Устройство для электростимуляции мы-шечных групп

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ во взе

Йоюв Советских

Сонлалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.78 (21) 2592184/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.02.81. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 07.02.81 (51) M. Кл з

А 6IN 1/36

Государственный комитет (53) УДК 615.841 (088.8) по делам изобретений и открытий

1

Д. А. Штейн и В. И. Липовский

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт протезирования и протезоЬтроейия (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

МЫШЕЧНЫХ ГРУПП

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электротерапевтического воздействия.

Известно устройство для электростимуляции мышечных групп, которое содержит 5 блок генерации стимулирующих импульсов, блок регулирования, выходные формирователи импульсов и электроды, соединенные последовательно, средства преобразования ответной реакции биообъекта в электриче- 10 ский сигнал и блок обработки сигналов, также соединенные последовательно (1).

При этом выход блока обработки сигналов предназначен для подключения к управляющему входу блока регулирования. 15

Однако известное устройство не обеспечивает возможности повышения эффективности воздействий за счет их индивидуализации, с учетом состояния гемодинамики, адаптивного прироста силы под действием 20 нагрузок и электроактивности в мышцах тренируемого, что снижает эффективность электростимуляции.

Целью изобретения является обеспечение возможности воздействия с учетом состоя- 25 ния гемодинамики, адаптивного прироста силы под действием нагрузок и электроактивности в мышцах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электростимуляции мы- 30 шечных групп, содержащее блок генераций стимулирующих импульсов, блок регулирования, выходные формирователи импульсов и электроды, соединенные последовательно, средства преобразования ответной реакции биообъекта в электрический сигнал и блок обработки сигналов, также соединенные последовательно, при этом выход блока обработки сигналов предназначен для подключения к управляющему входу блока регулирования, в него введены программирующий блок, включающий счетчики импульсов с дешифраторами, триггер со счетным входом и реле управления с четырьмя группами контактов, подключенное к единичному выходу триггера, два объединенных по цепи включения управляемых реле времени, выходные контакты которых установлены между блоками регулирования и выходными формирователями импульсов, логическая схема ИЛИ с подключенным на ее выход вторым реле управления; при этом средства преобразования ответной реакции биообьекта в электрический сигнал выполнены в виде двух электродинамометров, двух датчиков пульса со сфигмоманометрами и двух датчиков биопотенциалов с усилителями, а блок обработки сигналов выполнен в виде последовательно соединенных схем сравнения с элементами эталонных значений, уз801839

65 ла установки весовых коэффициентов и узла логического формирования сигналов управления, выходы которого через дополнительно введенные элементы согласования и две группы контактов первого реле управления подключены к управляющим входам блока регулирования и двум реле времени, в цепи включения которых установлена третья группа контактов первого реле управления, четвертая группа которого установлена между блоком генерации стимулирующих импульсов с одной стороны и блоком регулирования и логической схемой

ИЛИ вЂ” с другой стороны, а контакты второго реле управления включены между сфигмоманометрами и схемами сравнения.

При этом узел логического формирования сигналов управления выполнен в виде накопителей, элементов эталонных значений, элементов сравнения, периферийных и центрального процессоров, причем выходы центрального процессора через периферийные процессоры подключены к элементам сравнения, другие входы которых соединены с выходами элементов эталонных значений и накопителей.

При этом блок регулирования выполнен в виде двух круговых потенциометров с управляемыми электроприводами.

При этом электродинамометры установлены оппозитно на передвижных кронштейнах и имеют скобы, укрепленные взаимообращенно друг к другу на чувствительных элементах электродинамометров.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для электростимуляции мышечных групп; на фиг. 2 — структурная схема узла логического формирования сигналов управления.

Устройство содержит блок 1 генерации стимулирующих импульсов, блок регулирования, выходные формирователи 2 и 3 импульсов и электроды 4 и 5, соединенные последовательно, средства преобразования ответной реакции биообъекта в электрический сигнал и блок обработки сигналов, также соединенные последовательно. При этом выход блока обработки сигналов предназначен для подключения к управляющему входу блока регулирования.

Кроме того, устройство содержит программирующий блок, включающий дешифраторы 6 и 7, триггер 8 со счетным входом, реле 9 управления с четырьмя группами контактов 10 — 13, подключенное к единичному выходу триггера 8, и счетчики 14 и 15 импульсов, подключенные к дешифраторам.

В устройство введены два объединенных по цепи включения управляемых реле 16, 17 времени, выходные контакты 18 и 19 которых установлены между блоками регулирования и выходными формирователями 2 и 3 импульсов, логическая схема ИЛИ 20 с подключенным на ее выход вторым реле 21 управления.

