Электростимулятор мышц

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапевтической практике . Сущность изобретения: для работы в двух режимах: стимуляций одйночнйми импульсами и стимуляций периодическими имп у л ь с а м и с из м ё н я ю Щ и м с я порядком следования их формы в устройство введены генератор 5 одиночных импульсов, генератор 9 периодических Сигналрв, переключа- . тель 2 режима работы, переключатель 3 запуска одиночного Сигнала, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, переключатель 15 порядка следования формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель 16. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 61 N 1/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х., :;Х,, 1 (21) 4778162/14 (22) 05,01.90 (46) 07.08.92. Бюл. N 29 (71) Ковровский механический завод (72) В.А. Шелоумов, А,А. Шилов и И.А. Колосов (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1242185, кл. А 61 N 1/36. 1986. (54) ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР МЫШЦ (57) Использование . изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапевтической прак(..

Изобретение относится к медицинской технике и может быть исполвзовано в физиотерапевтичбской практике при спортивных тренировках,:в профилактических"целях-при ограйиченной. подвижности, например, для " послеоперационйых больных, космонавтов . при длительйых полетах, членов.эки»пажей надводного и"подводного флота, для прове.денйя лечебно-восстановительных и других процедур. ., Иэвесте н . электростимулятор, содер жа = щий модулятЬр, один вход которого соединен с генератором " стимулирующих сигналов, другой вход — через ключ с генератором йнфранизких частот, а выход - че- рез усилитель мощности с электродами, датчик мышечного сокращения, схему срав- нения, первую пороговую схему, интегратор, вторую пороговую схему, соединенную со входом управления ключа. кнопку пуска, которая подсоединена ко входу интегратора, источник опорного сигнала; соединвн- ный со схемой сравнения.

„„ЯЯ„„1752412 А1

2 тике. Сущность изобретения: для работы в двух режимах: стймуляции одйночнь1ми импульсами и стимуляции периодическими импульсами с изменяющимся порядком следования их формы в устройство введены генератор 5 одиночных импульсов, генера-" тор 9 периодических сигналов. переключа-. тель 2 режима работы, переключатель 3 запуска одиночного сигнала, первый 13 и второй 14 элемейты» ИЛИ. переключатель 15 порядка следования формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель 16. 3 ил, 0»

К недостаткам таких злектростимуляторов следует отнести отсутствие возможности стимуляции од»иночными импульсами, а также отсутствие возможности изменения поряДка следования формы стимулирующих импульсов как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме стимуляции периодическими импульсами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электростимулятор, содержащий электроды, Ф источник питания и соединенные с ним форо мирователь пачек колебаний, формирова- )Я тель выхедного сигнала, генератор частоты пачек, Формирователь пачек колебаний включает выходной трансформатор, соеди- ненный с регулятором выходного сигнала, и ключевую схему, которая подключена к средней точке обмотки трансформатора, формирователю выходного сигнала и генератору частоты пачек. С целью регулирования формы пачек в электростимулятор введена цепочка. состоящая из резистора, 1752412

Цель достигается тем, что в известный электростимулятор, содержащий электроды, источник литания, генератор частоты пачек, трансформатор. регулятор выходного сигнала, резистор и диод, введены гене25

30 ратор одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа, первого и второго ждущих мультивибраторов, генератор периодических сигналов, состоящий из последовательно соедйненных генератора частоты пачек, не- 35 симметричного генератора, третьего ждущего мультивибратора, переключатель режима работы, переключатель запуска одиночногб сигйала; первый и второй элементы ИЛИ, переключатель порядка следо40 вания формы стимулирующих импульсов, двухтактный усилитель; выход источника питания через выключатель соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и с общим выводом переключателя режима работы, второй вывод которого соединен с одним из контактов одиночного переключателя запуска сигнала, с управляемым ключом, первым и вто50 рым ждущими мультивибраторами генератора одиночных сигналов, второй контакт одиночного переключателя запуска сигнала соединен с управляемым входом управляемого ключа генератора одиночных сигналов, а третий вывод переключателя режима работы соединен с генератором частоты пачек и третьим ждущим мультивибратором генератора периодических сигналов. выход первого ждущего мультивибратора генератора одиночных сигналов диодов и переключателя, соединенная с регулятором выходного сигнала.

