УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЗГОВОЙ АКТИВНОСТИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к физиотерапии, а более конкретно к устройствам, используемым для регулирования мозговой активности человека с целью активизации его интеллекта.
Известно (см. Анна Вайз, «Вдохновение по заказу», перевод с англ., Минск, ООО «Попурри», 1998 г., стр. 10), что мозг человека постоянно испускает электрические импульсы, называемые волнами мозговой активности. По частоте волны мозговой активности включают в себя альфа, бета, тета и дельта частоты. Комбинация этих волн и определяет то состояние, в котором находится интеллект. Установлено (см. там же, стр. 20), что активное состояние интеллекта - это такое состояние, когда человек одновременно производит альфа-, бета-, тета- и дельта-частоты в нужных пропорциях. В этом состоянии человек обладает обостренным восприятием, творческим вдохновением, а также находится в состоянии легкого расслабления и готовности к сознательному мышлению. В активном состоянии интеллект человека работает более быстро, точно и эффективно, чем в других обычных состояниях. Мыслительный процесс протекает гладко, без помех и торможений. В целом (см. там же, стр. 8), «эффективность интеллекта определяется способностью в любой момент по желанию входить в то состояние сознания, которое наиболее подходит для сложившихся обстоятельств».
Известен аналог - изобретение «Транскраниальный стимулятор» по патенту РФ №2003360, включающее в себя батарею питания, импульсный регулятор напряжения, преобразователь напряжения с принудительным возбуждением, задающий генератор периодических импульсов стимуляции, выходной формирующий каскад и электроды. Стимулятор позволяет выдавать на электроды периодические прямоугольные симметричные импульсы тока с постоянным соотношением между его постоянной и переменной составляющими с фронтом 1 микросекунда, частотой 500 герц и постоянной скважностью, равной 4, и предназначен для использования в медицинских целях для электростимуляции подкорковых структур головного мозга при лечении патологических состояний центральной нервной системы, арахноидитов головного мозга, неврозов, мигреней и др.
Недостатком аналога - транскраниального стимулятора по патенту РФ №2003360 является узкая область его назначения, вызванная тем, что устройство может производить только периодические прямоугольные импульсы тока одной частоты линейчатого спектра и не может производить электрические сигналы тока комбинированного, спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью активизации его интеллекта.
Признаками аналога - изобретения по патенту РФ №2003360, которые совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются источник (батарея) питания и электроды.
Так же известен аналог - изобретение по патенту РФ №2159639 «Способ транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга и устройство для его осуществления». Устройство по этому изобретению включает в себя последовательно соединенные генератор периодических импульсов, блок фильтрации, преобразователь напряжение - ток, измеритель тока, блок защиты и электроды стимуляции. Кроме того, в устройство включены блок управления, блок клавиатуры, блок музыкально-речевого воздействия, блок энергонезависимой памяти, блок индикаторов, блок испытательных сигналов, датчики биологической обратной связи и усилитель-преобразователь. Это устройство позволяет создавать периодические электрические прямоугольные импульсы с длительностью фронта и среза не более 20 микросекунд, следующих с периодом 12,9±0,4 миллисекунд при скважности 3,2-3,7. Устройство предназначено для использования в медицинских целях и позволяет при контактном импульсном воздействии в течение 15-40 минут на область лба и сосцевидных отростков черепа пациента создаваемыми периодическими импульсами электрического тока блокировать боль, нормализовать кровяное давление, стимулировать процессы заживления поврежденных тканей, повышать иммунитет, купировать абстинентные синдромы.
Недостатком аналога - транскраниального стимулятора по патенту РФ №2159639 является узкая область его назначения, вызванная тем, что устройство может производить только периодические прямоугольные импульсы тока со специфическими параметрами линейчатого спектра и не может производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью активизации его интеллекта.
Признаки аналога - изобретения по патенту РФ №2159639, которые совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели, это источник питания, измеритель тока, блок защиты и электроды.
