессов, что в значительной степени обесценивает значение упомянутых «баз данных».

То есть, способ прототипа не обеспечивает управление оптимальным уровнем энергии из-за того, что фиксация уровня происходит со значительным разбросом времени после установки электрода и «оптимальность» уровня энергии оценивают в существенно неодинаковых условиях.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа управления энергией стимулов в соответствии с объективными критериями. Кроме того, для минимизации влияния электрохимических процессов на выбор оптимальной энергии, этот выбор должен осуществляться достаточно быстро, но после установления надежного контакта электродов с кожей.

Технический результат при использовании заявляемого способа заключается в повышении комфортности и безопасности электровоздействия, а также в расширении его функциональных возможностей, особенно для некоммуникабельных пациентов, когда невозможна установка энергии воздействия по субъективным ощущениям - пациентов, находящихся в бессознательном состоянии, маленьких детей, и т.д.

Технический результат достигается тем, что в способе электровоздействия, включающем формирование стимулов в две стадии с использованием индуктивного накопителя энергии, подачу стимулов на ткани биологического объекта через электроды, возбуждение за счет указанного воздействия электрических колебаний в контуре, образованном индуктивностью накопителя энергии и импедансом указанных тканей, управление энергией электровоздействия в зависимости от реакции указанных тканей, установку электродов на ткани биологического объекта производят при минимальной энергии стимулов, непосредственно после обнаружения контакта с упомянутыми тканями формируют тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией, оценивают изменение добротности указанного контура при увеличении энергии упомянутых стимулов, и при обнаружении падения указанной добротности увеличение энергии стимулов прекращают.

Один из вариантов способа предусматривает подачу стимулов с минимальной энергией в течение 0,1-1 с после обнаружения контакта, а формирование тестирующей серии стимулов с нарастающей энергией спустя указанный интервал времени.

Способ предусматривает что частота следования стимулов тестирующей серии составляет от 30 до 350 Гц.

Добротность контура оценивают по соотношению амплитуд одной полярности двух колебаний, либо по соотношению положительной и отрицательной амплитуды одного колебания.

Также добротность контура можно оценивать по количеству колебаний.

При необходимости корректировки энергии воздействия способ предусматривает повторное формирование тестирующей серии стимулов с нарастающей энергией, оценку изменения добротности при увеличении энергии стимулов, и прекращение увеличения энергии стимулов при обнаружении падения добротности.

В качестве индуктивного накопителя энергии может быть использована как собственно катушка индуктивности, так и трансформатор или автотрансформатор.

Еще один вариант способа предусматривает использование сухих электродов.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

- на фиг. 1 - функциональная схема выходного каскада аппарата СКЭНАР и электрического эквивалента тканей биологического объекта;

- на фиг. 2 - обобщенный вид изменения сопротивления и емкости двойного электрического слоя;

- на фиг. 3 - осциллограмма реального стимула;

- на фиг. 4 - осциллограмма стимула до установки электродов на биологический объект;

- на фиг. 5÷7 - осциллограммы стимулов сразу после установки электродов на биологический объект, через 5 и 30 с после установки, соответственно;

- на фиг. 8÷10 осциллограммы стимулов аппарата СКЭНАР-1-НТ на эквиваленте импеданса тканей биологического объекта при минимальной, средней и максимальной энергиях стимула соответственно;

- на фиг. 11÷22 осциллограммы стимулов аппарата СКЭНАР-1-НТ на тканях реального биологического объекта (коже) для тестирующей серии стимулов с энергией, увеличивающейся с шагом 5 единиц от 1 до 55.

- на фиг. 23 - осциллограмма стимула, имеющего единственное колебание.

Осуществление изобретения

Функциональная схема (фиг. 1) электростимулятора с индуктивным накопителем энергии (аппарат СКЭНАР и любой аналогичный) включает индуктивный накопитель энергии L (1) с внутренним активным сопротивлением r_i (2), подключенный к источнику питания 3 через ключ 4 и к электродам 5 и 6, которые устанавливают на ткани биологического объекта. Электрический эквивалент тканей представлен RC-цепочкой 7, включающей параллельно соединенные сопротивление R_p (8) и емкость С (9) двойного слоя и последовательно соединенное с ними сопротивление r_s (10) нижележащих тканей [Dorgan, S.J., & Reilly, R.B. (1999). A model for human skin impedance during surface functional neuromuscular stimulation. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, 7(3), 341-348], [Keller, Т., & Kuhn, A. (2008). Electrodes for transcutaneous (surface) electrical stimulation. Journal of Automatic Control, 18(2), 35-45.].