К недостаткам таких электростимуляторов следует отнести отсутствие возможности стимуляции одиночными импульсами, а 5 также отсутствие возможности. изменения порядка следования формы стимулирующих импульсов как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме стимуляции периодическими импульсами; 10

Кроме того, крайние выводы обмотки выходного трансформатора через выключатель соединены с плюсом источника питания, а это приводит к формированию стимулирующих импульсов только одной 15 полярности, например, отрицательной, что, в свою очередь, приводит к наличию в выходном сигнале постоянной составляющей, . что является нежелательным.

Целью изобретения является" повыше- 20 ние эффективности воздействия путем создания изменяющегося порядка следования формы стимулирующего сигнала и ис. ключения постоянной составляющей. соединен с одним из входов первого эле мента ИЛИ, а выход второго жДущего мультивибратора генератора одиночных сигналов соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ, выход несимметричного мультивибратора генератора периодиче-. ских сигналов соединен с другим входом первого элемента ИЛИ, а выход третьего ждущего мультивибратора гейератора периодических сигналов соединен с другим входом второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены со входами переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов, а

его выходы соединены с базами выходных транзисторов двухтактного усилителя.

На фиг,1 показана электрическая схема . электростимулятора мышц; на фиг.2 и 3— эпюры напряжений, поясняющие работу электростимулятора мышц как в режиме стимуляции одиночными импульсами, так и в режиме периодической стимуляции с изменением порядка следования формы стимулирующих сигналов.

Электростимулятор мышц содержит источник 1 питания, переключатель 2 режима работы, переключатель 3 запуска одиночного сигнала, выходной трансформатор 4, генератор 5 одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа 6, первого 7 и второго 8 ждущих мультивибраторов, генератор 9 периодических сигналов, состоящий из последовательно соединенных генератора 10 частоты пачек колебаний, несимметричного мультивибратора 11, третьего ждущего мультивибратора 12, первый элемент ИЛИ 13, второй . элемент ИЛИ 14, переключатель 15 порядка следования формы стимулирующих импуль- . сов, двухтактный усили1 ель 16, регулятор 17 выходного сигнала, электроды 18 и 19, резистор 20, диод 21, выключатель 22 источн4 а питания.

Выход:источника 1 питания через 8blxn osarcnb 22 соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора 4 и с общим выводом переключателя 2 режима работы, второй вывод которого соединен с одним из контактов одиночного переключателя 3 запуска сигнала, с управляемым ключом 6, первым и вторым ждущими мультивибраторами 7 и 8 генератора 5 одиночнйх сигналов, второй контакт одиночного переключателя 3 запуска сигнала соединен с управляемым входом управляемого ключа 6 генератора 5 одиночных сигналов, а третий вывод переключателя 2 режима работы соединен с генератором 10 частоты пачек и третьим ждущим мультивибратором 2 генератора 9 периодических

1752412 сигналов. Выход первого ждущего мульти- . Эпюра k, I). Так как сформированные управвибратора 7 генератора 5 одиночных сигна- ляющие импульсы с выходов ждущих мульлов соединен с одним из входов первого тивибраторов 7 и 8 сдвинуты по времени и элемента ИЛИ 13, а выход второго ждущего следуют один за другим, то при положении мультивибратора 8 генератора 5 одиночных 5 переключателя порядка следования формы сигналов соединен с одним из входов вто- стимулирующих импульсов в положении I рого элемента ИЛИ 14. Выход несимметрич- импульс с выхода первого элемента ИЛИ 13 ного мультивибратора 11 генератора 9 первым поступает на базу транзистора Vl периодических сигналов соединен с другим двухтактного усйлителя, который им открывходом первого элемента ИЛИ 13, а выход 10 вается, и через него начинает протекать ток третьего ждущего мультивибратора 12 гене- по цепи: плюс источника питания — первая ратора 9 периодических сигналов — с другим половина первичной обмотки трансформавходом второго элемента ИЛИ 14. Выходы тора — коллектор — эмиттертранзистора Vi— первого и второго элементов ИЛИ 13 и 14 минус источника питания. При этом на втосоединены с входами переключателя 15 по- 15 ричной обмотке трансформатора формирурядка следования формы стимулирующих ется, например, положительная полуволна импульсов, а его выходы — с базами выход-, стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра m). ных транзисторов двухтактного усилителя После окончания действия импульса с выхода первого элемента ИЛИ 13, транзиЭлектростимулятор мышц работает сле- 20 стор Vl закрывается, и, в то же самое время, дующим образом. открывается транзистор Чр управляющим

