НАНОАМПЕРНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГОМЕОСТАЗА
NANOAMPERE APPARATUS FOR HOMEOSTASIS RECOVERY

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для восстановительного лечения и профилактики развития косметических дефектов, обусловленных физиологическим старением, заболеваниями и травмами периферической нервной системы, на фоне лечебного голодания, после ожогов и обморожений, после челюстно-лицевых операций и т.п.
В результате биологического старения, болезней, стрессов, неадекватных внешних физических и химических воздействий, мембраны клеток человека утрачивают одно из своих важнейших свойств - перестают вырабатывать биоэлектрические потенциалы. Это приводит к нарушениям постоянства - стабильности внутренней среды организма (гомеостаза), что, в свою очередь, способствует преждевременному старению и множеству различных болезней. Мембраны клеток устроены как конденсаторы или аккумуляторы, заряжаясь и разряжаясь, они вырабатывают биоэлектрические потенциалы. Нановеличины и сверхмалые величины гальванических токов, не нарушая и не изменяя состояние мягких тканей человека, легко проникают в организм, уменьшаясь при движение от первоначальных величин в тысячи раз и приближаясь по значениям к величинам биоэлектрических потенциалов мембран и, таким образом, заряжают и перезаряжают неработающие мембраны клеток, в результате чего клетки начинают полноценно функционировать и происходит быстрое восстановление постоянства внутренней среды в пораженных областях организма человека.
В разных вариантах существующих видов лечения широко используются воздействия слабыми электрическими токами и электромагнитными полями.
Известен электростимулятор АКСОН-2 биологически активных участков кожи (Мед. Лаб, Киев, 2006, medlab.ua), содержащий воздействующий стержневой активный электрод, подключенный к блоку питания и управления. Электростимулятор не обеспечивает достаточно эффективного воздействия при обработке всей поверхности кожи, имеющей различные состояния, и не позволяет в полном объеме реализовать назначенные процедуры.
Известен прибор для электропунктуры (SU 1800992, 1993), содержащий источник постоянного тока, генератор импульсов, регулятор и измеритель тока, связанный с электродами, переключатель, генератор псевдослучайной последовательности. Устройство позволяет избежать привыкания организма к создаваемому сигналу, что повышает эффективность электростимуляции, однако при этом не обеспечивается отслеживание изменения сопротивления кожи во время процедуры и адаптация по нему воздействующего тока.
Известно также устройство для контроля состояния функций организма (RU 7008, 1998), включающее положительный и отрицательный электроды, источник тока, блок управления, переключающий режимы работы и связанный обратной связью через ключевой блок с электродами. Устройство имеет высокую степень автоматизации и обеспечивает работу на микротоках не более 30 мкА. Однако устройство не позволяет реализовать дозированное корректирующее воздействие, а также не обеспечивает режим энергосбережения.
Известен адаптивный электростимулятор на основе мобильного телефона (RU 33012, 2003), рассмотренный в качестве прототипа, включающий источник питания, микропроцессор, связанный с жидкокристаллическим дисплеем, кнопками управления и звуковым индикатором, положительный и отрицательный электроды, блок анализа сигнала обратной связи, связанный с микропроцессором. Электростимулятор позволяет расширить функциональные возможности за счет управления параметрами диагностики и лечения, однако не имеет возможности индивидуального подбора параметров стимулирующего воздействия в нанодиапазоне токов.
Предлагаемое устройство не имеет вышеуказанных недостатков. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности воздействия на кожу и мышцы за счет обеспечения возможности непосредственного воздействия сверхслабыми электрическими токами нанодиазона на пациентов с различными физиологическими особенностями, с различным состоянием и сопротивлением кожи - на всех этапах проводимых сеансов.
Расширение функциональных возможностей достигается благодаря выполнению индивидуальных настроек с применением микропроцессора, оптимизация сеанса терапии достигается за счет учета эквивалентного текущего сопротивления участка тела пациента, между положительным и отрицательным электродами, а повышение эффективности работы устройства - за счет использования режима энергосбережения.
Для этого в наноамперном аппарате для восстановления гомеостаза, содержащем источник питания, микропроцессор, связанный с жидкокристаллическим дисплеем, кнопками управления и звуковым индикатором, блок анализа сигнала обратной связи, установленные в корпусе, и положительный и отрицательный электроды, источник питания подключен к повышающему конвертору, первый выход которого подключен к микропроцессору, второй через первый электронный ключ, связан с первым входом управляемого повышающего конвертора, третий через второй электронный ключ подключен к дисплею, второй вход управляемого повышающего конвертора связан с микропроцессором, а выход с блоком анализа сигнала обратной связи, подключенным выходом, через аналого-цифровой преобразователь и входом, через цифроаналоговый преобразователь к микропроцессору, дополнительно связанному также с первым и вторым электронными ключами и индикатором работоспособности и разряда источника питания, положительный и отрицательный электроды подключены к блоку анализа сигнала обратной связи, выполненному с возможностью генерирования токов с величинами от 0,05 нА до 40 мкА и напряжения от 0,1 мВ до 20 В.
Предпочтительно, чтобы индикатор работоспособности и разряда источника питания был выполнен в виде светодиода, а звуковой индикатор - в виде пьезоизлучателя.
Отрицательный электрод может быть закреплен на корпусе, снабженном элементом крепления на запястье, а положительный электрод выполнен выносным в виде ручки-карандаша либо положительный и отрицательный электроды выполнены в виде ручки с двумя наконечниками.
В других вариантах выполнения корпус может иметь форму стержня и снабжен наконечниками, на которых закреплены или установлены с возможностью выдвижения положительный и отрицательный электроды.
На чертеже приведена блок-схема аппарата.
