Радиоимпульсный стимулятор

 

Изобретение относится к медицине , точнее к электростимуляторам внутренних органов или блокировке болевьк импульсов при .тяжелых боле-- вьпс синдромах. Цель изобретения - обеспечение возможности имитации двигательных нервных импульсов. Имплантируемый импульсный стимулятор содержит резонансный контур 1, первый детектор 2, LC-фильтр 3, первый 4 и второй 5 ключи, второй детектор 6, ограничитель тока 7, диодный фильтр 8, RS-триггер 9, формирователь фронтов 10, аналоговую ячейку памяти 11, дискриминатор полярности 12, третий 13 и четвертый 14 ключи,, фильтрующую цепочку 15. Радиоимпульсный имплантируемый стимулятор позволяет без хирургического вмешательства получать во время эксплуатации монополярные (положительные и отрицательные ) , а также биполярные импульсы . 5 ил. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (594 А61 И 1 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р.р„, а

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4114132/28-14 (22) 08.09.86 (46) 23.09.88. Бюл. Ф 35 (72) Б.Я.Ханин, Ю.Н.Кунавин и В.И.Федоров (53) 615.471(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1088732, кл. А 61 N 1/36, 1980. (54) РАДИОИМПУЛЬСНЫИ СТИМУЛЯТОР (57) Изобретение относится к медициФ не, точнее к электрастимуляторам внутренних органов или блокировке болевых импульсов при тяжелых боле-. вых синдромах, Цель изобретения обеспечение воэможности имитации двигательных нервных импульсов. Имплантируемый импульсный стимулятор содержит резонансный контур 1, первый детектор 2, ЬС-фильтр 3, первый

4 и второй 5 ключи, второй детектор

6, ограничитель тока 7, диодный фильтр 8, RS-триггер 9, формирователь фронтов 10, аналоговую ячейку памяти 11, дискриминатор полярности

12, третий 13 и четвертый 14 ключи,, фильтрующую цепочку 15. Рациоимпульсный имплантируемый стимулятор позволяет без хирургического вмешательства получать во время эксплуатации монополярные (положительные и отрицательные), а также биполярные импульсы. 5 ил.

1424858 точником положител стимуляции. Раздел средине импупьсы Р лебяний являются и ьиых импульсов енные паузои поядиочастотных косточником бипотимуляции. Раэдечяле импульсы ра— яний являются .Ис15 лярных импульсов с

ЛЕ)1НЫЕ !IЯУЗОЙ В НЯ

Диочястотных кс?Леб

35

Изобретение относится к медиеЕине, а имение к электростимуляторам внутренних органов пациента с целью стимуляции длительности внутренних

:органов или блокировки болевых им1 пульсов при тяжелых болевых синдро1

i мах.

11ель изобретения — обе си ече ние

1 возможности имитации двигательных нервных импульсов.

На фиг, 1 показана блок-схема им; плантируемого радиоимпульсного сти,. мулятора, на фиг,? — ос циллограммы напряжений при попожительвых импульсах на нагрузке устройства; на фиг . 3 — ос циллогр aMMbt нап ря жений при отрицательных импульсах на ня— ! грузке устройства; ня фиг,4 — осциллограммы напряжений при бипопяр, IibIx импульсах на нагрузке устройства; на фиг.5 — электрическая схема устройства.

1 Обозначения, принятые на фиг.2-4: . ;UaÄ вЂ” напРЯжение на выхОДе Резонанс-! ного контура, U - -— — суммарное няФ Ял пря>кение ня выходе первого и второго ! детекторов, U = !!. I>4 — на пряжение ! ,. ня входе диодного фильтра,Нк напряжение на Б-входе КБ-триггера, 11 - = U — напряжение ня входе форЯ мирователя фронтов, U< < — напряжение на R-входе RS-триггop;I, Uс — напряжение ня прямом выходе ЕБ-триггера,: ,U2 — напряжение на.инверсном выходе ,RS-триггера, Ивы — напряжение на на-! грузке устройства . !