В режиме стимуляции одиночными им- импульсом, поступающим на его базу с выпульсами замкнуты контакты 1-2 выключа- хода второго элемента ИЛИ 14 через перетеляисточника22питанияипереключателя ключатель порядка следования, формы

2 режима работы. При этом напряжение от 25 стимулирующих импульсов, и через него на, источника 1 питания поступает на генера- чинает протекать ток по цепи: плюс источ тор 5 одиночных сигналов и на средний вы- ника питания —. вторая половина первичной, вод первичной обмотки выходного обмотки трансформатора — коллектортрансформатора 4 (фиг.2, эпюра а). эмиттер транзистора Ч вЂ” минус источника

При нажатии переключателя 13 запуска 30 питания. При этом на вторичной обмотке одиночного сигнала на управляемый вход трансформатора формируется, например, ключа 6 подается напряжение источника отрицательная полуволна стимулирующего питания (фиг.2, эпюра b), и на его выходе импульса(фиг,2, эпюра m). появляется потенциал, близкий к нулю При положении переключателя 15поряд(фиг.2, эпюрас), При отпускании перекл оча- 35 ка следования формы стимулирующих имтеля на управляемый вход ключа 6 переста- пульсов в положении ll импульс с выхода ет поступать напряжение источника первого элемента ИЛИ 13 первым поступает питания (фиг.2, зпюра Ь), и на. его выходе набазутранзистораЧрдвухтактногоусилите. появляется потенциал, близкий к напряже- ля, который им открывается, и через него нанию источника питания (фиг,2, эпюра с), 40 чинает протекатьток по цепи: плюс источника

Перепадом напряжения, например поло- питания — вторая половина первичной обмот- жительным, запускается первый ждущий ки трансформатора — коллектор-эмиттер мультивибратор 7. Последний формирует по- транзистора Чг — минус источника питания. ложительный импульс определенной дли- При этом на вторичной обмотке трансформательности, 1 мс (фиг.2, эпюра d), который 45 тора формируется отрицательная полуволна поступает на один из входов первого злемен - " стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра m). та ИЛИ 13, и перепадом напря>кения с его - - После окончания действия импульса с выхода, например отрицательным, запускает выхода первого элемента ИЛИ 13 транзивторой ждущий мультивибратор 8, который стор Vz закрывается, и в то же самое время формирует положительный импульс опреде- 50 открывается транзистор Ч управляющим ленной длительности, например 1 мс (фиг.2, импульсом, поступающим на его базу с вы- . . эпюра е), который, в свою очередь, поступает хода второго элемента ИЛИ 14 через перена один из входов второго элемента ИЛИ 14. ключатель порядка следования формы

После каждого отпускания переключа- стимулирующих импульсов, и через него нателя 3 запуска одиночного сигнала с выхода 55 чинает протекать ток по цепи . плюс источпервого элемента ИЛИ импульсы поступа- ника питания — первая половина первичной ют на первый вход, а с выхода второго эле- обмотки трансформатора — коллектормента ИЛИ импульсы поступают на второй ° эмиттер транзистора Vi — минус источника вход переключателя порядка следования питания. При:-том на вторичной обмотке формы стимулирующих импульсов (фиг,2, трансформатора формируется положитель1752412

10

20

30

50

Ная полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра m). . Сформйрованные симметричные стимулирующие импуллсй, выделяемые на крайних выводах регулятора выходного сигнала, подключенного параллельно вторичной обмотке трансформатора, через его подвижный контакт, резистор и диод, поступают на выход.