Кроме того, известен аналог - изобретение «Устройство и способ для увеличения амплитуды волн Р300 в человеческом мозге» по патенту США №5342410. Устройство по этому изобретению включает в себя источник питания, генератор периодических импульсов, измеритель тока, таймер, переключатели, регулятор частоты выходного сигнала, регулятор ширины импульса, регулятор временной задержки импульса, регулятор напряжения и силы тока, а так же электроды.
Устройство позволяет производить периодические электрические импульсы, имеющие форму волны с амплитудой тока в диапазоне от 0,1 до 400 миллиампер, напряжением приблизительно от 40 до 60 вольт, частотой от 0,1 до 400 герц и шириной сигнала примерно от 0,2 до 2 миллисекунд в 20%-ом рабочем цикле. Этими периодическими электрическими импульсами воздействуют на мозг человека в течение, по крайней мере, от 20 минут до 2-х часов. В результате снижается тяга человека к алкоголю и наркотикам, уменьшается беспокойство, бессонница и депрессия.
Недостатком наиболее близкого аналога - устройства по патенту США №5342410, принимаемого нами за прототип, также является узкая область его применения из-за того, что устройство может производить только периодические импульсы тока линейчатого спектра со специфическими параметрами и не может производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью активизации его интеллекта.
Признаками аналога - устройства по патенту США №5342410, которые совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются источник питания, регулятор силы тока, измеритель тока и электроды.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства, обеспечивающего возможность производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью активизации его интеллекта.
Поставленная задача решена заявляемым в качестве полезной модели устройством для регулирования мозговой активности. Устройство включает в себя последовательно соединенные между собой источник питания, генератор электрических сигналов тока комбинированного спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, блок управления, измеритель электрического тока, блок защиты и электроды стимуляции.
Техническим результатом, обеспечиваемым предлагаемым устройством для регулирования мозговой активности, является возможность производить регулируемыми токами допустимой силы при допустимом напряжении электрические сигналы тока комбинированного спектра, в диапазоне частот до 200±10,0 герц, аналогичных частотам, производимых мозгом человека в состоянии активного интеллекта.
Основным существенным признаком, отличающим предлагаемое устройство от наиболее близкого аналога, является генератор, способный производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, в диапазоне частот до 200±10,0 герц, аналогичных частотам, производимых мозгом человека, и включает в себя дельта-частоты (в диапазоне от 0 до 4±0,5 герц), тета-частоты (в диапазоне от 4±0,5 до 8±0,5 герц), альфа-частоты (в диапазоне от 8±0,5 до 14±0,5 герц), бета-частоты (в диапазоне от 14±0,5 до 38±5,0 герц) и гамма-частоты (в диапазоне от 38±5,0 до 200±10,0 герц).
Опытным путем установлено, что для упрощения регулирования амплитудные максимумы силы тока для всех вышеуказанных диапазонов частот могут быть равны друг другу, не превышая при этом 36 миллиампер.
Соответствующая этому варианту форма электрического сигнала приведена на фиг. 1. По оси ординат - амплитуда силы тока (мА) в линейном масштабе, по оси абсцисс - частота (Гц) в логарифмическом масштабе. Показаны дельта-частоты (δ), тета-частоты (θ), альфа-частоты (α), бета-частоты (β) и гамма-частоты (γ) с одинаковыми для всех частот амплитудными максимумами силы тока, не превышающими 36 миллиампер.
Техническим результатом, обеспечиваемым этим вариантом предлагаемого устройства для регулирования мозговой активности, является возможность производить в диапазоне до 200±10,0 герц электрические сигналы тока комбинированного спектра частот, аналогичного электромагнитному спектру частот человеческого мозга в состоянии активного интеллекта, с равными регулируемыми амплитудными максимумами силы тока для всех выше указанных частот, не превышающих при этом 36 миллиампер.
В то же время опытным путем установлено, что, как вариант, может быть предложена более эффективная форма распределения амплитудных максимумов силы тока. В соответствии с ней, последовательно амплитудные максимумы силы тока гамма, бета, тета, дельта, альфа частот должны быть меньше друг друга, а амплитудный максимум силы тока альфа-частот не должен превышать при этом 36 миллиампер.
