Электронейроадаптивный стимулятор (варианты), электродное устройство и электродный модуль
Полезные модели относятся к медицинской технике, а именно к электростимуляторам, и могут использоваться для общерегулирующего оздоровительного влияния на физиологические системы организма человека.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого электронейроадаптивного стимулятора, обеспечение возможности произвольного набора конфигурации электродного устройства с возможностью воздействия на любой локальный участок тела, перекрытый электродным устройством.
Указанный технический результат в первом варианте заявляемого электронейроадаптивного стимулятора достигается тем, что в электронейроадаптивном стимуляторе, содержащем источник питания, электродное устройство, блок формирования запускающих импульсов, включающий управляющий микроконтроллер и подключенные к нему индикаторное устройство и панель управления, и ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, вход которого подключен к выходу управляющего микроконтроллера, а выход - к сигнальному входу управляющего микроконтроллера, электродное устройство состоит из электродных модулей, один из которых разъемным соединением соединен последовательным двухпроводным интерфейсом передачи команд и информационных данных и шиной эстафеты адресации с управляющим микроконтроллером, шиной сигнала воздействия с ключевым каскадом с двухсекционной катушкой индуктивности и двумя шинами питания с источником питания, а другие разъемными соединениями объединены в двухкоординатную матрицу, при этом разъемное соединение между электродными модулями включает двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации, шину сигнала воздействия и две шины питания.
Второй вариант электронейроадаптивного стимулятора дополнительно содержит второй источник питания, второй микроконтроллер и радиоканал, содержащий первый и второй приемопередатчики с первым и вторым антенными устройствами, включенный между последовательными двухпроводными интерфейсами управляющего и второго микроконтроллеров.
Электродное устройство содержит несколько электродных модулей, соединенных разъемным соединением в двухкоординатную матрицу. Каждый электродный модуль содержит микроконтроллер и два электронный ключа, выходы которых объединены и соединены с электродом. 4 н.п. + 1 з.п. ф-лы п.м., 6 ил.
Полезные модели относятся к медицинской технике, а именно к электростимуляторам, и могут использоваться для общерегулирующего оздоровительного влияния на физиологические системы организма человека.
Из описания к патенту Российской Федерации №2017508, МПК 5 A61N 1/36, публ. 1994 г., известен электростимулятор, который содержит N пар электродов, подключенных к соответствующим входам блока коммутации, блок синхронизации, первый вход которого подключен к внешнему источнику синусоидального модулированного тока, второй вход - к первому выходу блока управления, первый выход - к первому входу таймера, второй выход - к первому входу блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом таймера, третий выход - с первым входом блока задания программ, а четвертый выход - с управляющим входом блока коммутации, выход которого подключен ко второму входу блока задания программ, выход таймера соединен со вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу блока задания программ, отличающийся тем, что в него введены генератор псевдослучайной двоичной последовательности и переключатель полярности, третий выход блока синхронизации соединен с входом генератора псевдослучайной двоичной последовательности сигналов, выход которого соединен с первым входом переключателя полярности, второй вход которого соединен с первым входом переключателя блока синхронизации, а выход соединен с входом блока коммутации. Недостаток такого электростимулятора - отсутствие возможности автоматического дозирования электростимуляции в зависимости от индивидуальных особенностей организма пациента, что не только снижает эффективность терапевтического воздействия, но и может привести к нежелательным последствиям. Кроме того, фиксация электродов эластичными бинтами, из-за не комфортности, отрицательно влияет на психологическое состояние больного, что также снижает эффективность лечения.
Из описания к патенту Российской Федерации №2135226, МПК6 A61N 1/36, публ. 1999 г., известен электростимулятор нейроадаптивный, содержащий блок генерации воздействующих импульсов, блок формирования сигналов управления модуляцией, блок анализа адаптационных процессов, управляемый генератор, N пар электродов, блок коммутации каналов стимуляции, генератор частоты воздействия электродов и формирователь кода каналов. В сравнении с описанным ранее, такой электростимулятор обеспечивает возможность индивидуально дозированного, детерминированного по группе выбранных зон и циклического о времени воздействия электрическими импульсами на участки кожного покрова человека. Недостаток такого электростимулятора - невозможность воздействия на протяженную зону иннервации.