Средства преобразования ответной реакции биообъекта в электрический сигнал выполнены в виде двух электродинамометров

22 и 23, двух датчиков 24 и 25 пульса со сфигмоманометрами 26 и 27 и двух датчиков 28 и 29 биопотенциалов с усилителями

30 и 31.

Блок обработки сигналов выполнен в виде последовательно соединенных схем 32—

37 сравнения с элементами 38 — 43 эталонных значений, узла 44 установки весовых коэффициентов и узла 45 логического формирователя сигналов управления. Выходы узла 45 через элементы согласования, усилитель 46 мощности и ограничитель 47 времени и две группы контактов 11, 12 первого реле 9 управления подключены к управляющим входам блока регулирования и двум реле 16 и 17 времени. В цепи включения реле 16 и 17 установлена группа контактов

13 первого реле 9 управления, другая группа контактов 10 которого установлена между блоком 1 генерации стимулирующих импульсов с одной стороны и блоком регулирования и логической схемой ИЛИ 20 с другой стороны. Контакты 48 второго реле

21 управления включены между сфигмоманометрами 26, 27 и схемами 34 и 35 сравнения.

Блок регулирования выполнен в виде двух круговых потенциометров 49, 50 с управляемыми электроприводами 51 и 52.

Злектродинамометры 22 и 23 установлены оппозитно на передвижных кронштейнах 53 и имеют скобы 54, укрепленные взаимообращенно друг к другу на чувствительных элементах электродинамометров 22 и 23.

Кроме того, устройство включает блок 55 питания, подключенный к блоку 1 генерации, индикаторы 56 и 57, подключенные к счетчикам 14 и 15.

Узел 45 логического формирования сигналов управления выполнен в виде накопителей 58 — 60, элементов 61 — 64 эталонных значений темпов, элементов 65 — 68 сравнения, периферийных процессоров 69 — 72 и центрального процессора 73. Выходы центрального процессора через периферийные процессоры подключены к элементам сравнения, другие входы которых соединены с выходами элементов эталонных значений и накопителей.

Устройство работает следующим образом.

Приступая к процедуре, накладывают известным способом на мышцы-антагонисты по одной паре электродов 4, 5.

На дистальный сегмент тренируемой конечности, который фиксируют между скобами 54, смонтированными на чувствительных элементах оппозитно установленных динамометров, служащих датчиками анализируемого адаптивного прироста силы под деиствием нагрузок и установочно перемещаемых по высоте кронштейна 53, в сово801839

05 купности устанавливают и другие датчики

28 и 29 биопотенциалов.

В местах, где наиболее отчетливо определяется пульсовая волна, накладывают датчики 24 и 25 пульса, связанные, например, посредством фотоэлементов, со сфигмоманометрами 26 и 27.

Электроды 4 и 5 присоединяют к выходным формирователям 2 и 3, сглаживающим передний и задний фронты стимулирующих импульсов и связанным со счетчиками 14 и

15 импульсов.

Сигналы счетчиков 14, 15 поступают на входы дешифраторов 6 и 7, анализирующих и указывающих на импульсные признаки входной информации и одновременно являющихся ее носителями по задаваемым счетам стимулирующих импульсов, регистрируемых и подсчитываемых счетчиками 14 и 15, работающими, например, в коде, обеспечивающем при изменениях показаний на единицу изменения состояний только одной ячейки, и выполненными, например, на электронных цепочках интегрирования. От выходных цепей дешифраторов 6 и 7 сигналы поступают на соответствующие входы триггера 8, переводя его во второе устойчивое состояние, из которого он будет переведен обратно в первое очередным импульсом от второго дешифратора.

При этом сигналы от выходной цепи триггера 8 поступают на включенную в цепь обмотку реле 9 управления, две группы контактов которого управляют поочередным переключением средств амплитудного регулирования потенциометров 49 и 50 с управляющими обмотками электроприводов

51 и 52, на входы которых поступают сигналы от выходной цепи усилителя 46 мощности, на который непосредственно поступают сигналы от блока обработки сигналов.

Другие две группы контактов реле 9 управляют поочередным переключением реле

16 и 17 с зависимыми выдержками времени, последовательно включенных в цепях потенциометров 49 и 50 и на входы которых сигналы поступают от блока обработки сигналов после его выходного ограничителя

47 времени, что происходит после преобразований вторичными приборами электрических сигналов от источников информации, которые поступают на соответствующие входы схем 32 — 37 сравнении с его элементами 38 — 43 эталонных значений.

Выработанные на основании сравнения значений регулируемых величин рассогласованных сигналов с заданными значениями эталонов элементов 38 — 43 сигналы далее поступают на соответствующие входы узла

44 установки весовых коэффициентов, преобразованные сигналы с соответствующих выходов которого поступают на входы узла

45 логического формирования сигналов управления.