Соответствующая этому варианту форма электрического сигнала комбинированного спектра приведена на фиг. 2. По оси ординат - амплитуда силы тока (мА) в линейном масштабе, по оси абсцисс - частота (Гц) в логарифмическом масштабе. Показаны дельта-частоты (δ), тета-частоты (θ), альфа-частоты (α), бета-частоты (β) и гамма-частоты (γ), у которых последовательно амплитудные максимумы силы тока гамма, бета, тета, дельта, альфа частот меньше друг друга, а амплитудный максимум силы тока альфа-частот не превышает 36 миллиампер.
Техническим результатом, обеспечиваемым вторым вариантом предлагаемого устройства для регулирования мозговой активности, является возможность производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, который состоит из комбинации частот в диапазоне от 0 до 200±10,0 герц, аналогичных частотам, производимых мозгом человека в состоянии активного интеллекта, при этом последовательно амплитудные максимумы силы тока гамма, бета, тета, дельта, альфа частот меньше друг друга, а амплитудный максимум силы тока альфа-частот не превышает 36 миллиампер.
Блок - схема устройства для регулирования мозговой активности приведена на фиг. 3. Устройство включает в себя последовательно соединенные между собой источник питания 1, генератор электрических сигналов тока комбинированного спектра 2, блок управления 3, измеритель электрического тока 4, блок защиты 5 и электроды стимуляции 6. А на фиг. 4 представлено фото частного варианта изготовления заявляемого устройства с указанием его основных элементов и приведены источники информации, подтверждающие известность таких элементов. В качестве источника питания 1 взят Ni-Mn аккумулятор фирмы Panasonic (http://panasonic.ru/products/eneloop/ni_mh_eneloop_pro.php). Он последовательно соединен с генератором электрических сигналов тока комбинированного спектра 2, выполненным на базе аудиоплеера Iriver T60SE (http://www.iriverrussia.com/catalog/player/30), с блоком управления 3, выполненным на базе стабилитрона BZT52C3VOS-7 (http://www.datasheetarchive.com/BZT52C3V0S-7-datasheet.html) и операционного усилителя OPA37GP (http://pdf.datasheetcatalog.eom/datasheet2/3/069or7iy3i4usq2hflishd1zxxpy.pdf), с измерителем тока 4, выполненным на базе осциллоскопа Personal Scope HPS10 Velleman Instruments (http://www.velleman.eu/images/tmp/HPS10%20TD%20V1.1.pdf), с блоком защиты 5, выполненным на базе операционного усилителя LM348 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm348-n.pdf), и с электродами 6. Конструктивно в представленном на фото частного случая реализации предлагаемого устройства источник питания 1, блок управления 3 и блок защиты 5 размещены в одном корпусе.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство работает следующим образом. Источник питания 1 позволяет генерировать электрические сигналы комбинированного спектра с токами малой силы до 36 миллиампер и низкого напряжения до 36 вольт. Генератор электрических сигналов тока комбинированного спектра 2 производит сигналы в диапазоне от 0 до 200±10,0 герц с частотами, аналогичными частотам, производимых мозгом человека, и включает в себя дельта, тэта, альфа, бета и гамма частоты. Блок управления 3 позволяет включать и выключать источник питания 1 и генератор 2 и устанавливать с помощью измерителя тока 4 силу тока для каждой из частот в соответствии с выбранным вариантом работы устройства. Блок защиты 5 позволяет обеспечивать безопасность использования устройства - отключает электроды 6 при превышении стимулирующим током его допустимого уровня, а также при возникновении неисправностей в электрической схеме устройства. Электроды стимуляции 6 размещают на коже любых участков тела пользователя для замыкания электрической цепи и обеспечения последующей передачи электрических сигналов к его мозгу.