Из описания к патенту Российской Федерации №2198695, МПК7 A61N 1/36, публ. 2003 г. известен адаптивный электростимулятор с виртуальным электродом, содержащий блок прямоугольных импульсов, блок формирования пачек импульсов, блок управления, блок управления энергетическим воздействием, выходной блок, блок анализа импульсов обратной связи, блок памяти индивидуальной нормы, блок памяти зондирующего сигнала, причем первый управляющий вход адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом соединен с управляющим входом блока прямоугольных импульсов, установочный вход которого соединен с первым установочным входом адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом, сигнальный выход блока прямоугольных импульсов соединен с сигнальным входом блока формирования пачек импульсов и с первым сигнальным входом блока управления, второй, третий и четвертый установочные входы адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом соединены соответственно с первым, вторым и третьим установочными входами блока формирования пачек импульсов, сигнальный выход которого соединен со вторым сигнальным входом блока управления, второй и третий управляющие входы адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока управления, пятый и шестой установочные входы адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом соединены соответственно с первым и вторым установочными входами блока управления, первый сигнальный выход которого соединен с сигнальным входом блока управления энергетическим воздействием, первый и второй управляющий входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым управляющими входами адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом, седьмой и восьмой установочные входы которого соединены соответственно с первым и вторым установочными входами блока управления энергетическим воздействием, сигнальный выход которого соединен с сигнальным входом выходного блока, первый управляющий вход которого соединен с шестым управляющим входом адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом, девятый и десятый установочные входы которого соединены соответственно с первым и вторым установочными входами выходного блока, первый сигнальный выход которого соединен с третьим сигнальным входом блока управления, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока анализа импульсов обратной связи, первый и второй установочные входы которого соединены соответственно с одиннадцатым и двенадцатым установочными входами адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом, 2N входов группы установочных входов которого соединены с 2N входами группы установочных входов блока анализа импульсов обратной связи, сигнальный выход которого соединен с четвертым сигнальным входом блока управления, (N+1) групп первых информационных входов блока анализа импульсов обратной связи соединены соответственно с выходами (N+1) групп информационных выходов блока
памяти индивидуальной нормы, входы (N+1) групп вторых информационных входов блока анализа импульсов обратной связи соединены соответственно с выходами (N+1) групп информационных выходов блока записи параметров зондирующего сигнала, тактовые входы блока памяти индивидуальной нормы и блока анализа импульсов обратной связи объединены с тактовым выходом блока управления, второй управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти индивидуальной нормы, третий управляющий выход соединен с управляющим входом блока записи параметров зондирующего сигнала, второй сигнальный выход выходного блока соединен с сигнальными входами блока памяти индивидуальной нормы и блока записи параметров зондирующего сигнала, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блок управляемых электродов и блок задания виртуального электрода, первый сигнальный вход блока управляемых электродов соединен со вторым сигнальным выходом блока управления, а второй сигнальный вход блока управляемых электродов соединен со вторым сигнальным выходом выходного блока и сигнальными входами блока памяти зондирующего сигнала и блока памяти индивидуальной нормы, входы первой и второй групп управляющих входов блока управляемых электродов соединены соответственно с выходами первой и второй групп управляющих выходов блока задания виртуального электрода. Недостаток адаптивного электростимулятора с виртуальным электродом - при воздействии на протяженные зоны иннервации области под пассивными электродами оказываются вне воздействия, что снижает эффективность электростимуляции, а также невозможность прогнозирования количества сеансов электростимуляции.
В качестве наиболее близкого технического решения (прототипа) к заявляемому электронейроадаптивному стимулятору принят электронейроадаптивный стимулятор, охраняемый пунктом 1 формулы изобретения по патенту Российской Федерации №2262957, МПК7 А61В 1/36, 1/04, публ. 2005 г. Этот электронейроадаптивный стимулятор, содержит источник постоянного тока, блок формирования запускающих импульсов, электродное устройство, двухсекционную высокодобротную катушку индуктивности, секции которой включены согласно, точка соединения секций двухсекционной высокодобротной катушки индуктивности соединена с первым полюсом источника постоянного тока, второй конец секции с меньшим количеством витков через ключевой усилитель соединен со вторым полюсом источника постоянного тока, второй конец секции с большим количеством витков соединен с входом сигнала обратной связи блока формирования запускающих импульсов и через N электронных управляемых ключей включения в режим "активный электрод" с N электродами электродного устройства, сигнальный выход блока формирования запускающих импульсов соединен с сигнальным входом ключевого усилителя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит N электронных управляемых ключей включения в режим "пассивный электрод" и блок установки назначения электродов, кодовый вход которого соединен с кодовым
выходом блока управления и формирования запускающих импульсов, вход управления с управляющим выходом блока управления и формирования запускающих импульсов, a 2N выходов с соответствующими входами управления N электронных управляемых ключей включения в режим "активный электрод" и N электронных управляемых ключей включения в режим "пассивный электрод", при этом электроды электродного устройства через дополнительные электронные ключи включения в режим "пассивный электрод" дополнительно подключены к первому полюсу источника постоянного тока. Блок формирования запускающих импульсов в этом электронейроадаптивном стимуляторе содержит узел задания режимов работы, включающий как минимум элементы управления уровнем энергии стимула и элемент включения питания, узел индикации и узел анализа, управления и формирования импульсов, выполненной в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), при этом установочные входы СБИС соединены с выходами узла задания режимов работы, входы узла индикации соединены с информационными выходами СБИС, сигнальный выход СБИС является сигнальным выходом блока формирования запускающих импульсов, кодовый выход СБИС является кодовым выходом блока формирования запускающих импульсов, управляющий выход СБИС является управляющим выходом блока управления и формирования запускающих импульсов, сигнальный вход СБИС является входом сигнала обратной связи блока формирования запускающих импульсов, а СБИС имеет как минимум два режима работы, в первом из которых на импульсном выходе блока управления наличествуют серии запускающих импульсов с фиксированным количеством импульсов в серии, а на кодовом выходе последовательность кодов от 1 до N, где N - количество управляемых электронных ключей, изменение кода в которой происходит с каждой серией запускающих импульсов, а во втором - на импульсном выходе непрерывная последовательность или последовательность серий запускающих импульсов, на кодовом выходе - неизменяемый код. Недостаток прототипа - невозможность адаптации электродного устройства к конфигурации зоны воздействия.