Имплантируемый рядиоимпульсный стимулятор содержит резонансный кон,тур 1, первый детектор 2, LC-фильтр

3, первый А и второй 5 ключи, второй детектор 6, ограничитель 7 тока, диодный фильтр 8, RS-триггер 9, формирователь 10 фронтов,.аналоговую ячейку 11 памяти, дискриминя rop 12 полярности, третий 13 и четвертый 14 ключи и фильтрующую цепочку 15.

Радиоимпульсный стимулятор работает следующим образом.

Благодаря индуктивной связи между антенной внешнего передающего устройства и катушкой резонансного контура имплантируемого приемника в резонансном контуре приемника возникают радиочастотные колебания, Период и длительность радиочастотных импульсов приемни><а равны периоду и длительности paiitto«acтотных импульсоВ передатчика, В зависимости оТ

55 полс жс-.ния ручки перев>ею1ателя в. .дя воздействия передатчика В резонансном контуре приемника возникает riocJIeJIOнятельность либо непрерывных радио«acтотных колебаний, либо рязделен— ныл паузой (осциллограммы UI>„ Eta фиг,2-4) °

Неразделенные паузой импульсы радиочастотных колебаний являются источ ником отрицяте«ьных импульсов стимуляции.

В pe1ультяте детектирования положительных полуволн радиочастотных колебаний резонянсногс> контура моноIIoJIsIpItbIp. импульсы положительной полярности возникаюT на выходе первого детектора 2 (зя Общую шину устройства условно принимается минусовая шина nrраничителя 7) (Осциллограмма U< - ня фиг.2-4), В резульяте детектирования отрицательных полувс1л> радиочастотных колебаний резонансного контура 1 монопопярные импульсы положительнс и полярности

Возникают ня выхо>се Второго детектора 6.

Переменная составляющая на вер— шине импульсов практически равна нуJIi4. из-за наличия в приемнике ВС-фильтря 3. Суммарное напряжение на выходе первого 2 и BTopoI. 6 детекторов является псточником импульсов сти— муляции на электродах приемника, Од-

НОВрс МЕННО Этс НаПряжЕЕП1Е 1ОСтуПаЕт на вход диодного фильтр . 8. Напряжение на выходе диодног о фильтра не зависит от частоты и длительности пОложител ьных импул ьc ОВ >1иод диОдного фильтра обеспечивает прохождение монОГ1олярньтх импульсОв ня за!>яд конденсатора фильтря и Одновременно инвертирует их Относительно минусовой шины RS-триггера 9.

Осциллограмма напряжения на входе диодного фильтра Iipårtcò. IB 1ена на фиг . 2-4 в виде зависимости 1! „=11„В4

Для формирования упрзв>.як>щих импульсов RS-триггера (ня Входах S u к) в приемнике имеется аналоговая ячейка 11 памяти,;1искрим Ittaтор 2 полярности и формир -iria ге. I b 10 Фр . н3 1424858 тов. !1оложительные импульсы с выхода дискриминатора 12 полярности попоступают наЯ-вход RS-триггера 9 и устанавливают на его прямом выходе уровень логической единицы, а на

5 инверсном выходе — уровень логического нуля.

Положительные импульсы с выхода формирователя 10 фронтов поступают на R-вход RS-триггера 9 и устанавливают уровень логической единицы на его инверсном выходе. При уровне логического нуля на прямом выходе

RS-триггера 9 четвертый ключ 14 открыт, а второй ключ 5 закрыт. При открытом четвертом ключе 14 открыт также первый ключ 4, Импульс напряжения с выходов первого 2 и второго

6 детекторов создает на электроде а приемника положительный относительно электрода б импульс тока. Величина импульса тока определяется ограничителем 7 тока. .При уровне логической единицы 25 на прямом выходе RS-триггера 9 четвертый ключ 14 закрыт, а второй ключ 5 открыт и, как следствие. открыт третий ключ 13. Импульс напряжения с выходов первого 2 и второго б детекторов создает на элек-. тродах приемника отрицательный относительно электрода б импульс тока.