Регулирование мозговой активности пользователя предлагаемым в качестве полезной модели устройством осуществляется при замыкании электрической цепи телом пользователя воздействием на мозг пользователя создаваемыми генератором электрическими сигналами тока комбинированного спектра в диапазоне частот от 0 до 200±10,0 герц, которые аналогичны частотам, производимых мозгом человека, включая дельта, тета, альфа, бета и гамма частоты, и регулированием амплитудных максимумов силы тока для вышеуказанных частот, не превышая при этом 36 миллиампер.
В результате воздействия на мозг пользователя создаваемыми устройством электрическими сигналами тока комбинированного спектра частот, аналогичных частотам головного мозга в состоянии его активного интеллекта, обеспечивается физиологичность электрических сигналов и мозг пользователя легко усваивает поступающие извне сигналы. В результате пользователь входит и находится в состоянии активного интеллекта за счет воздействия электрических сигналов тока комбинированного спектра на мозг пользователя по квазирезонансному механизму.
Опытным путем установлено, что время достижения пользователем состояния активного интеллекта после начала стимуляции составляет от нескольких секунд до 30 минут и зависит от состояния пользователя, его степени подготовленности и окружающей обстановки. Время достижения состояния активного интеллекта сокращается, а время его удержания после окончания электрической стимуляции увеличивается при психических усилиях самого пользователя по созданию им состояния активного интеллекта. Время удержания состояния активного интеллекта после окончания стимуляции так же составляет от нескольких секунд до 30 минут. Эффективность регулирования мозговой активности и достижения пользователем состояния активного интеллекта может оцениваться объективно по изменению электроэнцефалограммы (ЭЭГ) мозга электроэнцефалографом до начала сеанса воздействия, в течение всего сеанса и после его окончания согласно амплитудно-временным и амплитудно-частотным характеристикам мозговой активности. В качестве примера приведены соответствующие ЭЭГ, выполненные монополярным методом согласно стандартной системы размещения электродов на поверхности головы, рекомендованной Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии - «10-20%».
Для наглядности в условном виде приводятся ЭЭГ пользователя С. для левого и правого полушария головного мозга в отведениях F3-O1 (фиг. 5) и F4-O2 (фиг. 6) соответственно, выполненные до начала регулирования мозговой активности в виде диаграммы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), где по оси абсцисс - частота в герцах, по оси ординат - амплитуда в микровольтах. На фиг. 5 дельта диапазон частот обозначен цифрой 1, тэта диапазон - цифрой 2, альфа диапазон - цифрой 3, бета диапазон - цифрой 4, гамма диапазон - цифрой 5. На фиг. 6 дельта диапазон частот обозначен цифрой 6, тэта диапазон - цифрой 7, альфа диапазон - цифрой 8, бета диапазон - цифрой 9 и гамма диапазон - цифрой 10. При этом ЭЭГ пользователя С. на фиг. 5 и фиг. 6 характерна тем, что тэта диапазоны 2 и 7 меньше альфа диапазонов 3 и 8, которые меньше бета диапазонов 4 и 9, которые меньше дельта диапазонов 1 и 6. Поэтому состояние активного интеллекта у пользователя отсутствует.
Мозговая активность левого полушария в отведении F3-O1 на фиг. 7 и правого полушария в отведении F4-O2 на фиг. 8 пользователя С. отображает наличие активного интеллекта спустя 15 минут после подключения к нему предлагаемого устройства. На фиг. 7 дельта диапазон частот обозначен цифрой 11, тэта диапазон - цифрой 12, альфа диапазон - цифрой 13, бета диапазон - цифрой 14, гамма диапазон - цифрой 15. На фиг. 8 дельта диапазон частот обозначен цифрой 16, тэта диапазон - цифрой 17, альфа диапазон - цифрой 18, бета диапазон - цифрой 19 и гамма диапазон - цифрой 20.