Так как диод включен в прямом направлении, то он не препятствует прохождению положительной полуволны стимулирующего импульса, который периодически полностью выделяется на нагрузке (фиг,2, эпюра

n). Ограничение отрицательной полуволны происходит за счет резистора 20 (фиг.2, эпюра n).!4еобходимость ее ограничения до определенного уровня снижает степень ожогового состояния кожи в процессе стимуляции.

Таким образом, при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульс в положении I или в положении II на выходе устройства после каждого отпускания переключателя запуска одиночного сигнала появляются стимулирующие ймпульсы, начиная с положйтельной полуволны и его окончанием отрицательной полуволной или начиная с отрицательной полуволны и его окончанием положительной полуволной, что, в свою очередь, расширяет возможности устройства, В режиме стимуляции периодическими импульсами замкнуты контакты 1-2 выключателя источника 22 питания и контакты 1 — 3 переключателя 2 режима работы. При этом напряжение от источника 1 питания поступает на генератор 9 периодических сигналов, непосредственно на генератор 10 частоты пачек колебаний, третий ждущий мультивибратор 12 и на средний вывод первичной обмотки выходного трансформатора

4 (фиг.3, эпюра t). При этом генератор частоты пачек колебаний начинает вырабатывать симметричные электрические сигналы с периодом повторения, например, 4 с (фиг.3, эпюра g), которые поступают на управляемый вход несимметричного мультивибратора 11, положительные сигналы которых являются для него питающим напряжением.

В момент поступления положительных сигналов с выхода генератора частоты пачек колебаний генератор 11 начинает вырабатывать электрические сигналы несимметричной формы с длительностью положительного им пульса, например, равного 1 мс и скважностью, найример, при частоте 50 Гц. равной

20 (фиг.3, эпюра h}, которые поступают на . другой из входов первого элемента ИЛИ 13, и на вход третьего ждущего мультивибратора 12, который запускается каждый раз перепадом напряжения, например отрицательным, и формирует на своем выходе положительный импульс определенной длительности, например, 1 мс (фиг.3, эпюра I), который поступает на другой из входов второго элемента ИЛИ 14.

Так как сформированные управляющие импульсы с выхода несимметричного мультивибратора 11 и с выхода ждущего мультивибратора 12 сдвинуты по времени и следуют один за другим, то при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов в положении 1 импульсы с выхода первого элемента ИЛИ (фиг.3, эпюра k) первыми поступают на базу транзистора Ч двухтактного усилителя, который ими открывается, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания — первая половина первичной обмотки трансформатора — коллектор — эмиттер транзистора VI — минус источника питания.

При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, положительные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.3, эпюра m).

После каждого окончания действия импульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13 транзистор VI закрывается, и в то же самое время открывается транзистор Ч управляющим импульсом, поступающим на базу его с выхода второго элемента ИЛИ 14 через переключатель порядка следования формы стимулирующих импульсов, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи; плюс источника питания — вторая половина первичной обмотки трансформатора — коллектор-эмиттер транзистора Ч вЂ” минус источника питания, При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательные полуволны стимулирующих импульсов (фиг.3, эпюра m), При положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов 15 в положении II импульсы с выхода первого элемента ИЛИ 13 первыми поступают на базу транзистора Vz двухтактного усилителя, который ими открывается, и через него каждый раз в момент их поступления начинает протекать ток по цепи: плюс источника питания — вторая половина первичной обмотки трансформатора — коллектор-эмиттер транзистора Ч вЂ” минус источника питания, При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательные полуволны стимулирующих импульсов (фиг;3, эпюра m).