Если в резонансном контуре приемника от внешнего передатчика возникают радиочастотные импульсы, представленные на фиг.2 (UBh), на пе — . реднем фронте продетектированного импульса U -, RS-триггер 9 устанавливается в положение, при котрром на его прямом выходе устанавливается

40 уровень логического нуля (U ) . Появление логического нуля на прямом ьыходе RS-триггера 9 происходит вследствие того, что аналоговая ячейка 11 памяти на входе дискриминатора 12 полярности задерживает появление логического нуля по отношению к переднему фронту продетектированного импульса, Поэтому у формирователя 10 фронтов на выходе появляется уровень логической единицы в то время, когда на выходе дискриминатора 12 полярности присут-. ствует уровень логического нуля.

Четвертый 14 и первый 4 ключи открыты и на электроде а приемника возникает положительный относительно электрода б импульс тока. Если в резонансном контуре приемника возникают радиочастотные импульсы, представленные на фиг,3 (U» ), в течение времени действия первого продетектированного импульса на прямом выходе RS-триггера 9 устанавливается уровень логического нуля, и в течение времени действия второго продетектированного импульса — уровень логической ециницы. Появление уровня логической ециницы происхоцит на заднем фронте первого пропетектированного импульса, так как в этот момент на S-вход с выхода дискриминатора 12 полярности поступает положительный импульс (U< = Уз ), а аналоговая ячейка 11 памяти и формирователь 10 фронтов на R-вход подают уровень логического нуля. В результате на вход четвертого ключа 14 поступает уровень логического нуля в течение времени действия первого продетектированного импульса (UI), а на вход второго ключа 5 — уровень логической .единицы (V ).

В интервале от заднего фронта первого продетектированного импульса до заднего фронта второго процетектированного импульса на вход четвертого ключа 14 поступает уровень логической единицы, а на вход второго ключа 5 — уровень логического нуля.

Поэтому в течение времени действия первого продетектированного импульса на электроде а относительно электрода б возникает положительный импульс тока, а в течение времени действия второго продетектированного импульса на электроде а относительно электрода б возникает отрицательный импульс тока.

Время действия первого продетектированного импульса (10-15 мкс) вы45 бирается на 2-3 порядка меньше вре1 мени действия второго продетектированного импульса. Вследствие емкостной составляющей проводимости ткани этот узкий всплеск тока сгла5р живается и на ткань действует практически только отрицательный импульс тока. Если в резонансном контуре возникают радиочастотные импульсы, представленные на фиг.4 (Б „ ), работа стимулятора аналогична работе, рассмотренной в пре дыдущем случае (фиг.2). Однако длительность первого продетектированного импульса равна длительности вто142

30

55 рого продетектированного импульса.

Поэтому на нагрузке приемника возникают биполярные импульсы (Ив„„ ).

В течение паузы меящу радиочастотными импульсами на R- u S-входах

RS-триггера присутствуют уровни ло гической единицы, В результате на

1 .прямом и инверсном выходах триггера

1также возникает уровень логической единицы и оба ключа (второй и четвертый) закрыты. Таким образом, все узлы приемника в паузе между импульсами высокочастотной энергии, гене рируемой внешним передатчиком, не рассеивают мощность.

В порядке реализации изобретения собран и испытан с положительными результатами макет имплаптируемого радиоимпульсного стимулятора, электрическая схема которого представена на фиг.5. Резонансный контур

1 состоит иэ HHpJKTHBH0cTH L1 H енсатора С1. Резонансная частота контура равна 880 кГц.