Общими признаками заявляемого электронейроадаптивного стимулятор и прототипа являются:
- наличие блока питания;
- наличие блока формирования запускающих импульсов, включающего индикаторное устройство (в прототипе это узел индикации), панель управления (в прототипе это узел задания режимов работы), управляющий микроконтроллер (в прототипе это узел анализа, управления и формирования импульсов, выполненный виде сверхбольшой интегральной схемы);
- наличие ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности (в прототипе это двухсекционная катушка индуктивности с ключевым усилителем);
- соединение сигнального входа ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности с выходом управляющего микроконтроллера, а выхода ключевого каскада - сигнальным входом управляющего микроконтроллера;
- наличие электродного устройства.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого электронейроадаптивного стимулятора, обеспечение возможности произвольного набора конфигурации электродного устройства с возможностью воздействия на любой локальный участок тела, перекрытый электродным устройством.
Указанный технический результат в первом варианте заявляемого электронейроадаптивного стимулятора достигается тем, что в электронейроадаптивном стимуляторе, содержащем источник питания, электродное устройство, блок формирования запускающих импульсов, включающий управляющий микроконтроллер и подключенные к нему индикаторное устройство и панель управления, и ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, вход которого подключен к выходу управляющего микроконтроллера, а выход через демпфирующий элемент к сигнальному входу управляющего микроконтроллера, электродное устройство состоит из электродных модулей, один из которых разъемным соединением соединен последовательным двухпроводным интерфейсом передачи команд и информационных данных и шиной эстафеты адресации с управляющим микроконтроллером, шиной сигнала воздействия с выходом ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности и двумя шинами питания с источником питания, а другие разъемными соединениями объединены в двухкоординатную матрицу, при этом разъемное соединение между электродными модулями включает двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации, шину сигнала воздействия и две шины питания.
Указанный технический результат во втором варианте заявляемого электронейроадаптивного стимулятора достигается тем, что электронейроадаптивный стимулятор, содержащий первый источник питания, электродное устройство, управляющий микроконтроллер, подключенные к управляющему микроконтроллеру индикаторное устройство и панель управления, и ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, дополнительно содержит второй источник питания, второй микроконтроллер и радиоканал, содержащий первый и второй приемопередатчики с первым и вторым антенными устройствами, включенный между последовательными двухпроводными интерфейсами управляющего и второго микроконтроллеров, ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности входом подключен к выходу второго микроконтроллера, а выходом через демпфирующий элемент к сигнальному входу второго микроконтроллера, первый источник питания соединен с цепями питания управляющего микроконтроллера, индикаторного устройства, панели управления и первого приемопередатчика, второй источник питания соединен с цепями питания
второго микроконтроллера, второго приемопередатчика, ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности, электродное устройство состоит из электродных модулей, один из которых разъемным соединением соединен последовательным двухпроводным интерфейсом передачи команд и информационных данных и шиной эстафеты адресации со вторым микроконтроллером, шиной сигнала воздействия с выходом ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности и двумя шинами питания со вторым источником питания, а другие разъемными соединениями объединены в двухкоординатную матрицу, при этом разъемное соединение между электродными модулями включает двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину сигнала воздействия, шину эстафеты адресации и две шины питания.
В обеих вариантах электронейроадаптивного стимулятора ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности содержит двухсекционную катушку индуктивности, секции которой включены согласно, точка соединения секций двухсекционной высокодобротной катушки индуктивности соединена с первым полюсом источника питания, второй конец секции с меньшим количеством витков через ключевой усилитель, включающий, например, полупроводниковый триод и демпфирующий диод, соединен со вторым полюсом источника питания, второй конец секции с большим количеством витков соединен с входом микроконтроллера, вход ключевого усилителя соединен с выходом микроконтроллера. Двухсекционная катушка индуктивности имеет индуктивность 0,1...2,0 Гн, отношение количества витков секции с меньшим количеством витков к суммарному количеству витков равно 0,05...0,3, а добротность катушки индуктивности превышает 100.
Электродное устройство, используемое в заявляемом электронейроадаптивном стимуляторе, является самостоятельным объектом защиты в качестве полезной модели.
Из описания к патенту Российской Федерации №2083236, МПК6 A61N 1/04, А61Н 39/00, публ. 19970 г.известно электродное устройство, используемое в медицинской технике в комплекте с электростимулятором для нефармакологического лечения широкого класса диэнцефальных расстройств. Оно представляет собой каркас, состоящий из трех электропроводных упругих дуг, соединенных между собой с помощью шарнирных элементов, каждая из дуг состоит из двух половинок, соединенных между собой в средней части диэлектрическим элементом, на каждой из половин расположено по одному электроду, концы электропроводных упругих дуг выполнены в виде электрических контактов.
Это электродное устройство предназначено для снятия болевого синдрома при заболеваниях височно-нижнечелюстного сустава, т.е. является узко специализируемым.
Электродное устройство для электростимуляции нервно-мышечного аппарата, защищенное патентом Российской Федерации №2124344, МПК6 А61Н 39/00, А61В 5/05,
публ. 1999 г., предназначенное для восстановительного лечения при травматических повреждениях в условиях нарушенной иннервации, содержит неподвижный электрод, выполненный в виде электропроводной пластины, и подвижный электрод. Подвижный электрод выполнен двухслойным, причем один слой изготовлен из эластичного электропроводного материала, а второй слой - из электроизоляционного эластичного материала и снабжен элементами крепления к ладони оператора. За счет крепления электродного устройства на руке оператора обеспечивается пальпаторный контроль эффективности электростимуляции. Недостаток такого электродного устройства - оно непригодно для использования с электронейроадаптивными стимуляторами из-за отсутствия фиксации расстояния между пассивным и активным электродами.
