АППАРАТ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОФОРЕЗОМ И ЭЛЕКТРОСНОМ

Полезная модель относится к области медицины, к электротерапевтическим аппаратам для физиотерапии, предназначенным для проведения процедур электросна, трансцеребрального электрофореза и других вариантов электроцеребральной терапии путем воздействия на голову человека электрическим током, подводимым через контактные электроды, а также для проведения стандартных процедур электрофореза.
Известен электростимулятор транскраниальный (RU 2297253 С2, 2007), включающий генератор импульсов с частотой воздействия 77±7,0 Гц, регулятор уровня выходного тока, измеритель выходного тока, стабилизатор напряжения, батарею питания, четыре электрода, отличающийся тем, что в него дополнительно включены генераторы импульсов - с частотой воздействия 10±1,0 Гц и частотой воздействия 500±50,0 Гц, сглаживающий фильтр, ключ один, ключ два, устройство для крепления электродов и задающий генератор с трансформаторным усилителем, связанным с выпрямителем, при этом выход батареи питания соединен с входом стабилизатора напряжения, выход стабилизатора напряжения соединен с входами регулятора уровня выходного тока, генераторов импульсов и задающего генератора, выход регулятора уровня выходного тока соединен с входом ключа два, выходы генераторов импульсов соединены с входом ключа один, выход выпрямителя соединен со вторым входом ключа один, выход которого соединен с измерителями выходного тока и электродами, выход ключа два соединен с входом сглаживающего фильтра, выход которого подключен к трансформаторному усилителю.
Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются регулятор тока, измеритель тока, задающий генератор, электроды.
Известный электростимулятор транскраниальный включает в себя следующие недостатки, препятствующие получению требуемого технического результата. Возможна генерация импульсов только с тремя частотами: 10 Гц, 77 Гц и 500 Гц. Вследствие применения аккумуляторной батареи 9 В максимальный выходной ток, воздействующий на пациента, не превышает 6 мА, в то время как ряд известных методик воздействия на голову человека электрическим током допускают воздействие с силой тока до 15 мА. В то же время использование аккумуляторной батареи предполагает усложнение конструкции аппарата (наличие стабилизатора напряжения и кнопки "Контроль батареи"). Применение трех генераторов импульсов вместо одного также ведет к усложнению конструкции устройства. Усложнение конструкции влечет снижение надежности.
За прототип выбрано устройство для транскраниальной электростимуляции (RU 16826 U1, 2001), содержащее блок питания, регулятор тока, блок ритмического воздействия, усилитель, измеритель тока и электроды, отличающееся тем, что в него дополнительно включены стабилизатор тока, переключатель и эквивалент нагрузки, блок питания включает аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения питания, компаратор, индикатор напряжения батареи и стабилизатор напряжения, причем с аккумуляторной батареей соединены преобразователь напряжения питания, стабилизатор напряжения и первый вход компаратора, в качестве блока ритмического воздействия используют генератор, выход которого соединен с первым входом стабилизатора тока, второй вход которого соединен с регулятором тока, а выход подключен через усилитель, измеритель тока и первый выход переключателя к электродам, при этом второй вход компаратора соединен с выходом стабилизатора напряжения, а эквивалент нагрузки подключен ко второму выходу переключателя.
Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого технического решения, являются регулятор тока, усилитель, измеритель тока, электроды.
Недостатками устройства, препятствующими получению требуемого технического результата, являются следующие. Параметры воздействующего на человека электрического тока, являются строго ограниченными: длительность импульса, частота следования импульсов не подлежат регулировке, в связи с чем отсутствует возможность индивидуального подбора параметров электрического тока для каждого пациента индивидуально. Как следствие - снижение эффективности от проводимых процедур. Также в связи с использованием аккумуляторной батареи, мощность воздействия может оказаться недостаточной для проведения процедур, воздействующих электрическим током на голову человека. В связи с использованием аккумуляторной батареи усложняется конструкция аппарата, так как необходимо отслеживать уровень зарядки батареи. Следствием усложненной конструкции является снижение надежности аппарата.
Требования современной медицины при проведении процедур, воздействующих электрическим током на голову человека, предполагают индивидуальный подбор параметров электрических импульсов для каждого пациента в зависимости от типа проводимой процедуры, состояния пациента, его ощущений. В известном устройство для транскраниальной электростимуляции такая возможность отсутствует (применяются фиксированные длительность импульса, частота следования импульсов).