Первый детектор 2 состоит из диода Df и конденсатора С1, 1.С-фильтр содержит индуктивность Ь2 и конденсатор С4, включенный параллель о электродам устройства, первый

Ключ 4 содержит транзистор (выводы

5, 10, 11) транзисторной матрицы

131 и резисторы R2, второй ключ 5 транзистор (выводы 3, 4, 12) транзисторной матрицы D1, транзистор (выводы 5, 10, 11) транзисторной матрицы В2, резисторы R4 и R6.

Й

Второй детектор 6 содержит диод

2 и конденсатор СЗ, ограничитель тона состоит из транзистора (выфоцы 12, 3 4) траиаисториои матрицы

Ь2, резисторов R7-R9, диодный фильтр

8 состоит.из диода 704 и конденсатора С6, RS-триггер 9 — микросхема

564ТМ2 (выводы 3-6), формирователь фронтов 10 — микросхема 564ТИ2 (выводы 8-11), аналоговая ячейка 11 памяти содержит конденсатор С5 и резистор R9, дискриминатор 12 полярно,ти состоит из транзистора (выводы

6, 7, 9) .транзисторной матрицы 02, 1>езисторов R 10, R11 и диода VD3, третий ключ 13 состоит иэ транзистора (выводы 2, 13, 14), транзисторной матрицы D2 и резистора R1.

Четвертый ключ 14 состоит из транзистора (выводы 6-8) транзисторной матрицы 01, транзистора (выводы 2, 13, 14) транзисторной матрицы D2, ре4858 6 зисторов R3 и R5, фильтрующая цепочка 15 — из конденсатора С7, она исключает ложное срабатывание RS-триггера

9 из-за паразитных наводок íà S-входе от радиочастотных импульсов, излучаемых антенной внешнего передатчика, Радиоимпульсный имплантируемый стимулятор позволяет без хирургическоского вмешательства получать во время эксплуатации монополярные (положительные ч отрицательные), а также биполярные импульсы, длительность которых на порядок меньше длительности импульсов в известном стимуляторе.

Предлагаемый стимулятор позволяет обеспечить более надежную работу. в сравнении с известным, Формула изобретения

Радиоимпульсныи стимулятор, содержащий резонансный контур, соеди, пенный с входом первого детектора и первым входом второго детектора, второй вход которого подключен к одному выходу первого детектора,связанного другим выходом через LC,ильтр ",. минусовыми шинами RS-триггера, формирователя фронтов и с входом первого ключа, выход которого подключен к входу второго ключа, причем выход второго детектора связан с входом диодного фильтра, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности имитаии двигательных нервных импульсов, в него введены аналоговая ячейка памяти, дискриминатор полярности, третий ключ, четвертый ключ, фильтрующая цепочка, причем LC-фильтр связан с входом третьего ключа, входом аналоговой ячейки памяти, плюсовой шиной дискриминатора полярности, плюсовой шиной RS-триггера, плюсовой шиной формирователя фронтов, диодным фильтром, прямой выход RS триггера соединен с угравляющим входом четвертого ключа, инверсный выход RS-триггера соединен с управляющим входом второго ключа, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом первого ключа, управляющий вход первого ключа соединен с выходом третьего ключа, соединенного с входом четвертого ключа, выход четвертого ключа соединен с выходом второго ключа и выходом ограничителя тока, выход анаЛоговой ячейки памяти соединен с входом дискриминатора полярности и управляющим входом формирователя фронтов, выход дискриминатора полярности соединен

S-входом RS-триггера и через фильтрующую цепочку с выходом третьего ключа, выход формирователя фронтов

1424858 соединен с R-входом Rs-триггера, минусовая шина RS-триггера и минусовая шина формирователя фронтов соединены с выходом диодного фильт-, ра, минусовая шина дискриминатора полярности соединена с входом диодного фильтра.

1424858

1>»,ЗгВ

Подписное

Тираж 541

ИЯИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Иос. ва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прои в дст. ии -!I< лиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. 1з и к<

Заказ 4 >! О/6>

Составитель В.Скоробогатова

Те :p ед 31. Сердюкова Корректор O.Kpaвдова