АППАРАТ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ "АНГЕЛ-Z"
ELECTROPULSE APPARATUS "ANGEL-Z"

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для воздействия на организм человека электрическим током, подводимым через контактные электроды, и может быть использовано для коррекции функционального состояния организма человека электрическими импульсами низкой интенсивности.
Известны различные устройства, оказывающие регулирующее воздействие на физиологические системы организма человека посредством электрического тока, подводимого к телу пациента при помощи контактных электродов, и содержащие генератор импульсов и устройство, изменяющее частоту, амплитуду и форму импульсов (например, патент США №4383522, МПК A61N 1/34, публикация 1983 г., патент РФ №18353, МПК A61N 1/36, публикация 2001 г., патент РФ №41977, МПК A61N 1/34, публикация 2004 г.).
Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональные возможности.
В настоящее время хорошо известно, что функциональное состояние организма может быть определено по данным кардиологических исследований, таких как ритмокардиограмма, представляющая собой временную последовательность, элементами которой являются промежутки времени между двумя соседними сокращениями сердца, в частности промежутки между соседними зубцами R каждого кардиоцикла, называемые R-R интервалами (см., например, Баевский P.M. «Автоматический анализ сердечного ритма как метод оценки состояния организма при различных воздействиях», в книге «Теория и практика автоматизации электрокардиологических исследований», Пущино, 1976, с.129-130; Бражникова М.И. «R-R интервалографические исследования школьников, обучаемых работе с персональным компьютером», Физиология человека, 1991 г., т.17, 5, с.151).
Известны различные устройства для формирования ритмокардиограммы в процессе проведения кардиологических исследований (патент РФ №2069531, МПК А61В 5/0452, публикация 1996 г., патент РФ на ПМ №31943, МПК А61В 5/04, публикация 2003 г.).
Известен диагностический восстановительный комплекс, позволяющий проводить построение ритмокардиограммы и осуществлять микроволновую рефлексотерапию, облучая биологически активные зоны человека посредством электромагнитного терапевтического излучателя, при этом комплекс содержит блок формирования ритмокардиограммы, излучательный блок, соединенный с блоком формирования ритмокардиограмм и включающий автономный источник питания и электромагнитный излучатель для микроволновой рефлексотерапии (патент РФ на ПМ №65744, МПК А61В 5/04, публикация 2007 г.).
Известен электростимулятор для профилактики и лечения заболеваний, предусматривающий воздействие на пациента электрическим током, подводимым через контактные электроды, и содержащий микроконтроллер, блок индикации, электроды, блок памяти формы сигнала, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, при этом выход микроконтроллера соединен с входом блока памяти формы сигнала, выходы которого подключены к блоку индикации и к панели управления (патент РФ №40898, МПК A61N 1/18, публикация 2004 г.).
Известное устройство не позволяет осуществлять коррекцию функционального состояния организма человека по данным кардиологических исследований.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание устройства для коррекции функционального состояния организма человека путем воздействия электрическими импульсами, параметры скважности следования которых сформированы на основе заданных параметров, полученных в результате предварительной обработки ритмокардиограмм практически здоровых людей.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.
Аппарат электроимпульсного воздействия содержит генератор прямоугольных импульсов, блок электронной памяти формы сигнала, компаратор и подключенные к его выходному каскаду контактные электроды. Вход компаратора подключен к генератору прямоугольных импульсов и блоку электронной памяти формы сигнала. Аппарат дополнительно включает счетчик электрических импульсов, подключенный к входу компаратора, а блок электронной памяти формы сигнала содержит заданные параметры скважности следования электрических импульсов, сформированные путем предварительной обработки ритмокардиограмм практически здоровых людей с выделением из них периодов дыхательных волн и частоты сердечных сокращений.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - график последовательности импульсов; на фиг.3 - график частоты сердечных сокращений и периоды дыхательных волн, выделенных из ритмограммы ЭКГ; на фиг.4 - график изменения частоты сердечных сокращений; на фиг.5 - график изменения частоты сердечных сокращений за период дыхательной волны; на фиг.6 - диаграмма следования электрических импульсов.
Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов 1, который формирует электрические импульсы частотой 10 кГц и передает их в компаратор 2, блок электронной памяти формы сигнала (ПЗУ) 3 для хранения интервалов следования прямоугольных электрических импульсов, счетчик электрических импульсов 4, выходной каскад 5 устройства, электроды 6.
Эталонные параметры скважности следования электрических импульсов сформированы на базе статистических данных, полученных при обработке ритмокардиограмм практически здоровых людей.
Устройство работает следующим образом.
Компаратор 2 сравнивает интервал следования прямоугольных электрических импульсов, хранящихся в блоке электронной памяти формы сигнала, с данными счетчика электрических импульсов и пропускает на выходной каскад 5 очередной импульс только при их равенстве; выходной каскад 5 усиливает электрические импульсы до заданной амплитуды в 20 -30 вольт и силой тока до 8 миллиампер для воздействия на организм человека через два электрода.