В качестве прототипа принято электродное устройство, охраняемое пунктом 13 формулы изобретения по патенту Российской Федерации №2262957, МПК7 А61В 1/36, 1/04, публ. 2005 г. Это электродное устройство содержит разъем для подключения электронейроадаптивного стимулятора, токоподводящие проводники и электроды, а также эластичную подложку с закрепленными на ней контактными гнездами для подключения электродов, каждый контакт разъема для подключения электронейроадаптивного стимулятора токоподводящим проводником соединен с соответствующим ему контактным гнездом, а электроды и контактные гнезда для их подключения расположены на обратных сторонах эластичной подложки. Использование такого электродного устройства требует наличие на электронейроадаптивном стимуляторе разъема с количеством контактов, равном количеству электродов, что ограничивает возможности миниатюризации электронейроадаптивного стимулятора и адаптации электродного устройства к конфигурации участка тела, выбранного для электростимулирующего воздействия.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого электродного устройства, обеспечение адаптации конфигурации электродного устройства к конфигурации участка тела, выбранного для электростимулирующего воздействия.
Указанный технический результат достигается тем, что в электродном устройстве, содержащем два и более электродов для электростимулирующего воздействия, каждый электрод размещен на электродном модуле, содержащем микроконтроллер и два электронных ключа, входы управления которых подключены к выходам микроконтроллера, сигнальный вход первого электронного ключа соединен с входом электродного модуля «сигнал воздействия», сигнальный вход второго электронного ключа соединен с входом электродного модуля «корпус», при этом электродные модули объединены в двух координатную матрицу и соседние модули соединены друг с другом разъемным соединением, включающим двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации, шину сигнала воздействия и две
шины питания, выходы электродных ключей объединены и подключены к электроду, размещенному на электродном модуле.
Электродный модуль для заявляемого электродного устройства является самостоятельным обектом защиты в качестве полезной модели.
Заявляемый электродный модуль содержит закрепленные на подложке электрод, микроконтроллер и два электронных ключа, входы управления которых подключены к микроконтроллеру, и четыре, ортогонально расположенные относительно центра подложки, разъема, в каждом из которых имеются два элемента для подключения к двухпроводному интерфейсу передачи команд информационных данных, один элемент для подключения к шине эстафеты адресации, один элемент для подключения шине сигнала воздействия и два элемента для подключения к шинам питания, при это элементы для подключения к двухпроводного интерфейса передачи команд и информационных данных соединены друг с другом и первым входом микроконтроллера, элементы для подключения к шине сигнала воздействия соединены друг с другом и с сигнальным входом первого электронного ключа, элементы для подключения к шине эстафеты адресации соединены каждый с отдельным входом микроконтроллера, элементы для подключения к шинам питания соединены друг с другом и соответствующими клеммами питания микроконтроллера, сигнальный вход второго электронного ключа соединен с корпусом микроконтроллера.
По мнению авторов предложенные технические решения соответствуют критерию патентоспособности «новизна», так как проведенные патентные исследования показали отсутствие источников информации, из которых были бы известны технические решения с заявленными совокупностями существенных признаков. В материалах настоящей заявки содержится достаточно сведений для осуществления заявленных технических решений, поэтому заявленные технические решения соответствуют критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезные модели поясняются чертежами. На фиг.1 показана блочная схема первого варианта заявляемого электронейроадаптивного стимулятора, на фиг.2 - блочная схема второго варианта заявляемого электронейроадаптивного стимулятора, на фиг.3 - структурная схема электродного устройства, на фиг.4 - функциональная схема электродного модуля, на фиг.5 приведен пример реализации ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности, на фиг.6 показан пример реализации электронных ключей электродного модуля на герконах.
На фиг.1...4 цифрами и буквами обозначены:
1 - управляющий микроконтроллер;
2 - источник питания;
3 - индикаторное устройство;
4 - панель управления;
5 - ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности;
6 - электродное устройство;
7 - разъемное соединение;
8 - демпфирующий элемент;
9 - второй микроконтроллер;
10 - второй источник питания;
11 - первый приемопередатчик;
12-1 - первое антенное устройство;
12-2 - второе антенное устройство;
13 - второй приемопередатчик;
14 - электродный модуль;
15 - микроконтроллер электродного модуля;
16 - первый электронный ключ;
17 - второй электронный ключ;
18 - электрод;
АП - аппаратный прибор;
А - шина эстафеты адресации;
П/И - двухпроводной интерфейс передачи команд и информационных данных;
С/В - шина сигнала воздействия;
«U», «0» - шины питания.