При этом амплитуды силы тока бета диапазонов частот 14 и 19 меньше тэта диапазонов 12 и 17, которые меньше дельта диапазонов 11 и 16, которые, в свою очередь, меньше альфа диапазонов 13 и 18 для обоих полушарий. Готовность к сознательному мышлению (бета-частоты) и состояние легкого расслабления (альфа-частоты) наступают на 5-10 минуте, а состояния творческого озарения (тэта-частоты) и обостренного восприятия (дельта-частоты) появляются на 10-15 минуте от начала регулирования мозговой активности.
Мозговая активность левого полушария в отведении F3-O1 на фиг. 9 и правого полушария в отведении F4-O2 на фиг. 10 пользователя С. отображает наличие активного интеллекта спустя примерно 30 минут после отключения от него устройства. Состояние активного интеллекта сохраняется в зависимости от степени тренированности и особенностей организма. На фиг. 9 дельта диапазон частот обозначен цифрой 21, тэта диапазон - цифрой 22, альфа диапазон - цифрой 23, бета диапазон - цифрой 24, гамма диапазон - цифрой 25. На фиг. 10 дельта диапазон частот обозначен цифрой 26, тэта диапазон - цифрой 27, альфа диапазон - цифрой 28, бета диапазон - цифрой 29 и гамма диапазон - цифрой 30.
При этом амплитуды силы тока бета диапазонов частот 24 и 29 меньше тэта диапазонов 22 и 27, которые меньше дельта диапазонов 21 и 26, которые меньше альфа диапазонов 23 и 28 для обоих полушарий, что указывает на наличие активного интеллекта. Сохраняется готовность к сознательному мышлению (бета-частоты), состояние легкого расслабления (альфа-частоты), творческого озарения (тэта-частоты) и обостренного восприятия (дельта-частоты).
Изготовлено несколько предлагаемых в качестве полезной модели экспериментальных устройств для регулирования мозговой активности и проведена опытная проверка их практической применимости и эффективности.
Пользователи устройства до его применения испытывали значительные трудности в избранных ими сферах активной деятельности.
Пример 1. Пользователь А. 40 лет, теннисист (большой теннис). Проигрывал большинство значимых для него спортивных поединков.
После получения теоретических знаний и практических навыков по регулированию у себя мозговой активности применил в течение четырех недель по 1 часу в неделю устройство с целью приобретения и стабилизации активного состояния интеллекта во время игры в большой теннис. При этом амплитудные максимумы силы тока в области дельта, тета, альфа, бета и гамма частот были равны друг другу. Электроды размещались непосредственно на коже пользователя следующим образом: один электрод располагался в области верхней трети правой голени, а второй электрод располагался в области верхней трети левой голени. Пользователь непосредственно сам регулировал блоком управления величину силы тока, руководствуясь данными измерителя электрического тока.
В результате использования предлагаемой полезной модели пользователь по числу побед стал лидером в своей группе игроков.
Пример 2. Пользователь О. 17 лет, теннисистка (большой теннис).
Приступила к систематическим занятиям большим теннисом довольно поздно для своего возраста - с 12 лет. Не смотря на огромное трудолюбие и стремление к победе, два года напряженных тренировок не приносили ощутимых результатов.
В возрасте 14 лет получила теоретические знания и практические навыки по регулированию у себя мозговой активности. Применила устройство с целью приобретения и стабилизации активного состояния интеллекта во время игры в большой теннис. Электроды размещались непосредственно на коже пользователя в области нижней трети голеней. Пользователь сама регулировала блоком управления величину силы тока. При этом устанавливала амплитудные максимумы в диапазоне гамма-частот меньше амплитудного максимума в диапазоне бета-частот, который устанавливала меньше амплитудного максимума в диапазоне тета-частот, который устанавливала меньше амплитудного максимума в диапазоне дельта-частот, который устанавливала меньше амплитудного максимума в диапазоне альфа-частот соответственно. Время электрической стимуляции составляло по 1 часу через день в течение двух недель два раза в год на протяжении двух лет и семи месяцев.
При сравнении ЭЭГ, проводимой перед стимуляцией, во время стимуляции и спустя 30 минут после ее окончания имела стабильное состояние активного интеллекта. В итоге выполнила норму мастера спорта.