Двухстадийное формирование стимулов с использованием индуктивного накопителя происходит следующим образом.

В исходном положении ключ 4 разомкнут.

При замыкании ключа 4 напряжение от источника питания 3 подается на индуктивный накопитель 1 с активным сопротивлением 2, что вызывает протекание линейно растущего тока и накопление электромагнитной энергии. Это первая стадия 8 формирования стимула, в течение которой происходит накопление, «накачивание» энергии в индуктивный накопитель 1, отсюда и название первой стадии стимула - «накачка».

На этой стадии параллельно тканям биологического объекта 7 подключены индуктивный накопитель 1 с активным сопротивлением 2, а также источник питания 3, последовательно соединенный с ключом 4. Поскольку внутреннее сопротивление источника питания 3 и ключа 4 (единицы или доли Ом, эти сопротивления на схеме не показаны) существенно меньше импеданса тканей биологического объекта 7, форма стимула в течение первой стадии практически не зависит от импеданса тканей.

После достижения заданной величины накопленной энергии, индуктивный накопитель 1 отключают от источника питания 3, размыкая ключ 4. Начинается вторая стадия 12 формирования стимула - свободные колебания, в процессе которой энергия, накопленная индуктивным накопителем 1 через электроды 5 и 6, передается на ткани биологического объекта 7 и возбуждает свободные электрические колебания в колебательном контуре, образованном индуктивностью накопителя 1 и импедансом тканей биологического объекта 7. Теперь небольшое внутреннее сопротивление 2 индуктивного накопителя 1 включено последовательно с импедансом тканей биологического объекта 7, поэтому форма колебаний определяется импедансом тканей биологического объекта 7 и индуктивностью накопителя 1.

Такой способ возбуждения колебаний известен под названием «ударное возбуждение», а указанный контур - под названием «контур ударного возбуждения». Конкретное исполнение индуктивного накопителя - в виде катушки индуктивности, трансформатора или автотрансформатора - несущественно. Важна лишь способность элемента, подключенного к электродам, накапливать электромагнитную энергию.

Описанные стадии следуют друг за другом в течение всей процедуры СКЭНАР-терапии.

На фиг. 3 показана осциллограмма реального стимула и обозначены: 11 - первая стадия стимула (накачка); 12 - вторая стадия стимула (свободные колебания); 13 - положительная амплитуда первого колебания второй стадии стимула (далее - амплитуда стимула); 14 - отрицательная амплитуда первого колебания; 15 - положительная амплитуда второго колебания.

При проведении процедур, энергию воздействия, как правило, устанавливают по субъективным ощущениям [Боголюбов В.М. Пономаренко Г.Н «Общая физиотерапия» (1997 С-Пб), стр. 104-105]. Различают следующие уровни воздействия:

- подпороговый (воздействие не ощущается вообще);

- пороговый (воздействие едва ощутимо);

- комфортный (ощущения покалывания, вибрации, пульсации);

- субкомфортный (уже неприятный, но еще вполне терпимый);

- болевой (нетерпимые ощущения).

Для различных клинических случаев используют соответствующие уровни. Так, при лечении хронических заболеваний обычно воздействуют на комфортном уровне или ниже. А для купирования болевых синдромов применяют более высокие уровни воздействия.

Однако существует немало случаев, когда установка энергии воздействия по субъективным ощущениям невозможна, например, при лечении пациентов в бессознательном состоянии, при затруднениях коммуникации (постинсультные пациенты) или при лечении маленьких детей. В таких случаях необходима установка энергии воздействия согласно объективным критериям.