Электронейроадаптивный стимулятор первый вариант (фиг.1) содержит управляющий микроконтроллер 1, источник питания 2, индикаторное устройство 3, панель управления 4, ключевой каскад 5 с двухсекционной катушкой индуктивности и электродное устройство 6, подключенное к аппаратному прибору электронейроадаптивного стимулятора разъемным соединением 7, включающим двухпроводной интерфейс П/И передачи команд и информационных данных, шину А эстафеты адресации, шину С/В сигнала воздействия и две шины «U» и «0» питания. В понятие аппаратный прибор (АП) включены все структурные элементы электронейроадаптивного стимулятора, исключая электродное устройство 6 и разъемное соединение 7. Управляющий микроконтроллер 1 соединен первым портом с индикаторным устройством 3, вторым портом с выходом панели управления 4, сигнальным выходом с входом ключевого каскада 5, сигнальным входом через демпфирующий элемент 8, например, резистивный делитель, с выходом ключевого каскада 5, последовательным портом с двухпроводным интерфейсом П/И передачи команд и информационных данных разъемного соединения 7 и последовательным портом с шиной А эстафеты адресации соединения 7. Источник питания 2 подключен к цепям питания управляющего микроконтроллера 1, индикаторного устройства 3, панели управления 4, ключевого каскада 5 и к шинам питания «U» и «0» разъемного соединения
7. Индикаторное устройство 3 включает, как минимум, графический дисплей на органических светодиодах OLED и предназначено для отображения меню установок настройки электронейроадаптивного стимулятора, режимов воздействия, результатов проведения лечебных процедур, реакции организма на воздействие, состояния источника питания, а также справочных сведений, включающих список нозологических форм, список заболеваний для каждой нозологической формы, набор рисунков, указывающих зоны для воздействия и конфигурацию электродного устройства. Индикаторное устройство 3 может содержать световые индикаторы, обеспечивающие дополнительный контроль процессов воздействия, и звуковой индикатор для контроля процессов воздействия плохо видящими. Панель управления 4 предназначена для выбора режима работы через меню и управления уровнем энергии в ручном режиме и может быть реализовано с использованием многофункциональных сенсорных органов управления. Управление работой осуществляется через управляющий микроконтроллер 1. Встроенная интерактивная справка с пояснительными рисунками позволяет быстро и точно определять необходимые зоны для воздействия. Операционная система позволяет одновременно проводить процедуру лечения и просматривать интерактивную справку. Программное обеспечение управляющего микроконтроллера 1 позволяет автоматически управлять стимуляцией при длительном воздействии и реализовать все режимы воздействия. Так же программно реализованы таймер воздействия на зону, таймер всей процедуры, таймер ресурса аппарата. Панель управления 4 обеспечивает управление работой электронейроадаптивного стимулятора через меню, отображаемое на дисплее индикаторного устройства 3. Меню включает общие и типичные наблюдения и объяснения, которые помогают начинающим пользователям разобраться в обозначениях дисплея индикаторного устройства 3 и научиться с ним работать, проводить предварительный анализ обрабатываемой зоны, определять время воздействия, выбирать оптимальный уровень энергии воздействующего сигнала, управлять длительностью лечебных процедур, настраивать язык меню и т.п.
Второй вариант заявляемого электронейроадаптивного стимулятора (фиг.2) содержит первый источник питания 2, управляющий микроконтроллер 1, подключенные к управляющему микроконтроллеру 1 индикаторное устройство 3 и панель управления 4, ключевой каскад 5, электродное устройство 6, разъемное соединение 7, второй микроконтроллер 9, второй источник питания 10 и радиоканал, содержащий первый приемопередатчик 11, первое антенное устройство 12-1, второе антенное устройство 12-2 и второй приемопередатчик 13. Радиоканал включен между портами двухпроводного интерфейса П/И передачи команд и информационных данных управляющего микроконтроллера 1 и второго микроконтроллера 9. Электродное устройство 6 соединено через разъемное соединение 7 двухпроводным интерфейсом П/И передачи команд и информационных данных с первым последовательным портом второго микроконтроллера
9, шиной А эстафеты адресации со вторым последовательным портом второго микроконтроллера 9, шиной С/В сигнала воздействия с выходом ключевого каскада 5 и через демпфирующий элемент 8, например, резистивный делитель, с сигнальным входом второго микроконтроллера 9 и шинами «U» и «0» с первым источником питания 2. Вход ключевого каскада 5 соединен с выходом второго микроконтроллера 9. Первый источник питания 2 подключен к цепям питания второго микроконтроллера 9, второго приемопередатчика 13 и ключевого каскада 5. Второй источник питания 10 подключен к цепям питания управляющего микроконтроллера 1, индикаторного устройства 3, панели управления 4, и первого приемопередатчика 11. Назначение управляющего микроконтроллера 1, индикаторного устройства 3, панели управления 4 и ключевого каскада 5 такие же как и первом варианте электронейроадаптивного стимулятора. Радиоканал, включающий приемопередатчики 11 и 13 с антенными устройствами 12-1 и 12-2, обеспечивает обмен командами и информационными данными между микроконтроллерами 1 и 9. Ключевой каскад 5 (фиг.5) в первом и втором вариантах электронейроадаптивного стимулятора двухсекционную катушку индуктивности L, секции которой «|» и «||» включены согласно, точка соединения секций двухсекционной катушки индуктивности соединена с первым полюсом источника питания 2, второй конец секции «|» с меньшим количеством витков через ключевой усилитель, включающий, например, полупроводниковый триод Т и демпфирующий диод Д, соединен со вторым полюсом источника питания 2, второй конец секции «||» с большим количеством витков соединен с шиной С/В сигнала воздействия разъемного соединения 7 и через демпфирующий элемент 8 с входом микроконтроллера 1 в первом варианте электронейроадаптивного стимулятора или входом микроконтроллера 9 во втором варианте, вход ключевого усилителя соединен с выходом микроконтроллера 1 или 9. Двухсекционная катушка индуктивности имеет индуктивность 0,1...2,0 Гн, отношение количества витков секции «|» с меньшим количеством витков к суммарному количеству витков равно 0,05...0,3, а добротность катушки индуктивности превышает 100.