Наноамперный аппарат для восстановления гомеостаза состоит из источника питания 1, микропроцессора 3, связанного с жидкокристаллическим дисплеем 4, кнопками управления 6 и звуковым индикатором 7, блока анализа сигнала обратной связи (управляемая аналоговая часть) 9, установленных в корпусе (не показан), положительного и отрицательного электродов 12. Источник питания 1 подключен к повышающему конвертору 2, первый выход которого подключен к микропроцессору 3, второй через первый электронный ключ S1 - связан с первым входом управляемого повышающего конвертора 5, третий через второй электронный ключ S2 - подключен к дисплею 4, второй вход управляемого повышающего конвертора 5 связан с микропроцессором 3, а выход - с блоком анализа сигнала обратной связи 9, подключенным выходом - через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (цепь сигнала обратной связи 11) - и входом - через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (цепь сигнала управления 10) - к микропроцессору 3. Дополнительно микропроцессор 3 связан также с первым и вторым электронными ключами S1, S2 и индикатором работоспособности и разряда источника питания 8, положительный и отрицательный электроды 12 подключены к блоку анализа сигнала обратной связи 9.
Источник питания 1 представляет собой одну или две батареи (аккумулятора) с максимальным напряжением 1,5 В, соответственно, в процессе работы это напряжение уменьшается в результате разряда батареи.
Для обеспечения стабильного напряжения (3-3,3 В) питания микропроцессора и остальных функциональных частей прибора используется малопотребляющий повышающий конвертор 2, который обеспечивает работоспособность всей схемы при изменении входного напряжения в пределах 0,8-3,6 В. Далее с помощью повышающего конвертора 2 напряжение повышается до стабилизированного напряжения, которое питает микропроцессор 3 и, через полупроводниковые электронные ключи S1 и S2, ЖК-дисплей 4 и управляемый повышающий конвертор 5. Микропроцессор 3 управляет работой аппарата. При выключении аппарата или его длительном бездействии микропроцессор 3 переходит в энергосберегающий режим. В этом случае он отключает дисплей 4 и повышающий конвертор 5 с помощью ключей S1, S2 от питающего их напряжения 3 В. Микропроцессор 3, используя схему контроля напряжения, при понижении напряжения ниже 0,8 В выдает сигнал о разряде батареи на индикатор 8 работоспособности и разряда батареи питания (светодиод). Для предотвращения выхода из строя электронной схемы в результате переполюсовки напряжения (например, в результате неправильной установки в аппарат питающей батареи) применяется схема защиты на полевом транзисторе с ультранизким сопротивлением открытого канала.
Кнопки управления 6 используются для управления работой аппарата и задания значений рабочего тока. Для звуковой сигнализации используется пьезоизлучатель 7, на который подается переменный сигнал, частота и длительность которого регулируется микропроцессором. В частности, если ток соответствует заданному, то производится сигнал с большей длительностью.
ЖК-дисплей 4 используется для индикации значений текущего тока, напряжения, сопротивления и режимов работы, а также значений рабочего тока.
Для питания аналоговой части 9 аппарата используется управляемый повышающий конвертор 5, позволяющий получать напряжение 3-30 В. Ключ S1 используется для ВКЛ/ВЫКЛ подачи напряжения 3-3.3 В на повышающий конвертор 5, что необходимо для уменьшения энергопотребления.
Микропроцессор 3 выдает на аналоговую часть 9 управляющее напряжение пропорционально рабочему току с помощью ЦАП 10, а аналоговая часть 9 обеспечивает протекание через внешний объект В тока заданного управляющим напряжением 10. Текущий через объект В ток контролируется АЦП 11 микропроцессора 3. Аналоговая часть обеспечивает генерирование токов, протекающих через объект В с величинами от 0,05 нА до 40 мкА при напряжении от 0,1 мВ до 20 В.
После включения аппарата (нажатием кнопок 6) микропроцессор 3 переходит в рабочий режим и включает электронные ключи S, которые подают питание на дисплей 4, и, через повышающий конвертор 5, на аналоговую часть 9, которая обеспечивает протекание через внешний объект В заданного микропроцессором тока. Изменить рабочий ток можно с помощью кнопок 6.
После выключения прибора с помощью кнопок 6 (или при длительном бездействии аппарата) микропроцессор 3 размыкает электронные ключи S и переходит в энергосберегающий режим. В этом режиме отключаются все основные системы функционирования микропроцессора и аппарата, но в то же время отслеживает состояние кнопок 6 для перехода в рабочий режим в случае их нажатия.
Для работы на лице-шее-декольте используется модификация аппарата, которая одевается на руку, наподобие наручных часов, таким образом фиксируется отрицательный электрод, прикрепленный к корпусу, а положительный электрод, наподобие ручки или карандаша, находится в руках у оператора.
Как правило, в диапазоне от 0,05 нА и до 40 мкА оператором выбирается сила тока индивидуальная для каждого случая, определяется сопротивление кожи, анализ сигнала обратной связи происходит меньше, чем за 1 мс, и формируется подходящее напряжение и сопротивление. Работа осуществляется легкими контактными скользящими движениями по коже путем перемещения положительного электрода по схемам, учитывающим анатомическое строение шейно-лицевой области.
Для работы на теле используется модификация аппарата с одним выносным электродом, наподобие ручки, имеющим два наконечника с разными электродами - положительным и отрицательным. Или в другом варианте исполнения, корпус может иметь форму стержня и снабжен наконечниками, на которых закреплены или установлены с возможностью выдвижения положительный и отрицательный электроды.
Работа по телу также осуществляется путем перемещения электрода по коже и мышцам всего тела, с учетом анатомического строения и особенностей обрабатываемых участков.