Устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга пульсирующим током

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для транскраниальной стимуляции головного мозга пульсирующим током. Устройство включает главную и исполняющую части. Корпус главной части выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда с расположенными на нем кнопками включения/выключения, светодиодом, разъемом микро USB. Главная часть управляется с помощью программного обеспечения с компьютера через интерфейс Bluetooth. Внутри главной части расположен элемент питания, вход которого связан с разъемом микро USB, а выход посредством питающих проводов связан с входом управляющей микросхемы, которая также связана с кнопкой включения/выключения. Корпус исполняющей части выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда с расположенными на нем светодиодом и отверстием для подключения блока питания и разъема наружных соединяющих проводов с двумя силиконовыми электродами на концах к микроконтроллеру на управляющей микросхеме, расположенной внутри корпуса и связанной при помощи питающих проводов с элементом питания. Микроконтроллер связан с потенциометром, который расположен на управляющей микросхеме. Главная и исполняющая части взаимодействуют между собой при помощи радиомодулей, установленных на управляющих микросхемах обеих частей прибора. Обеспечивается неинвазивное локальное изменение уровня активности отдельных областей головного мозга посредством компактного устройства с возможностью отслеживания параметров стимуляции, с функцией динамической оценки силы тока и с использованием дистанционного управления через компьютерный интерфейс. 5 ил.

 

Изобретение относится к медицине, конкретно к нейрофизиологии, и может быть использовано для возбуждающего или тормозного воздействия на кору головного мозга и изменение ее функционального состояния у здоровых людей.

В результате проведенного патентного поиска нами были выявлены следующие аналоги: Патент РФ № 2530722. Электродный прибор транскраниальной электростимуляции. МПК A61N 1/18, A61N 1/36. Аналог. Прибор для использования в транскраниальной электростимуляции путем приложения соответствующего электрического импульса к ушам одновременно с играющей музыкой, которую слышит пациент. Прибор содержит генератор импульсов транскраниальной электростимуляции, генератор звукового сигнала, блок управления и пару аудионаушников. Электрод размещен на внешней поверхности аудионаушника, подходящего для размещения во входе или в пределах слухового канала уха пациента. Результатом электростимуляции является стимулирование мозга для выработки нейромедиаторов, таких как эндорфины, которые улучшают настроение, эмоции и когнитивные способности. Недостатком этого прибора является локальное воздействие на определенную зону головного мозга (гипоталамус), отсутствие возможности стимуляции других зон мозга для достижения больших положительных эффектов, неизвестные параметры тока (сила, частота электрического импульса и др.).

Патент РФ № 2654269. Способ транскраниальной магнитной стимуляции. МПК A61N 2/02. Аналог. Способ транскраниальной магнитной стимуляции, заключающийся в воздействии магнитным полем, формируемым катушками индукторов, которые перемещают вокруг головы реципиента по дуге окружности, при этом центр вращения траектории перемещения катушек проходит через зону стимуляции мозга. Способ может быть использован в технологиях активизации творческих способностей, ускорения и повышения когнитивных ресурсов для молодых и пожилых людей. Недостатком этого способа является громоздкость конструкции, невозможность использовать устройство во время физической активности, длительность и сложность проведения стимуляции, необходимость проведения манипуляции специалистом, что может быть причиной повышения предполагаемой стоимости устройства.

Патент РФ № 89958. Устройство для сочетанной транскраниальной физиотерапии. МПК A61N 2/02, A61N 1/32. Аналог. Устройство для сочетанной транскраниальной физиотерапии для лечения заболеваний, связанных с нарушением мозгового кровообращения и дисфункцией гипоталамо-гипофизарных структур мозга (когнитивные, нейроэндокринные, дисциркуляторные энцефалопатии, психосоматические и др. нарушения), содержащее шлем в виде матерчатого обруча на котором размещены источники магнитного поля, электрически связанные через распределитель импульсов с блоком питания, генератор высокочастотных биполярных импульсов, электронный прерыватель, поперечные лямки и токопроводящие элементы. Введенный генератор высокочастотных биполярных импульсов стимулирует структуры мозга за счет активации двигательной способности нейронов. Недостатком данного устройства является сложная конструкция шлема, что может осложнить использование устройства без специалиста.

Патент РФ № 176302. Устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током. МПК A61N 1/20, A61N 1/36. Известно устройство (прототип) для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током, представляющее собой прибор с расположенным на нем регулятором силы тока, дисплеем отображающим время стимуляции и значения силы тока на электродах. Стимуляция осуществляется с помощью электродов наложенных на точки ассоциированные с теми областями коры головного мозга, которые подлежат модуляции активности. В качестве стимулирующего воздействия это устройство использует постоянный ток с параметрами силы тока 0,5-2 мА. Недостатком этого устройства является ограниченность изменяемых параметров постоянного тока. Например, невозможность подачи импульсов с различными параметрами частоты, периода и длительности электрического импульса во время стимуляции. Возможность изменения частоты подачи импульса позволяет расширить возможности использования устройства с экспериментальной целью и подобрать оптимальные показатели импульса для получения положительных когнитивных эффектов.