Заявленные варианты электронейроадаптивного стимулятора являются средством реализации современной технологии высокоэффективного не медикаментозного восстановления здоровья человека, получившей название «СКЭНАР» самоконтролируемая электронейроадаптивная регуляция. Характерной особенностью работы электронейростимулятора является то, что стимулирующее воздействие осуществляется электрическими колебаниями, возникающими в резонансном контуре, образованном индуктивностью секции «||» с большим количеством витков двухсекционной катушки индуктивности L и емкостной составляющей импеданса межэлектродной ткани между активным и пассивным электродами, при это энергия стимула задается длительностью управляющего сигнала, отпирающего ключевой каскад 5 - временем насыщения электромагнитной энергией катушки индуктивности L путем
пропускания тока через секцию «|» с меньшим количеством витков. Активная составляющая импеданса межэлектродной ткани влияет на добротность контура и сказывается на скорости затухания колебаний в резонансном контуре. Меняющаяся в процессе электростимуляции емкостная составляющая импеданса влияет на частоту этих колебаний. Скорость изменения емкостной составляющей импеданса отражает реакцию организма на электростимулирующее воздействие. Скорость изменения емкостной составляющей вычисляется в микроконтроллере 1 по изменению длительности первой полуволны колебаний электростимулирующего сигнала на выходе ключевого каскада 5. Нулевая скорость изменения импеданса свидетельствует об отсутствии реакции организма и необходимости окончания электростимуляции. Электронейроадаптивные стимуляторы предназначены для профилактики заболеваний и повышения резервных возможностей организма. Обеспечивают сопротивляемость заболеваниям и вредным воздействиям окружающей среды. Воздействие осуществляется короткоимпульсными сигналами при контакте электродов 18 с кожными покровами. Параметры сигнала воздействия и продолжительность процедуры устанавливаются автоматически.
При контакте электродов электродного устройства электронейроадаптивный стимулятор автоматически переходит в тот режим воздействия, который наиболее подходит организму в данный момент (автоматически выбираются электроды, подключаемые к шине С/В, и электроды, подключаемые к шине «0», автоматически устанавливается уровень энергии воздействующего сигнала, определяемый длительностью импульса на входе ключевого каскада 5 и их количеством). Это очень удобно, когда требуется оказать срочную помощь - при болях, кровотечениях, отеках, шоковых состояниях, сердечных приступах и т.п. Затем режим можно менять. По команде от микроконтроллера 1 под управлением программы, хранящейся в его памяти, на дисплее индикаторного устройства 3 отображается меню. Пациент или врач с помощью органов панели управления 4, используя операнды меню находит зону для воздействия по показаниям экспресс-анализа, определяет приоритеты участков зоны воздействия, среди участков с наивысшим приоритетом находит участок с наибольшей степенью активности выбирает режим воздействия и начинает процедуру электростимуляции. На дисплее индикаторного устройства 3 в графическом и цифровом виде отображает основные режимы работы, энергия воздействия, состояние зоны воздействия, ее активность во время процедуры и степень изменения, точный ход выполнения дозы воздействия, время воздействия на отдельную зону и полное время процедуры, а также состояние источника питания 2. Это позволяет оценить правильность выбора зоны воздействия, выполнение полной дозы, включение динамической адаптации и надежность контакта с кожей. Электростимуляция выбранного участка зоны воздействия прекращается автоматически, как только организм перестанет реагировать на воздействие и на выходе ключевого каскада 5 длительность первой полуволны
перестанет изменяться. Наличие индикаторного устройства 3, выполненного с дисплеем на органических светоизлучающих полупроводниках по технологии TFT OLED, позволяет потребителю конкретизировать диагностические признаки и выбрать близкий к оптимальному режим электростимуляции, оперативно и объективно контролировать результаты лечения
Основные блоки и узлы в программе микроконтроллера 1 для управления электронейроадаптивным стимулятором, выводимые на дисплей индикаторного устройства 3.
Блок биопаспорт - позволяет при первом прикосновении изначально автоматически настроить электронейроадаптивный стимулятор индивидуально на того пациента, которому проводится процедура. Дополнительно это прекрасная возможность получить высокий эффект воздействия при самопомощи.
Блок динамической адаптации - позволяет управлять стимуляцией при длительном воздействии, регулируя воздействие и паузы между воздействиями по обратной связи. Включается автоматически.
Блок профессионал - специализирует настройки электронейроадаптивного стимулятора на профессиональное применение. Во время процедур в память микроконтроллера 1 записывается статистическая информация «стиля работы» пользователя, запоминая, на каких зонах чаще всего производится воздействие. Различают 4 основные зоны применения электронейроадаптивного стимулятора: периферийная зона, область живота и грудной клетки спереди, область спины и область лица. Отдельная настройка - для восстановления здоровья детей от 0 до 1-2 лет. На основе этой информации подстраиваются внутренние функции электронейроадаптивного стимулятора.
Возрастной корректор - корректирует начальную настройку электронейроадаптивного стимулятора по «возрастному цензу» - скоростным интегрированным характеристикам реакции на воздействие. Автоматически обеспечивает корректировку дозы воздействия в соответствие с возрастом пациента - большую дозу для взрослых, и меньшую дозу - для детей.
