ТРЕНИРОВОЧНЫЙ/ЛЕЧЕБНЫЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЭЛЕКТРОМИОСТИМУЛЯЦИОННЫЙ КОСТЮМ
THERAPEUTIC LOW-FREQUENCY ELECTRICAL STIMULATION TRACKSUIT

Областью применения изобретения является разработка специальной тренировочной/лечебной одежды для использования космонавтом при выполнении пилотируемых полетов различной продолжительности, а также для реабилитации больных, страдающих мышечной недостаточностью и пониженной работоспособностью, и предназначенной для электромиостимуляционной тренировки мышц нижних конечностей и мышц спины.
Задачей изобретения является разработка тренировочного/лечебного костюма с встроенной системой фиксации электродов на теле, которая обеспечивает раздельную низкочастотную электромиостимуляцию мышц правой и левой половины спины, правой и левой нижних конечностей с помощью двух электромиостимуляторов (ЭМС-НЧ).
Из уровня техники известны различные конструкции одежды для космонавтов, которые решают задачи облегчения и адаптации человека в условиях пребывания в невесомости (например, RU 2254272 С2, 20.06.2005, US 4051848 А, 04.10.1977, RU 2007146197/12, 14.12.2007).
Но ни одна из этих конструкций не решает задачу обеспечения раздельной электромиостимуляции мышц спины и конечностей.
Известны, используемые в космических полетах, компенсирующие костюмы (Э.Вицлеб "Функции сосудистой системы", в кн.: "Физиология человека", 1996, Т.2, гл.20. С.498-565). Однако они не обеспечивают достаточно быстрой адаптации и продолжительной защиты от нарушений, происходящих в организме космонавта в невесомости.
Известен способ профилактики неблагоприятного воздействия невесомости на организм человека (SU 972687 1985), включающий воздействие отрицательным давлением на нижнюю половину туловища и дозированные сокращения мышц нижних конечностей, которые производят путем воздействия на них электростимулирующими импульсами.
Недостатком такого воздействия является то, что стимуляцию проводят в виде процедуры, придерживаясь лишь условия поддержания напряжения ниже порога болевых ощущений, в то время как заявленное решение предлагает тонкую регулировку миостимуляционного воздействия.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет предложенного тренировочного/лечебного электромиостимуляционного костюма, состоящего из работающих одновременно двух электромиостимуляторов, размещенных на костюме в устройствах фиксации и непосредственно соединяющихся с разъемами кабелей костюма с возможностью размещения справа и слева на теле человека так, что сигналы электромиостимуляции поступают по кабелям, размещенным в костюме, к электродам, установленным на отдельных группах мышц, причем электромиостимулятор, расположенный справа, является ведущим и обеспечивает синхронизацию всех сигналов электромиостимуляции с возможностью регулирования величины амплитуды сигнала электромиостимуляциии, хранение и передачу в персональный компьютер (ПК) по интерфейсу RS-232 информации об индивидуальных, выбранных космонавтом или больным, значениях амплитуды сигналов электромиостимуляции, а также о дате и времени проведения электромиостимуляции, снабженный автономным электропитанием от аккумуляторных батарей, установленных в электромиостимуляторах, костюм дополнительно снабжен кабелем, соединяющим электромиостимуляторы между собой и обеспечивающим при его подключении синхронизацию совместной работы ЭМС.
Максимальная продолжительность низкочастотной электромиостимуляции составляет шесть часов.
Сущность изобретения.
Время установления рабочего режима ЭМС-НЧ составляет не более одной минуты.
Время непрерывной работы ЭМС-НЧ при эксплуатации составляет не менее шести часов.
ЭМС-НЧ по электробезопасности соответствует требованиям ГОСТ
Р 50267.0-92 (МЭК601-1), Р 50267.10-93 (МЭК 601-2-10) и относится:
- по типу защиты от поражения электрическим током - к изделиям с внутренним источником питания класса II;
- по степени защиты - к изделиям типа BF.
Предельно-допустимые значения габаритных размеров и массы составных частей ЭМС-НЧ составляют:
- габаритные размеры в футляре (без костюма) (ГБ.305621.001 ГЧ) - не более 410×300×70 мм;
- габаритные размеры костюма в футляре - не более 400×320×95 мм;
- масса ЭМС в футляре (без костюма) - (3,8±0,1) кг;
- масса костюма с электродами в футляре - (2,3±0,1) кг.
Сигналы электромиостимуляции поступают по кабелям, размещенным в костюме, к электродам, установленным на определенных группах мышц.
В костюме также имеется кабель, соединяющий ЭМС между собой, обеспечивающий при его подключении синхронизацию совместной работы обоих ЭМС.
ЭМС размещаются на костюме в устройствах фиксации электромиостимуляторов и непосредственно соединяются с разъемами кабелей костюма в строгом соответствии с маркировкой разъемов костюма и ЭМС-НЧ.