Техническая проблема решаемая изобретением состоит в создании компактного устройства оказывающего неинвазивное локальное модулирующее влияние на отдельные области коры головного мозга здоровых людей с функцией динамической оценки силы тока и удобным управлением через компьютерный интерфейс.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для транскраниальной стимуляции головного мозга пульсирующим током, включающем главную часть прибора, имеющую корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с расположенными на нем кнопки включения/выключения, светодиода, разъем микро USB, управляемую с помощью программного обеспечения с компьютера через интерфейс Bluetooth,а внутри - элемента питания, вход которого связан с разъемом микро USB, выход посредством питающих проводов связан со входом управляющей микросхемы, которая также связана с кнопкой включения/выключения, дополнительно имеется исполняющая часть прибора в форме прямоугольного параллелепипеда на корпусе которой расположен светодиод и отверстия для подключения блока питания и разъема наружных соединяющих проводов с двумя силиконовыми электродами на концах к микроконтроллеру на управляющей микросхеме расположенной внутри корпуса и связанной при помощи питающих проводов с элементом питания. При этом микроконтроллер связан с потенциометром, также расположенным на управляющей микросхеме, а главная и исполняющая части взаимодействуют между собой при помощи радиомодуля, установленного на управляющих микросхемах обеих частей прибора.

Изобретение представлено на следующих чертежах: фиг. 1 - схема исполняющей части прибора спереди, фиг. 2 - схема главной части прибора спереди, фиг. 3 - схема главной части прибора сзади, фиг. 4 - общий вид устройства, фиг. 5 - общий вид устройства в разрезе.

Устройство состоит из двух частей – главной части, которая имеет: корпус 5 в форме прямоугольного параллелепипеда, кнопку включения/выключения 7, светодиод 6, разъем для микро USB 8, микросхему 12 управляющую устройством, элемент питания 11, питающие провода 14, Bluetooth-модуль 18, и исполняющей части, которая также имеет: корпус 1 в форме прямоугольного параллелепипеда, светодиод 2, разъем для микроUSB4 и разъем 3 для соединяющих проводов 9 с двумя силиконовыми электродами 10, микросхему 12 управляющую устройством, элемент питания 11, питающие провода 14, отверстия 13 в корпусе для выхода соединяющих проводов и соединения микросхемы 12 с блоком питания, потенциометр 15 и микроконтроллер 16, Bluetooth-модуль 18. Исполняющая часть обеспечивает подачу пульсирующего тока силой 0,5-2,0 мА для транскраниальной стимуляции головного мозга. Сигнал от главной части к исполняющей передается по радиочастотам через встроенный радиомодуль17 в обеих частях прибора.

Работа устройства осуществляется следующим образом. К микросхеме 12, расположенной в корпусе исполняющей части 1, подключаются через разъем 3 соединяющие провода 9 с двумя электродами 10 на концах, после этого автоматически включается исполняющая часть 1 за счет замыкания электрической цепи. Электроды 10 накладываются с использованием электропроводящего геля, в соответствии с международной системой «International System 10-20» для ЭЭГ (электроэнцефалографии) на точки, ассоциированные с теми областями коры головного мозга, которые подлежат стимуляции. Электроды фиксируются с помощью эластичной ленты на все время проведения транскраниальной стимуляции. После этого главная часть 5 включается кнопкой 7, связанной с микросхемой 12, управляющей устройством. Управление главной частью 5 происходит с помощью программного обеспечения с компьютера через Bluetooth-модуль 18 главной части устройства и компьютера. С помощью программы, в зависимости от цели, устанавливается необходимая сила тока (0,5-2,0 мА), длительность электрического импульса (200-5000 мс), время стимуляции (1-60 минут). Главная часть 5 подает команду исполняющей части 1 по радиочастотам через встроенный в обеих частях прибора радиомодуль 17. Исполняющая часть 1 подает ток выбранной силы и параметров в виде электрического импульса на электроды 10. Во время стимуляции имеющийся внутри исполняющей части 1 микроконтроллер 16 измеряет действительные значения силы тока на электродах 10. Микроконтроллер 16 соединен с цифровым потенциометром 15, который посредством изменения сопротивления в цепи, изменяет силу тока на электродах 10, поддерживая ее на одном необходимом уровне. На экран монитора в программе выводится показание силы тока, соответствующее реальным значениям на электродах.

Устройство позволяет путем изменения параметров электрического импульса (длительность импульса, период импульса), настраивать на необходимую частоту подачу электрического импульса, что увеличивает возможности модулирующих эффектов стимуляции.

Технический результат от использования изобретения заключается в возможности изменения уровня активности отдельных областей головного мозга без инвазивных процедур с возможностью отслеживания параметров стимуляции используя дистанционное управление. Это позволяет преодолеть следующие недостатки существующих методов стимуляции:

1. Большие сложноустроенные конструкции приборов.

2. Отсутствие возможности регулирования параметров стимуляции.

3. Отсутствие динамической оценки силы тока.

Устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга пульсирующим током, включающее главную часть прибора, имеющую корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с расположенными на нем кнопками включения/выключения, светодиодом, разъемом микро USB, управляемую с помощью программного обеспечения с компьютера через интерфейс Bluetooth, а внутри - элемента питания, вход которого связан с разъемом микро USB, выход посредством питающих проводов связан с входом управляющей микросхемы, которая также связана с кнопкой включения/выключения, отличающееся тем, что дополнительно имеет исполняющую часть прибора в форме прямоугольного параллелепипеда, на корпусе которой расположен светодиод и отверстия для подключения блока питания и разъема наружных соединяющих проводов с двумя силиконовыми электродами на концах к микроконтроллеру на управляющей микросхеме, расположенной внутри корпуса и связанной при помощи питающих проводов с элементом питания, при этом микроконтроллер связан с потенциометром, также расположенным на управляющей микросхеме, а главная и исполняющая части взаимодействуют между собой при помощи радиомодуля, установленного на управляющих микросхемах обеих частей прибора.