На выходе устройства формируется последовательность импульсов с параметрами, указанными на фиг.2, с меняющейся по заданному закону скважностью.
Предложенное устройство воздействует на организм переменным синусоидальным током частотой 10 кГц с амплитудой напряжения до 20-30 В, подаваемым в виде импульсов длительностью 2 мс с частотой 20-500 Гц, модулированным в режиме переменной скважности физиологическим кодом «дыхательной аритмии». Переменная скважность и переменная частота импульсов воздействия соответствуют переменной скважности интервалов R-R нормальной ритмокардиограммы и переменной частоте сердечных сокращений, которые циклически изменяются при дыхательных экскурсиях грудной клетки.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) является одним из ключевых физиологических параметров организма, отражающих общее состояние вегетативной нервной системы (ВНС) и баланс активности 2-х отделов ВНС - симпатического и парасимпатического. Циклическое изменение скважности интервалов R-R ритмокардиограммы и ЧСС при дыхательных экскурсиях грудной клетки является физиологическим явлением, известным как «дыхательная аритмия».
Дыхательная аритмия обусловлена изменением баланса активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы в различных фазах дыхательного цикла. При вдохе повышается активность парасимпатической нервной системы, что приводит к удлинению интервала R-R и понижению ЧСС. При выдохе повышается активность симпатической нервной системы, что приводит к укорочению интервала R-R и повышению ЧСС. В норме дыхательная аритмия характеризуется изменением длительности интервалов R-R и ЧСС по экспоненциальному закону.
Вегетативная нервная система управляет не только работой сердца и сердечным ритмом, но и всеми основными механизмами жизнедеятельности организма, в том числе периферическим кровообращением, дыханием, пищеварением, терморегуляцией, обменом веществ, усвоением питательных веществ, процессами выведением шлаков.
Симпатический и парасимпатический отделы ВНС являются функциональными антагонистами, один из которых ускоряет большинство жизненных функций (симпатический отдел), а другой - замедляет (парасимпатический отдел).
Скоординированная работа симпатического и парасимпатического отделов ВНС обеспечивает нормальную жизнедеятельность здорового организма в целом. Дисбаланс активности симпатического и парасимпатического отделов ВНС приводит к функциональным расстройствам и к формированию болезни.
Механизм действия устройства заключается в том, что импульсный ток, модулированный кодом дыхательной аритмии, раздражает кожные рецепторы ладоней рук, относящиеся преимущественно к срединному нерву, рецепторы кожи плечевого пояса и воротниковой области. Раздражение проводится по волокнам срединного, локтевого и лучевого нервов в плечевое нервное сплетение, шейный отдел спинного мозга, центры вегетативной нервной системы, расположенные в продолговатом, среднем и промежуточном мозге (ядра таламуса и гипоталамуса). Воздействие импульсным током, модулированным физиологическим кодом дыхательной аритмии, позволяет гармонизировать функцию симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Гармонизация функции ВНС обеспечивает нормализацию деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной систем организма, механизмов нейроэндокринной гуморальной регуляции, иммунной защиты и естественной резистентности, обмена веществ в организме.
Посредством воздействия предложенным устройством в организме вырабатывается закономерность управления деятельностью ВНС, которая дает возможность функционировать сердечно-сосудистой системе и основным регуляторным и исполнительным системам организма в оптимальном режиме, синхронизированном в соответствии с ритмом следования эталонных параметров скважности следования электрических импульсов.
Эталонные параметры скважности следования электрических импульсов сформированы на базе статистических данных, полученных при обработке ЭКГ практически здоровых людей, записанных предварительно с помощью диагностического комплекса «Омега».
Параметрами являются: частота сердечных сокращений, периоды дыхательных волн, выделенных из ритмограммы ЭКГ (фиг.3) и форма изменения частоты сердечных сокращений. Изменение частоты сердечных сокращений за период дыхательной волны происходит по различным траекториям, которые могут быть от крайней вогнутой до крайней выпуклой (фиг.4). В процессе исследований определялась среднестатистическая форма более 500 практически здоровых людей. Эта форма оказалась близкой к экспоненциальной (фиг.5).
Диаграмму следования электрических импульсов (фиг.6) получили посредством кодирования выбранной формы модуляции с использованием метода импульсно-кодовой модуляции (А.А.Харкевич «Теоретические основы радиосвязи», стр.56, п.12).
Интервалы следования электрических импульсов Ti хранятся в памяти блока электронной памяти формы сигнала ПЗУ.
Предложенное устройство обеспечивает возможность воздействия на организм электрическими импульсами низкой интенсивности, параметры скважности следования которых сформированы на основе предварительной обработки ритмокардиограмм практически здоровых людей с выделением из них периодов дыхательных волн и частоты сердечных сокращений.