Задачей настоящего технического решения является повышение эффективности лечения, снижение сложности устройства, повышение его надежности.
Для решения поставленной задачи предложен аппарат для лечения электрофорезом и электросном, содержащий регулятор тока, усилитель, измеритель тока, электроды. При этом аппарат для лечения электрофорезом и электросном дополнительно содержит блок индикации и управления, задающий генератор, генератор частоты модуляции, блок гальванической развязки, генератор импульсов, датчик тока, первый выход блока индикации и управления соединен со входом генератора частоты модуляции, второй выход блока индикации и управления соединен со вторым входом задающего генератора, третий выход блока индикации и управления соединен со вторым входом блока гальванической развязки, выход генератора частоты модуляции соединен с первым входом задающего генератора, выход задающего генератора соединен с первым входом блока гальванической развязки, первый выход блока гальванической развязки соединен со входом блока индикации и управления, второй выход блока гальванической развязки соединен со входом генератора импульсов, выход генератора импульсов соединен со входом регулятора тока, выход регулятора тока соединен с первым входом усилителя, выход усилителя соединен со входом датчика тока, первый выход датчика тока соединен со входом электродов, второй выход датчика тока соединен со вторым входом усилителя и входом измерителя тока, выход измерителя тока соединен с третьим входом блока гальванической развязки.
Новый технический результат заключается в повышении эффективности лечения за счет возможности регулировки параметров выходного сигнала в широких пределах (частота подачи импульсов от 1 Гц до 2000 Гц, возможность частотной модуляции, длительность импульса от 0,2 мс до 2,0 мс, амплитуда выходного тока до 40 мА), упрощении конструкции аппарата, повышении его надежности. Именно возможность независимой регулировки каждого из перечисленных параметров воздействия, реализованная в одном аппарате, приводит к повышению эффективности лечения.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором изображена блок-схема заявленного аппарата для лечения электрофорезом и электросном, содержащего блок индикации и управления (1), генератор частоты модуляции (2), задающий генератор (3), блок гальванической развязки (4), генератор импульсов (5), регулятор тока (6), усилитель (7), датчик тока (8), электроды (9), измеритель тока (10).
Ниже приводится пример осуществления заявленного технического решения в аппаратах для лечения электрофорезом и электросном "Магнон-СЛИП", "Магнон-ДКС", разработанных заявителем ООО "Магнон" (г.Екатеринбург).
Блок индикации и управления (1) реализован на микроконтроллере, двухстрочном алфавитно-цифровом индикаторе, светоизлучающих диодах, предназначенных для индикации различных режимов и состояний аппарата, а также клавиатуры, обеспечивающей возможность выбора режимов и изменения текущих параметров воздействия.
Задающий генератор (3) и генератор частоты модуляции (2) реализованы с помощью микроконтроллера, с использованием встроенных в него таймеров-счетчиков и блоков сравнения/захвата. Использование генератора частоты модуляции (2) позволяет организовать генерацию импульсов выходного тока с постоянно меняющейся частотой (режим частотной модуляции), при этом изменение частоты следования импульсов происходит от заданного минимального значения до заданного максимального значения и обратно.
Блок гальванической развязки (4) выполнен на высокоскоростных оптронах, необходим для обеспечения безопасности аппарата в соответствие с требованиями нормативных документов, предъявляемых к изделиям медицинской техники.
Генератор импульсов (5) и регулятор тока (6) выполнены на связке микроконтроллера, цифро-аналогового преобразователя и операционного усилителя. Генератор импульсов (5) устроен таким образом, что позволяет получать на выходе аппарата электрические импульсы с частотой подачи импульсов от 1 Гц до 2000 Гц, с возможностью регулировки длительности импульса от 0,2 мс до 2,0 мс. Цифро-аналоговый преобразователь дает возможность регулировки выходного тока аппарата от 0 мА до 40 мА.
Усилитель (7) выполнен на прецизионном операционном усилителе и комплементарных парах транзисторов.
Датчик тока (8) на выходе усилителя выполнен на резисторе и играет двоякую роль: измерение параметров воздействия и обратную связь по току усилителя.
Электроды (9) выполнены в виде круглых металлических пластин, скрепленных лентами, и предназначены для фиксации на голове пациента.
Измеритель тока (10) реализован с помощью пикового детектора на операционном усилителе и аналого-цифрового преобразователя.