Способ, предложенный в прототипе, фактически не решает поставленную задачу, поскольку помимо очевидной зависимости ощущений от влажности, толщины и «грубости» кожных покровов, имеются и различия в индивидуальной чувствительности. То есть, пациенты с примерно одинаковым состоянием кожных покровов могут иметь кратные различия в чувствительности к воздействию.

Кроме того, в силу влияния электрохимических процессов, протекающих на границах «металл-кожа», важно быстрое определение уровня энергии после установки электродов.

В предлагаемом способе в качестве объективного критерия используется изменение добротности контура, включающего ткани биологического объекта, при увеличении энергии.

Для импульсного тока импеданс тканей биологического объекта определяется импедансом двойного электрического слоя (сопротивление R_p (8) и емкость С (9) двойного слоя), и сопротивлением r_s (10) нижележащих тканей. При этом сопротивление R_p (8) и емкость С (9) в процессе формирования двойного слоя изменяются значительно, а сразу после установки электродов на ткани - еще и довольно быстро. Обобщенный вид изменения R_p (8) и С (9) приведен на фиг. 2 [Методы клинической нейрофизиологии. Под ред. В.Б. Гречина. Л. Наука. 1977, с. 7-8]. На фиг. 2 время формирования емкости двойного слоя обозначено t1.

Поскольку непосредственно после установки электродов на ткани происходят достаточно быстрые изменения указанных параметров двойного электрического слоя (фиг. 2), то установку оптимальной энергии следует производить как можно быстрее после обнаружения контакта.

Изменения формы и параметров стимулов представлены на фиг. 4÷7, на которых показаны стимулы:

- на фиг. 4 - до установки электродов на биологический объект;

- на фиг. 5 - сразу после установки электродов на биологический объект;

- на фиг. 6 - через 5 с после установки;

- на фиг. 7 - через 30 с после установки.

Как указывалось выше, наиболее значительные изменения происходят в первые секунды после установки электродов:

- Амплитуда стимулов

за первые 5 секунд упала с 228 до 90 В (более чем в 2,5 раза),

за следующие 25 с - с 90 до 46 В (в 2 раза),

а всего - в 5 раз;

- Длительность первой полуволны первого колебания

за первые 5 секунд возросла с 12 до 27 мкс (более чем в 2 раза),

за следующие 25 с - с 27 до 60 мкс (в 2 раза),

всего - в 5 раз;

- Количество полуволн колебаний

за первые 5 секунд уменьшилось с 16 до 4 (в 4 раза),

за следующие 25 с - практически не изменилось,

всего - в 4 раза.

С другой стороны, если электроды устанавливают и прижимают к тканям недостаточно быстро, то может оказаться, что в первый момент после обнаружения контакта электроды еще неполностью прилегают к коже и мала площадь контакта или прижим недостаточен. Такая локализация воздействия может привести к болевым ощущениям и занижению оптимальной энергии. Поэтому целесообразно вводить некоторую задержку между обнаружением контакта и формированием тестирующей серии стимулов с увеличивающейся энергией. На время этой задержки, для проверки (подтверждения) контакта электродов с тканями биологического объекта, продолжают подавать стимулы с минимальной энергией. Многолетняя практика использования алгоритма надежного обнаружения контакта показала, что наилучшие результаты дает задержка между первым обнаружением и надежным прижимом в диапазоне 0,25-0,5 с. С учетом индивидуальных особенностей и навыков оператора этот диапазон может быть расширен до 0,1-1 с.

При работе аппарата на линейную нагрузку (эквивалент импеданса тканей биологического объекта), изменение энергии стимула приводит к пропорциональному изменению амплитуды свободных колебаний. Это так, пока параметры нагрузки (сопротивление и емкость) не изменяются из-за влияния воздействующих стимулов. Иными словами - пока импеданс сохраняет свою линейность.

Фиг. 8÷10 представляют осциллограммы стимулов аппарата СКЭНАР-1-НТ на эквиваленте импеданса тканей биологического объекта при минимальной, средней и максимальной энергиях стимула. Амплитуда первого положительного колебания измерена осциллографом автоматически (результат - Vmax - отмечен на панели результатов измерения, а стрелка указывает измеряемый объект), амплитуда второго - измерена по экранной сетке. Результаты измерений указаны вблизи первой и второй амплитуды соответственно. Кроме того, в правой верхней части осциллограмм представлено измеренное аппаратом СКЭНАР-1-НТ число полуволн колебаний. Результаты сведены в таблицу 1.