5 и

Такой сигнал формируется с учетом совокупных изменений во времени текущих значений, характеризующих состояние информационных источников, именно, темпов приближения к норме при системном соблюдении условий обращения к памяти по приоритетному принципу, реализуемому в узле 45 работой центрального процессора

73. Сигналы с выхода процессора 73 поступают по заранее установленной для данного тренируемого последовательности и с учетом максимальных отклонений по задаваемым эталонам элементов 61 — 64 через соответствующие периферийные процессоры

69 — 72 на одних из входов элементов 65—

68 сравнения.

При одновременном поступлении на два других входа элементов сравнения сигналов от накопителей 58 — 60 текущей информации, совмещающих элементы памяти, и от задаваемых эталонов элементов 61 — 64 темпов. В результате суммирования сигналов от единичных выходов элементов 65—

68 сравнений образуется наиболее полно характеризующий и адекватно прогнозирующий режимы электростимуляционных воздействий в соответствии с совокупными действиями, выбранными на основании текущей информации об ответных реакциях организма тренируемого на предыдущие стимулирующие импульсы, и сформированный в единый интегрированный нормализованный прогнозирующий сигнал для управления режимом электростимуляционных воздействи " .

Установленные на выходах счетчиков 14 я 15 импульсов индикаторы 56 и 57, как и выполнение электродинамометров 22 и 23 с непосредственными отсчетами по шкалам служат самоконтрольными зрительными ориентирами, концентрирующими внимание тренируемого и превращающими электростимуляционные воздействия в активный, отраженный в сознании, процесс, максимально приближаясь к естественной тренировке мышц.

При использовании устройства обеспечивается возможность повышения эффективности электростимуляционных воздействий за счет их индивидуализации, с учетом состояния гемодинамики, адаптивного прироста силы под действием нагрузок и электроактивности в мышцах тренируемого.

Формула изобретения

1. Устройство для электростимуляции мышечных групп, содержащее блок генерации стимулирующих импульсов, блок регулирования, выходные формирователи импульсов и электроды, соединенные последовательно, средства преобразования ответной реакции биообъекта в электрический сигнал и блок обраоотки сигналов, также соединенные последовательно, при этом вы

801839 ход блока обработки сигналов предназначен для подключения к управляющему входу блока регулирования, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения возможности воздействия с учетом состояния гемо- 5 динамики, адаптивного прироста силы под действием нагрузок и электроактивности в мышцах, в него введены программирующий блок, включающий счетчики импульсов с дешифраторами, триггер со счетным вхо- 10 дом и реле управления с четырьмя группами контактов, подключенное к единичному выходу триггера, два объединенных по цепи включения управляемых реле времени, выходные контакты которых установлены ме- 15 жду блоками регулирования и выходными формирователями импульсов, логическая схема ИЛИ с подключенным на ее выход вторым реле управления, при этом средства преобразования ответной реакции био- 20 объектов в электрический сигнал выполнены в виде двух электродинамометров, двух датчиков пульса со сфигмоманометрами и двух датчиков биопотенциалов с усилителями, а блок обработки сигналов выполнен в 25 виде последовательно соединенных схем сравнения с элементами эталонных значений, узла установки весовых коэффициентов и узла логического формирования сигналов управления, выходы которого через допол- ЗО нительно введенные элементы согласования и две группы контактов первого реле управления подключены к управляющим входам блока регулирования и двум реле времени, в цепи включения которых установлена 35 третья группа контактов первого реле управления, четвертая группа установлена между блоком генерации стимулирующих импульсов с одной стороны и блоком регулирования и логической схемой ИЛИ вЂ” с другой стороны, а контакты второго реле управления включены между сфигмоманометрами и схемами сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что узел логического формирования сигналов управления выполнен в виде накопителей элементов эталонных значений, элементов сравнения, периферийных и центрального процессоров, причем выходы центрального процессора через периферийные процессоры подключены к элементам сравнения, другие входы которых соединены с выходами элементов эталонных значений и накопителей.

3. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что блок регулирования выполнен в виде двух круговых потенциометров с управляемыми электроприводами.

4. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что электродинамометры установлены оппозитно на передвижных кронштейнах и имеют скобы, укрепленные взаимообращенно друг к другу на чувствительны элементах электродинамометров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Станич У. и др. Задание положения суставу больного с гемиплегией с использованием функциональной электрической стимуляции обратной связи, IEEE Transactions

on Biomedical Engineering, 1974, т. 21, № 5, стр. Зб5 †3 (прототип).

801839

Аз. 7

Составитель М. Цимбалов

Техред Л. Куклина

Корректор P. Беркович

Редактор Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 924/10 Изд. № 150 Тираж 694 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5