Каждый электромиостимулятор (ЭМС) имеет шесть каналов электромиостимуляции со следующими характеристиками:
- режим работы - циклический:
- стимуляция - (1±0,1) с (длительность пачки импульсов);
- пауза - (2±0,1) с (длительность интервала между пачками импульсов);
- вид воздействия - двухполярный симметричный прямоугольный электрический импульс;
- длительность импульса - (1±0,05) мс;
- частота следования импульсов - (25±1) Гц;
- амплитуда сигнала электромиостимуляции при сопротивлении нагрузки 500 Ом - не более 45 В;
- погрешность установки амплитуды сигнала электромиостимуляции - не более ±10% (без учета погрешности аппаратуры, контролирующей сигнал).
В ЭМС предусмотрена возможность регулировки амплитуды сигнала электромиостимуляциии по каждому каналу раздельно. Во время регулировки остальные каналы электромиостимуляции выключены.
ЭМС обеспечивает хранение результатов одной шестичасовой тренировки при отключенном источнике питания.
ЭМС имеет встроенный графический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) на 128×64 точек, информация, отображаемая на ЖКИ, содержит:
- обозначение режима работы ЭМС-НЧ - режим установки амплитуды сигнала электромиостимуляции (с графической и цифровой индикацией ее величины) и режим стимуляции с указанием времени стимуляции (ч, мин, с);
- указания по запуску режима стимуляции и выходу из него.
Все надписи на дисплее выводятся на русском и английском языках.
Питание ЭМС-НЧ осуществляется от автономного источника питания - батареи аккумуляторной (БА) NiMH с номинальным напряжением 10,8 В и емкостью 1,7 А·ч.
Конструкция ЭМС-НЧ исключает возможность попадания внутрь посторонних предметов, а также случайного прикосновения к внутренним деталям.
Габаритные размеры ЭМС составляют не более 212×111×45 мм.
Масса ЭМС с БА составляет (1,25±0,1) кг.
ЭМС состоит из печатных плат:
- устройства коммутации ГБ.468363.010;
- контроллера ГБ.467444.019;
- усилителя мощности ГБ.468731.050;
- коммутатора ГБ.468347.001.
Устройство коммутации предназначено для формирования входных сигналов для контроллера, несущих информацию о режиме работы ЭМС-НЧ, выборе номера канала электромиостимуляции, увеличении или уменьшении амплитуды сигнала электромиостимуляции.
Контроллер предназначен для управления работой всех узлов ЭМС-НЧ и обеспечивает:
- формирование сигналов электромиостимуляции;
- регулирование амплитуды сигналов электромиостимуляции в усилителе мощности;
- формирование информации, отображаемой на ЖКИ;
- запись во флэш-память и хранение следующей информации: дата, время начала и окончания электромиостимуляции, значение начальной выбранной величины амплитуды сигнала электромиостимуляции по каждому каналу, время изменения значения амплитуды сигнала электромиостимуляции по любому каналу и ее новое значение;
- передачу информации, записанной во флэш-памяти, в ПК по стандартному интерфейсу RS-232;
- управление работой коммутатора.
Усилитель мощности, управляемый контроллером, предназначен для формирования сигналов электромиостимуляции, регулирования их амплитуды и обеспечения гальванической развязки выходных цепей каналов электромиостимуляции.
Усилитель мощности состоит из двух каналов усиления сигнала с двумя развязывающими трансформаторами.
В состав ЭМС-НЧ входит зарядное устройство (УЗ), предназначенное для одновременного заряда двух БА.
Напряжение питания на УЗ подается от внешнего источника питания напряжением 28 В.
УЗ является интеллектуальным, не требует контроля во время режима заряда, режим заряда прекращается автоматически, таким образом обеспечивается защита от перезаряда БА. В процессе работы УЗ осуществляется светодиодная индикация всех его режимов.
Тренировочный/лечебный низкочастотный электромиостимуляционный костюм (ЭМС-НЧ) может быть дополнительно снабжен увлажнителем для увлажнения электродов электромиостимуляции.
Режим передачи информации
В процессе низкочастотной электромиостимуляции во флеш-память ЭМС заносится следующая информация:
- дата электромиостимуляции;
- значение начальной выбранной амплитуды сигнала электромиостимуляции по каждому каналу;
- время начала и окончания электромиостимуляции;
- время изменения значения амплитуды сигнала электромиостимуляции по любому каналу и ее новое значение.
ЭМС обеспечивает хранение этой информации (результатов одной шестичасовой тренировки) при отключенном источнике питания.
Для передачи информации в ПК он включается и устанавливается программное обеспечение в соответствии с Руководством оператора.
На ПК запускается программа СТИМУЛ-01 в соответствии с указаниями Руководства оператора, поочередно к ПК подключаются оба ЭМС и выполняются указания в соответствии с руководством оператора.
При этом информация, хранившаяся во флеш-памяти ЭМС, переносится в ПК и хранится на жестком диске для дальнейшего ее использования, а флеш-память ЭМС очищается.
ЭМС-НЧ предназначен для формирования сигналов электромиостимуляции, а также для записи во флеш-память, хранения и передачи в ПК информации о проведенной электромиостимуляционной тренировке.
Применение ЭМС-НЧ по назначению
ЭМС-НЧ имеет следующие режимы использования:
- режим электромиостимуляции;
- режим заряда БА;
- режим считывания информации с ЭМС-НЧ в ПК по интерфейсу RS-232;
- режим тренировки (разряд-заряд) БА.