Результаты, в целом, тривиальны и предсказуемы: при изменении амплитуды колебаний почти в 20 раз, соотношение амплитуд первого и второго колебания сохраняется неизменным. Увеличение измеренного аппаратом СКЭНАР-1-НТ числа полуволн колебаний объясняется конечной чувствительностью аппарата: при малых амплитудах регистрируются не все колебания.

При воздействии на ткани реального биологического объекта характеристики колебаний существенные отличаются от линейной нагрузки.

Действительно, при довольно высоких амплитудах стимулов, возникают явления, близкие по сути к электрическому пробою. Из-за значительного различия электропроводности слоев кожи [Orjan G. Martinsen - Bioimpedance and Bioelectricity Basics (2008, Academic Press), стр. 110-112], большая часть напряжения оказывается приложена к достаточно тонким низкоимпедансным слоям, суммарная толщина которых составляет 75-150 мкм (для кожи ладоней и стоп - 400-600 мкм) [«Частная гистология человека» Быков В.Л. Сотис, Санкт-Петербург, 1999, стр. 56-57], поэтому даже при относительно небольших амплитудах стимулов (30-50 В) напряженность электрического поля в указанных слоях кожи достигает

что приводит к нелинейным эффектам на тканевом уровне. Кроме того, нелинейные эффекты возникают и на уровне клеточных мембран - так называемая обратимая электропорация [Damijan «Handbook of Electroporation» 2017 Springer Nature стр. 667-668)] и электропермеабилизация [Damijan Miklavcic at all «Handbook of Electroporation» (2017 Springer Nature), стр. 1170].

Фиг. 11÷22 представляют осциллограммы стимулов аппарата СКЭНАР-1-НТ на тканях реального биологического объекта (коже) для тестирующей серии стимулов с энергией, увеличивающейся с шагом 5 единиц от 1 до 55 (из всего 250). Как и ранее, на осциллограммах указаны значения положительных амплитуд первого и второго свободного колебаний, а также измеренное аппаратом СКЭНАР-1-НТ число полуволн колебаний. Результаты сведены в таблицу 2.

Соотношение амплитуд первого и второго колебания растет с самого начала, тем не менее, вплоть до энергии 20 усл.ед. амплитуда второго колебания также растет. Затем, при энергиях 20÷30 усл.ед., амплитуда второго колебания не изменяется, а после 35 усл.ед. начинает падать, то есть происходит уже не относительное, а абсолютное падение амплитуды.

Начиная с энергии 25 усл.ед. снижается и измеренное число полуволн.

Субъективные ощущения от воздействия в данном случае таковы:

- до энергии 20÷25 усл.ед. воздействие не ощущается,

- до энергии 45÷50 усл.ед. воздействие комфортное,

- начиная с энергии 50÷55 усл.ед. ощущения субкомфортные (то есть, уже неприятные, но вполне терпимые).

Появление ощущений соответствует энергии, при которой прекращается рост амплитуды второго колебания и начинается уменьшение числа колебаний.

Дискомфортные ощущения возникают, когда амплитуда второго колебания уменьшается по отношению к его максимальной амплитуде, зафиксированной при увеличении энергии на треть и более, а число колебаний становится меньше, чем при минимальной энергии.

Проведенные эксперименты на более, чем 10 здоровых людях разного возраста обоих полов указанную зависимость, в целом, подтвердили, несмотря на значительный индивидуальный разброс чувствительности (по величине энергии - более трех раз).

И снижение амплитуды, и уменьшение числа колебаний вызвано снижением добротности колебательного контура, включающего в себя ткани биологического объекта.

Импульсы в тестирующей серии следовали с частотой 90 Гц, поэтому длительность серии из 12 стимулов составила

О том, что этот интервал времени достаточно краток по отношению к длительности формирования двойного слоя, свидетельствует практически неизменный период колебаний первого и последнего стимулов серии. Действительно, максимум второго колебания у первого стимула (с минимальной энергией, фиг. 11) отстоит чуть менее чем на 50 мкс от начала второй фазы, а у 12-го стимула (с энергией 55, фиг. 22) - на 55 мкс, то есть период колебаний изменился примерно на 10%.