Модуль скоропомощного эффекта - формирует дополнительный скоропомощной пакет импульсов для воздействия в области с расширенной капиллярной сеткой. Позволяет ускорить снятие отечности и увеличить скорость регенерации тканей. Модуль активизируется одновременно с включением электронейроадаптивного стимулятора, при соприкосновении электродов с кожей, и выключается автоматически.
Корректор старения - отслеживает и корректирует расстройку цепей управления и воздействия электронейроадаптивного стимулятора, связанную со старением радиоэлементов, что позволяет сохранять его эффективность в процессе длительной эксплуатации.
Контроллер надежности - обеспечивает кратковременную защиту электронейроадаптивного стимулятора от возможных перегрузок, коротких замыканий электродов, неправильной установки элементов питания и др.
Электродное устройство 6 (фиг.3) содержит несколько (два и более) электродов 18 для электростимулирующего воздействия. Каждый электрод 18 размещен на электродном модуле 14, содержащем микроконтроллер 15 и два электронных ключа 16 и 17, входы управления которых подключены к выходам микроконтроллера 15, сигнальный вход первого электронного ключа 16 соединен с элементом разъема для подключения к шине С/В сигнала воздействия электродного модуля 14, сигнальный вход второго электронного ключа 17 соединен с элементом разъема для подключения к шине «0» питания электродного модуля 14. Электродные модули 14 объединены в двухкоординатную матрицу, при этом соседние модули 14 соединены друг с другом разъемным соединением 7, включающим двухпроводный интерфейс П/С передачи команд и информационных данных, шину А эстафеты адресации, шину С/В сигнала воздействия и две шины питания «U» и «0», выходы электродных ключей 16 и 17 объединены и подключены к электроду 18, размещенному на электродном модуле 14.
Электродный модуль 14 (фиг.4) содержит закрепленные на подложке электрод 18, микроконтроллер 15 и два электронных ключа 16 и 17, входы управления которых подключены к микроконтроллеру 15, и четыре, ортогонально расположенные относительно центра подложки, разъема, в каждом из которых имеются два элемента для подключения к двухпроводному интерфейсу П/И передачи команд информационных данных, один элемент для подключения к шине А эстафеты адресации, один элемент для подключения шине С/В сигнала воздействия и два элемента для подключения к шинам «U» и «0» питания, при этом элементы для подключения к двухпроводному интерфейсу П/С передачи команд и информационных данных соединены друг с другом и 1-м входом микроконтроллера 15, элементы для подключения к шине С/В сигнала воздействия соединены друг с другом и с сигнальным входом первого электронного ключа 16, элементы для подключения к шине А эстафеты адресации соединены каждый с отдельным входом микроконтроллера 15, элементы для подключения к шинам «U» и «0» питания соединены друг с другом и соответствующими клеммами питания микроконтроллера 15, сигнальный вход второго электронного ключа 17 соединен с шиной «0» питания.
Пример реализации электронных ключей 16 и 17 на микроэлектронном реле PVT322A приведен на фиг.6. При подаче управляющего сигнала на вход электронного ключа 16 электрод 18 включается в режим активного электрода. При подаче управляющего сигнала на вход электронного ключа 17 электрод 18 включается в режим пассивного электрода. При отсутствии управляющих сигналов на входах электронных ключей 16 и 17 электрод 18 исключен из электростимулирующего воздействия.
Заявленные электронейроадаптивные стимуляторы в сравнении с известными отличаются тем, что электродное устройство 6 состоит из собираемых в двухкоординатную матрицу одинаковых электродных модулей 14, что позволяет благодаря автоматизации адресации в процессе одного сеанса лечения приспосабливать конфигурацию электродного устройства 6 к конфигурации каждой из зон воздействия. На фиг.4 просматривается алгоритм адресации (присвоения электродному модулю 14 номера в электродном устройстве). Номер электродного модуля 14 указан в скобках. Электродному модулю 14 подключенному через разъемное соединение 7 к аппаратному прибору (АП) автоматически присваивается номер 00, далее для каждого электродного модуля 14, подключаемого по оси «+Х» номер увеличивается на единицу в младшем разряде (0,1; 0,2; и т.п.), подключаемого по оси «+Y» увеличивается на единицу в старшем разряде (1,0; 2,0; и т.п.), при подключении по оси «-X» номер уменьшается на единицу в младшем разряде (1,-1; 1,-2; и т.п.), при подключении по оси «-Y» номер уменьшается на единицу в старшем разряде (-1,0; -2,0; и т.п.). Осуществляется такая нумерация следующим образом. Шина А эстафеты адресации подключена к однобитовому двунаправленному порту микроконтроллера 15. В изначальном состоянии у всех электродных модулей этот порт в состоянии приема. Когда от управляющего микроконтроллера 1 на шине А выставляется 1 и по двухпроводному интерфейсу П/И идет команда принять сигнал по шине А, первый электродный модуль 14 присваивает себе номер 00 и дальше по очереди посылает 1 на остальные три элемента для подключения к шинам А. Каждый из микроконтроллеров 15 соседних электродных модулей 14 получает соответствующие адреса. Как только все микроконтроллеры 15 получат адресацию по двухпроводному интерфейсу П/С в управляющий микроконтроллер 1 поступают адреса всех задействованных электродных модулей 14. Так как электронные модули объединены в двухкоординатную матрицу, визуализация построенной сети электродных модулей на дисплее индикаторного устройства 3 не представляет трудностей и автоматически обновляется при изменении конфигурации электродного устройства.