Аппарат для лечения электрофорезом и электросном действует следующим образом. В блоке индикации и управления (1) задаются первоначальные параметры воздействующего на пациента электрического тока. Задающий генератор (3) и генератор частоты модуляции (2) задают генерацию электрических импульсов с постоянной частотой следования импульсов и с переменной частотой следования импульсов в случае использования генератора частоты модуляции (2). Далее сигнал, проходя через блок гальванической развязки (4), поступает на генератор импульсов (5), обеспечивающий формирование электрических импульсов заданной формы и длительности. Необходимая амплитуда электрических импульсов формируется с помощью регулятора тока (6). Выходной сигнал регулятора тока (6) поступает на усилитель (7), датчик тока (8) и, далее, на электроды (9), подключенные к голове пациента. Под действием электрического тока, протекаемого через голову пациента, проводится процедура электросна и электрофореза. Сигнал с датчика тока (8) поступает на измеритель тока (10), а также на второй вход усилителя (7), обеспечивая обратную связь по току усилителя (7). Полученное значение измеренного тока с выхода измерителя тока (10) поступает через блок гальванической развязки (4) на блок индикации и управления (1) для отображения и принятия решения о дальнейших лечебных мероприятиях.
Аппарат для лечения электрофорезом и электросном предназначен для дозированного воздействия на кору головного мозга импульсным током прямоугольной формы, что позволяет использовать его для лечения заболеваний, в основе патогенеза которых лежит образование застойных очагов возбуждения или торможения в коре полушарий головного мозга, а также нарушение нормальных соотношений корково-подкорковой регуляции соматических функций организма. Второе предназначение аппарата - проведение методик трансцеребрального электрофореза.
Испытания в клинических условиях аппаратов для лечения элетрофорезом и электросном "Магнон-ДКС" и "Магнон-СЛИП", в которых реализовано заявленное техническое решение, проведены на 18 взрослых пациентах и 15 детях возраста 7-15 лет с различной патологией нервной системы, внутренних органов, опорно-двигательного аппарата и кожи, а также при нарушениях овариально-менструального цикла.
Параметры воздействующих электрических импульсов (частота следования импульсов, длительность импульса, частота модуляции) подбирались индивидуально для каждого пациента. Доказано, что воздействие электрических импульсов с резонансными параметрами (набор параметров электрических импульсов, при которых достигается наибольшая эффективность процедур) является не только максимально эффективным, но и вызывает наиболее комфортные ощущения пациента ("Курортология физиотерапия, восстановительная медицина XXI века": Материалы Международного конгресса, Пермь, 19-21 января 2000 г, с.191-192). Поэтому при нахождении резонансных параметров основной упор делается на ощущения пациента. Именно комфорт ощущений является критерием отнесения параметров импульсов к резонансным. Для поиска резонансных параметров необходимо иметь возможность изменения частоты подачи импульсов от 1 Гц до 2000 Гц, изменения частоты модуляции, изменения длительности импульса от 0,2 мс до 2,0 мс, возможность изменения других параметров воздействия, что обеспечивается заявленным техническим решением и не обеспечиватся техническим решением аналогов и прототипа.
Исследования показали общую клиническую эффективность, составляющую, в среднем, 75% при терапии электрофорезом и электросном с помощью заявленного технического решения по вышеуказанной методике против 45-60% при использовании технических решений аналогов и прототипа, тем самым доказывая возможность получения при осуществлении полезной модели технического результата (повышение эффективности лечения).
Одновременно с этим применение одного генератора импульсов в заявленном техническом решении вместо нескольких, отказ в заявленном техническом решении от аккумуляторной батареи, которая присутствует в аналогах и прототипе, приводит к снижению сложности устройства, так как отсутствует необходимость использовать в устройстве дополнительные технические средства, в том числе обеспечивающие контроль заряда батареи.
Из теории надежности технических систем известно, что сложность снижает надежность системы. Следовательно надежность заявленного технического решения выше, чем у технических решений аналогов и прототипа. Данный вывод также подтверждается испытаниями на надежность, которые проводились согласно ГОСТ Р 50444 и РД 50-707 для аппаратов для лечения электрофорезом и электросном "Магнон-ДКС" и "Магнон-СЛИП". Количество отказов аппаратов оказалось в три раза меньше, чем количество отказов при использовании аналогичных технических решений, в которых применялись аккумуляторные батареи и дополнительные генераторы импульсов.