Количество стимулов в тестирующей серии для полного диапазона энергии (250 усл.ед.) и шага установки 5 усл.ед. составит 50, а длительность тестирующей серии стимулов в этом случае - 0,56 с. За это время параметры двойного слоя изменятся уже довольно значительно, что может повлиять на адекватность управления энергией. Поэтому, если ожидается высокие значения энергии (участки с толстой или слишком сухой кожей), следует использовать более высокую частоту. Аппарат СКЭНАР позволяет использовать частоты вплоть до 350 Гц, что сокращает длительность тестирующей серии почти вчетверо. Это обеспечивает уменьшение влияния подэлектродных электрохимических процессов на управление энергией электровоздействия.

Дальнейшее повышение частоты невозможно, поскольку длительность второй стадии стимулов (свободных колебаний) может достигать 2,2-2,3 мс, что с учетом максимальной длительности первой стадии (накачки) 0,5 мс дает предельный период следования 2,7-2,8 мс и, частоту, соответственно, 350-370 Гц.

Минимальная частота аппаратов СКЭНАР составляет 15, а в некоторых вариантах исполнения - 0,6 Гц. Длительность тестирующей серии в этих случаях может достигать 3 или даже 80 с. Такая продолжительность тестирования совершенно неприемлема, что ясно из фиг. 5 и 6, где за 5 с после установки электродов на кожу параметры колебаний изменяются в 2-4 раза. Поэтому для управления энергией на низких частотах следования, тестирующую серию стимулов следует подавать с повышенной частотой. Длительность серии не должна превышать 0,3-0,5 с, что для полного диапазона энергии дает минимальную частоту 100 Гц, а для наиболее часто использующегося диапазона энергий 50 усл.ед. - 30 Гц.

В некоторых случаях стимулы содержат мало колебаний (1-2) и измерять положительную амплитуду второго колебания, равно, как и изменение числа колебаний, невозможно. Осциллограмма реального стимула с единственным колебанием приведена на фиг. 19. Для таких стимулов оценка добротности ни по изменению числа фаз, ни по соотношению положительных амплитуд первого и второго колебаний, невозможна. В этом случае используют соотношение положительной (13) и отрицательной (14) амплитуд первого колебания.

Иногда во время проведения процедуры выявляются области с повышенной чувствительностью, либо чувствительность повышается во время воздействия. В этом случае вновь запускают тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией и вновь установливают энергию по вышеизложенному алгоритму. Также можно запускать формирование тестирующей серии стимулов и управлять энергией периодически.

В качестве индуктивного накопителя энергии может быть использована как собственно катушка индуктивности, так и трансформатор или автотрансформатор. Первый вариант наиболее прост в реализации, но не всегда может обеспечить необходимую гибкость в отношении требований к источнику питания и к параметрам стимулов. Применение автотрансформатора позволяет выбрать параметры основной обмотки в зависимости от источника питания, а дополнительная обмотка позволяет независимо от основной управлять параметрами стимулов (амплитудой и периодом колебаний). Трансформатор же, кроме того, обеспечивает гальваническую изоляцию цепей пациента от цепей питания.

Большинство традиционных методов электрофизиологии для повышения электропроводности кожи использует тем или иным образом увлажненные электроды. Предлагаемый способ применим в этих условиях, хотя при увлажнении снижается амплитуда воздействующих стимулов и сглаживаются нелинейные эффекты.

Наиболее эффективен предлагаемый способ применительно к стимуляторам с сухими электродами.

Заявленный способ осуществляют следующим образом. Устанавливают параметры воздействия (количество стимулов в пачке, задержку между ними, частоту следования пачек стимулов, модуляции и т.д.). Устанавливают предельный уровень энергии. (Например, для работы на лице, с детьми, для тонкой кожи или у людей с повышенной чувствительностью к электровоздействию этот уровень в диапазоне 30-50 усл.ед. Для работы на спине, подошвах ног, для вывода из шокового состояния - 150-250 усл.ед.) Аппарат рассчитывает частоту следования стимулов в тестирующей серии, чтобы длительности серии не превышала 0,3-0,5 с.