Наличие в электронейроадаптивном стимуляторе радиоканала во втором варианте позволяет намного облегчить труд лечащего врача, так как появляется возможность контроля процедуру лечения нескольких пациентов с одного рабочего места с управлением по радиоканалу. Радиоканал может быть реализован на основе модулей Bluetooth или ZigBee. В качестве микроконтроллеров используются процессоры STR910FM32X6.
Источник питания - два элемента ААА.
1. Электронейроадаптивный стимулятор, содержащий источник питания, электродное устройство, блок формирования запускающих импульсов, включающий управляющий микроконтроллер и подключенные к нему индикаторное устройство и панель управления, и ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, вход которого подключен к выходу управляющего микроконтроллера, а выход через демпфирующий элемент к сигнальному входу управляющего микроконтроллера, отличающийся тем, что электродное устройство состоит из электродных модулей, один из которых разъемным соединением соединен последовательным двухпроводным интерфейсом передачи команд и информационных данных и шиной эстафеты адресации с управляющим микроконтроллером, шиной сигнала воздействия с ключевым каскадом с двухсекционной катушкой индуктивности и двумя шинами питания с источником питания, а другие разъемными соединениями объединены в двухкоординатную матрицу, при этом разъемное соединение между электродными модулями включает двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации, шину сигнала воздействия и две шины питания.
2. Электронейроадаптивный стимулятор, содержащий первый источник питания, электродное устройство, управляющий микроконтроллер, подключенные к управляющему микроконтроллеру индикаторное устройство и панель управления, и ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй источник питания, второй микроконтроллер и радиоканал, содержащий первый и второй приемопередатчики с первым и вторым антенными устройствами, включенный между последовательными двухпроводными интерфейсами управляющего и второго микроконтроллеров, ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности входом подключен к выходу второго микроконтроллера, а выходом через демпфирующий элемент к сигнальному входу второго микроконтроллера, первый источник питания соединен с цепями питания управляющего микроконтроллера, индикаторного устройства, панели управления и первого приемопередатчика, второй источник питания соединен с цепями питания второго микроконтроллера, второго приемопередатчика, ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности, электродное устройство состоит из электродных модулей, один из которых разъемным соединением соединен последовательным двухпроводным интерфейсом передачи команд и информационных данных и шиной эстафеты адресации со вторым микроконтроллером, шиной сигнала воздействия с выходом ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности и двумя шинами питания со вторым источником питания, а другие разъемными соединениями объединены в двухкоординатную матрицу, при этом разъемное соединение между электродными модулями включает двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину сигнала воздействия, шину эстафеты адресации и две шины питания.
3. Электронейроадаптивный стимулятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности содержит двухсекционную катушку индуктивности, секции которой включены согласно, точка соединения секций двухсекционной высокодобротной катушки индуктивности соединена с первым полюсом источника питания, второй конец секции с меньшим количеством витков через ключевой усилитель, включающий, например, полупроводниковый триод и демпфирующий диод, соединен со вторым полюсом источника питания, второй конец секции с большим количеством витков соединен через демпфирующий элемент с входом микроконтроллера, вход ключевого усилителя соединен с выходом микроконтроллера, при этом двухсекционная катушка индуктивности имеет индуктивность 0,1-2,0 Гн, отношение количества витков секции с меньшим количеством витков к суммарному количеству витков равно 0,05-0,3, а добротность катушки индуктивности превышает 100.
4. Электродное устройство, содержащее несколько (два и более) электродов для электростимулирующего воздействия, отличающееся тем, что каждый электрод размещен на электродном модуле, содержащем микроконтроллер и два электронных ключа, входы управления которых подключены к выходам микроконтроллера, сигнальный вход первого электронного ключа соединен с входом электродного модуля «сигнал воздействия», сигнальный вход второго электронного ключа соединен с входом электродного модуля «корпус», при этом электродные модули объединены в двухкоординатную матрицу и соседние модули соединены друг с другом разъемным соединением, включающим двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации, шину сигнала воздействия и две шины питания, выходы электродных ключей объединены и подключены к электроду, размещенному на электродном модуле.
5. Электродный модуль, содержащий закрепленный на подложке электрод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит микроконтроллер и два электронных ключа, входы управления которых подключены к микроконтроллеру, и четыре, ортогонально расположенные относительно центра подложки, разъема, в каждом из которых имеются два элемента для подключения к двухпроводному интерфейсу передачи команд информационных данных, один элемент для подключения к шине эстафеты адресации, один элемент для подключения к шине сигнала воздействия и два элемента для подключения к шинам питания, при этом элементы для подключения к двухпроводному интерфейсу передачи команд и информационных данных соединены друг с другом и 1-м входом микроконтроллера, элементы для подключения к шине сигнала воздействия соединены друг с другом и с сигнальным входом первого электронного ключа, элементы для подключения к шине эстафеты адресации соединены каждый с отдельным входом микроконтроллера, элементы для подключения к шинам питания соединены друг с другом и соответствующими клеммами питания микроконтроллера, сигнальный вход второго электронного ключа соединен с корпусом микроконтроллера.