1752412

10 орматор, регулятор выПосле каждого окончания действия им- стоты пачек, трансформато, г пульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13 ходного сигнала, резистор и диод, о т л и ч атранзистор Чг закрывается, и в то же самЬе . ю шийся тем, что, с целью повышения времяоткрываетсятранзисторЧ управляю- эффективности воздействия путем создаба щими импульсами, поступающими íà его 5 йия изменяющегося порядка с азу с выхода второго элемента ИЛИ 14 формы стимулирующего сигнала и исключечерез переключатель порядка следованйя ния постоянной составляю ей, ляющеи, в него ввеформы стимулирующих импульсов, и через дены генератор одиночных сигналов, него каждый раз в момент их поступления состоящий из последовательно соединенначинает прУтекать ток по цепи, плюс источ- 10 ных управляемого ключа, первого и второго ника питания — первая половина первичной. ждущих мультивибраторов, генераторпериобмотки трансформатора — коллектор-, одических сигналов, состоящий из последоэмиттер транзистора Vt — минус источника вательно соединенных генератора частоты питания. При этом на вторичной обмотке пачек, несимметричного генератсра, третьтранеформатора формирутеся. например. 15 его ждущего мультивибратора, переключаполоЖительные полуволны стимулирующих: тель режима работы, переключатель импульсов (фиг.3, эпюра т).. запуска одиночного сигнала, первый и втоформированные стимулирующие им- рой элементы ИЛИ, переключатель по ядка пульсы, выделяемые на крайних выводах ре- следования формы стимулирующи у р выходного сигнала, подключен- 20 сов,двухтактныйусилитель, выходисточниногопараллельно вторйчнойобмоткетранс- ка питания через вык выключатель соединен со форматора через его подвижный контакт, средней точкой первичной обмотки езист р ор и диод, поступают на выход. Так ного трансформатора и с общим выводом ки выходкак диод включен в прямом направлении, то переключателя режима работы, второй вьюн не препятствует прохожденйю положи- .25 вод которого соединен с одним из контактов тельных полуволн стимулирующих импуль- переключателя запуска. одиночного сигнасов, которые практически полностью ла, с управляемым ключом, первым и вто- выделяются на нагрузке (фиг.3. эпюра n). рым ждущими мультивибраторами

Ограничение отрицательных полуволн генератора одиночных сигналов, второй происходит за счет резистора 20(фиг.3, эпюра 30 контакт переключателя запуска одиночно о

). еобходимость их ограничения до опреде- сигнала соединен с управляемым входом ленного уровня снижает степень ожогового . управляемого ключа генератора одиночных состояния кожи в процессе стимуляции. сигналов, а третий вывод переключателя рез сказанного видно, что при положе- жимаработысоединенсгенераторомчастонии переключателя порядка следования 35 ты пачек и третьим третьим ждущим формы стимулирующих импульсов в поло- - мультивибратором генератора периодичежении 1 или в положении й.на выходе уст- ских сигналов выхо д первого ждущего имп .ройства формируются стимулирующие: мультивибратора генератора одино н н чных ульсы, начиная с, положительной пол- сигналов соединен с одним из входов перуволны и его окончанием отрицательной 40 вогоэлемента ИЛИ,авыходвторогождущеполуволной или начиная с отрицательных го мультивибратора генератора о и у ихокончанием положительными сигналов — с одним из входов второго элеполуволнами,что,всвоюочередь,расширя- мента ИЛИ, выход несимметрично з ожностиустроиства. тивибратора генератора перио и дических аким о разом, использование такого 45 сигналовсоединенсдругимвходомпервого электростимулятора мышц как в режиме элемента ИЛИ, а выход третьего. ждущего стимуляции одиночными импульсами, так и мультивибратора генератора периодичев режиме стимуляции периодическими им- ских сигналов — с другим входом вто ого пульсамисизменяющимсяпорядкомследо- элемента ИЛИ, выходы первого и второго вания их формы,. позволяет повысить 50 элемента ИЛИ соединены с входами переэффективность лечения, ключателя порядка следования формы стио р м у л а и з о б р е т е н и я мулирующих импульсов, а его выходы — с

Электростимулятор мышц, содержащий базами выходных транзисторов двухтактноэлектроды, источник питания, генератор ча- го усилителя.

1752412

1752412

П гкяючатеаь d 8 noA. I Переквочамепь Ю Р лщ II

Составитель В,Щурыгина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Редактор ОМрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2716 Тираж . Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35., Раушская наб.. 4/5