Исходно аппарат формирует стимулы с минимальной энергией. Электроды прикладывают к кожному покрову в зоне воздействия. Сразу после обнаружения контакта с кожей формируют тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией и с рассчитанной частотой следования. При этом оценивают изменение добротности колебаний (по изменению амплитуд колебаний или их количеству) и останавливают увеличение энергии в зависимости от терапевтической задачи. Для комфортного уровня воздействия - как только прекращается рост амплитуды второго колебания или число колебаний начинает уменьшаться. Если необходим субкомфортный уровень - как только число колебаний станет меньше, чем при минимальной энергии, или амплитуда второго колебания уменьшится более, чем на треть по отношению к ее максимуму, зафиксированному при увеличении энергии. После этого аппарат устанавливает заданные параметры воздействия и воздействие на зону производится в течение предписанного времени.

При переходе к новой зоне (при перестановке электрода), в зависимости от методических рекомендаций по уровню воздействия, может проводиться повторная установка энергии, либо воздействие осуществляют с уже установленным уровнем.

При необходимости повторную установку энергии проводят, не отрывая электрода от кожи, вновь запуская формирование тестирующей серии стимулов с нарастающей энергией.

Аппарат может формировать тестирующую серию стимулов с задержкой 0,1-1,0 секунды после обнаружения контакта с кожей. Тогда на протяжении указанного интервала времени аппарат продолжает подавать стимулы с минимальной энергией, что обеспечивает контроль контакта электродов с кожей.

Указанные расчеты могут быть выполнены микроконтроллером, обеспечивающим формирование стимулов, управление и отображение их параметров. Измерения амплитуды колебаний и их числа также могут быть выполнены этим микроконтроллером с использованием либо внутрикристалльной периферии, либо при помощи дополнительного аналого-цифрового преобразователя с быстродействием выше 1 мкс на измерение.

Промышленная применимость

Предлагаемое изобретение может применяться для объективного управления уровнем энергии для различных стимуляторов, использующих двухстадийное формирования стимулов при помощи индуктивного накопителя энергии. Способ позволяет исключить затраты времени на ручную установку уровня энергии. Наибольший эффект от применения предлагаемого способа достигается за счет установки оптимального уровня энергии воздействия для некоммуникабельных пациентов.

1. Способ управления энергией электровоздействия, включающий формирование стимулов в две стадии с использованием индуктивного накопителя энергии, подачу указанных стимулов на ткани биологического объекта через электроды, возбуждение за счет указанного воздействия электрических колебаний в контуре, образованном индуктивностью указанного индуктивного накопителя энергии и импедансом указанных тканей, управление энергией электровоздействия в зависимости от реакции указанных тканей, отличающийся тем, что установку электродов на ткани биологического объекта производят при минимальной энергии стимулов, непосредственно после обнаружения контакта с упомянутыми тканями формируют тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией, оценивают изменение добротности указанного контура при увеличении энергии упомянутых стимулов и при обнаружении падения указанной добротности увеличение энергии стимулов прекращают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в течение 0,1-1 с после обнаружения контакта продолжают подачу стимулов с минимальной энергией, а тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией формируют спустя указанный интервал времени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией формируют с частотой следования от 30 до 350 Гц.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добротность контура оценивают по соотношению амплитуд одной полярности двух колебаний.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добротность контура оценивают по соотношению положительной и отрицательной амплитуд одного колебания.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добротность контура оценивают по количеству колебаний.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в течение процедуры электровоздействия повторно формируют тестирующую серию стимулов с нарастающей энергией, оценивают изменение добротности при увеличении энергии упомянутых стимулов и при обнаружении падения указанной добротности увеличение энергии стимулов прекращают.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве индуктивного накопителя энергии используют катушку индуктивности.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве индуктивного накопителя энергии используют трансформатор.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве индуктивного накопителя энергии используют автотрансформатор.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют сухие электроды.