Пример 3. Пользователь А. 25 лет, студентка выпускного курса педагогического университета.
В связи с необходимостью учиться и работать одновременно репетитором имела низкую успеваемость по основным предметам в вузе, накопилась психологическая усталость, и у нее возникло намерение уйти в академический отпуск.
В течение года теоретически и практически занималась регулированием у себя мозговой активности. Применила устройство с целью приобретения и стабилизации активного состояния интеллекта во время учебы и работы репетитором. Стимуляция производилась электрическими комбинированными сигналами тока, причем амплитудные максимумы всех диапазонов частот были равны друг другу. Электроды размещались непосредственно на коже пользователя в области правого и левого плеча.
При сравнении данных ЭЭГ, проводимой перед стимуляцией, во время стимуляции и спустя 30 минут после ее окончания имела стабильное состояние активного интеллекта. В результате стимуляции значительно повысилась эффективность собственного обучения, академический отпуск не потребовался. Общая успеваемость ее учеников качественно улучшилась, что выразилось в получении высоких баллов по всем предметам.
Пример 4. Пользователь С. 40 лет, профессиональный флорист, продавец-консультант. При переводе на новое место работы испытывала творческий кризис в связи с тем, что покупатели редко приходили в магазин цветов, а составленные ею композиции не пользовались спросом.
Получила теоретические знания и практические навыки по регулированию у себя мозговой активности. Применила в течение шести месяцев по 2 часа 5 дней в неделю устройство с целью приобретения и стабилизации активного состояния интеллекта во время выполнения своих профессиональных обязанностей. Стимуляция производилась электрическими сигналами тока комбинированного спектра, причем амплитудные максимумы всех диапазонов частот были равны друг другу. Электроды размещались непосредственно на коже пользователя в области правого и левого предплечий.
При сравнении ЭЭГ, проводимой перед стимуляцией, во время стимуляции и спустя 30 минут после ее окончания имела стабильное состояние активного интеллекта. К моменту окончания курса электрической стимуляции увеличила прибыль магазина по продаже цветов на 27%.
Пример 5. Пользователь Н. 57 лет, профессиональный трейдер. Находился на грани банкротства в связи с тем, что проверенные ранее в работе торговые схемы не приносили прибыль, а составленные новые только увеличивали убытки.
Получил теоретические знания и практические навыки по регулированию у себя мозговой активности. Применил в течение двух месяцев по 1 часу в день устройство с целью приобретения и стабилизации активного состояния интеллекта во время работы на бирже. Электроды размещались непосредственно на коже пользователя следующим образом: один электрод располагался в области нижней трети правой голени, а второй электрод располагался в области нижней трети левой голени. Пользователь сам регулировал блоком управления величину силы тока. При этом устанавливал амплитудные максимумы в диапазоне гамма-частот меньше амплитудного максимума в диапазоне бета-частот, который устанавливал меньше амплитудного максимума в диапазоне тета-частот, который устанавливал меньше амплитудного максимума в диапазоне дельта-частот, который устанавливал меньше амплитудного максимума в диапазоне альфа-частот соответственно.
При применении электрической стимуляции объективно по данным ЭЭГ, проводимой перед стимуляцией, во время стимуляции и спустя 30 минут после ее окончания имел стабильную схему активного интеллекта. К моменту окончания двухмесячного курса электрической стимуляции повысил эффективность своей работы в 1,7 раза в денежном выражении.
Таким образом, практически подтверждено, что предлагаемое в качестве полезной модели устройство для регулирования мозговой активности позволяет пользователю регулировать собственную мозговую активность и входить в состояние активного интеллекта, сохранять его с использованием средств, которые можно применять в присутствии третьих лиц; в том числе во время публичных выступлений, занятий спортом и осуществлении других видов трудовой и особенно публичной деятельности. Опытная проверка, в том числе приведенные выше объективные данные, подтвердили возможность и целесообразность практической применимости и эффективность предлагаемого устройства для регулирования мозговой активности.