устройство для электротерапии

Формула изобретения

Устройство для электротерапии, содержащее электроды и последовательно соединенные формирователь сигнала воздействия и регулятор уровня амплитуды воздействия, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные ограничители плотности тока воздействия по числу электродов пациента и многоконтактные соединители подключения электродов, включенные между регулятором уровня амплитуды воздействия и электродами, причем каждый электрод подключен к выходу своего ограничителя плотности тока воздействия через первый контакт своего многоконтактного соединителя, другие контакты соединителей со стороны электродов снабжены перемычками для различных значений площади электродов, а с другой стороны соединены с входами своих ограничителей плотности тока воздействия.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электротерапии, и может быть использовано для проведения лечебно-восстановительных и лечебно-профилактических процедур, например в физиотерапии.

Регламент проведения процедуры электротерапии [1] предусматривает наложение сменных электродов различной формы и площади на кожный покров пациента через влажные подушечки, обеспечивающие надежный контакт электрода с телом пациента и исключающие возможность повреждения кожного покрова пациента из-за неплотного прилегания к нему электрода и локального превышения максимально допустимой плотности тока. Величина тока через электроды устанавливается медперсоналом по субъективным ощущениям пациента в начале сеанса электротерапии, изменением выходного напряжения (тока) устройства для электротерапии, к выходу которого подключены электроды, наложенные на тело пациента.

При работе медперсонала с устройством для электротерапии возможны ошибки, связанные с заменой электродов. Например, если при неизменных настройках устройства (величине тока пациента) заменить один электрод на другой, имеющий меньшую площадь, то возможно превышение максимально допустимой плотности тока в 0,1 мА/см [1], вызывающее у пациента чувство жжения или простреливания в процессе проведения процедуры и приводящее к ожогам поверхности кожи пациента под электродами. Аналогичный эффект может возникнуть и при неисправной работе или аварии устройства для электротерапии в процессе проведения сеанса при неуправляемом повышении интенсивности воздействия (тока через электроды, наложенные на тело пациента).

Известны устройства для электротерапии [2-4], обеспечивающие воздействие на пораженные органы пациента токами различной формы через электроды с целью их лечения, профилактики, тренировки и укрепления. Общим признаком известных устройств является наличие в их составе собственно прибора для электротерапии и набора сменных электродов с кабелями отведения. Сменные электроды имеют разную площадь и подключаются своими кабелями отведения, снабженными одноконтактными соединителями к соответствующим соединителям прибора.

Наиболее близким по совокупности общих признаков является электростимулятор [5], содержащий последовательно соединенные формирователь сигнала воздействия, регулятор уровня амплитуды воздействия и электроды.

Это устройство (прототип) не обеспечивает безопасности пациента в процессе процедуры как при ошибках медперсонала при задании интенсивности воздействия, так и при неисправной работе формирователя сигнала воздействия либо регулятора уровня амплитуды воздействия.

Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности пациента в процессе проведения процедуры электротерапии за счет ограничения допустимой плотности тока под электродом на безопасном для пациента уровне при любой площади подключенного электрода.

Для достижения поставленной цели в устройство, выбранное в качестве прототипа, дополнительно введены последовательно соединенные ограничители плотности тока воздействия по числу электродов и многоконтактные соединители подключения электродов, включенные между регулятором уровня амплитуды воздействия и электродами, причем каждый электрод подключен к выходу своего ограничителя плотности тока воздействия через первый контакт своего многоконтактного соединителя, другие контакты соединителей со стороны электродов снабжены перемычками для различных значений площади электродов, а с другой стороны соединены с входами своих ограничителей плотности тока воздействия.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленную задачу - повышение безопасности пациента в процессе проведения процедуры электротерапии за счет ограничения допустимой плотности тока под электродом на безопасном для пациента уровне при любой площади подключенного электрода, как при ошибках медперсонала при задании интенсивности воздействия, так и при неисправной работе формирователя сигнала воздействия либо регулятора уровня амплитуды воздействия.

На фиг.1 представлена блок схема предлагаемого устройства.

Устройство для электротерапии содержит прибор 1, состоящий из последовательно соединенных формирователя сигнала воздействия 2, регулятора уровня амплитуды воздействия 3 и набора ограничителей плотности тока воздействия 4-5, соединенных входами каждый с выходом своего регулятора уровня амплитуды воздействия 3, а выходами (а) каждый с первым контактом (а) своего многоконтактного соединителя 6-7. Другие контакты (b-е) многоконтактных соединителей 6-7 соединены соответственно с одноименными входами (b-е) своих ограничителей плотности тока воздействия 4-5. В состав устройства также входит набор сменных электродов разной площади 8-9, каждый из которых через свой кабель отведения 10-11 подключен к первому контакту (а) своего многоконтактного соединителя 12-13. Площадь электродов 8-9 кодируется набором перемычек, установленных между контактом b и контактами с, d, e многоконтактных соединителей 6-7 соответственно. Так, например, для электрода 8, имеющего минимальную площадь, перемычка на соединителе 6 установлена только между контактами b и с, а для электрода 9, имеющего максимальную площадь, перемычки на разъеме 7 установлены между контактами b и с, b и d, b и e.

На фиг.2 представлен вариант реализации принципиальной электрической схемы ограничителей плотности тока воздействия 4-5.

Ограничитель плотности тока воздействия содержит вход 14, соединенный в канале ограничения вытекающего в электрод пациента тока 15 с анодом диода 16. Катод диода 16 соединен с коллектором первого n-р-n транзистора 17 и одним из выводов резистора 18, другой вывод которого соединен с базой первого n-р-n транзистора 17 и коллектором второго n-р-n транзистора 19, база которого соединена с эмиттером первого n-р-n транзистора 17 и одним из выводов каждого из резисторов 20, 21, 22, другие выводы резисторов 20, 21, 22 соединены каждый с анодом своего диода 23, 24, 25. Катоды диодов 23, 24, 25 соединены соответственно с выходами, обозначенными буквами с, d, e. Эмиттер второго n-p-n транзистора 19 соединен с анодом диода 26, а катод диода 26 - с выходами, обозначенными буквами а и b.

Вход 14 также соединен в канале ограничения втекающего от электрода пациента тока 27 с катодом диода 28. Анод диода 28 соединен с коллектором первого р-n-р транзистора 29 и одним из выводов резистора 30, другой вывод которого соединен с базой первого р-n-р транзистора 29 и коллектором второго р-n-р транзистора 31, база которого соединена с эмиттером первого р-n-р транзистора 29 и одним из выводов каждого из резисторов 32, 33, 34, другие выводы резисторов 32, 33, 34 соединены каждый с катодом своего диода 35, 36, 37. Аноды диодов 35, 36, 37 соединены соответственно с выходами, обозначенными буквами с, d, e. Эмиттер второго р-n-р транзистора 31 соединен с катодом диода 38, а анод диода 38 - с выходами, обозначенными буквами а и b.

Для того чтобы ограничение втекающего и вытекающего токов происходило на одном уровне, сопротивления резисторов обоих каналов, подключенных к одноименным выходам, обозначенным буквами с, d, е, должны быть равны, т.е.

Пусть к ограничителю плотности тока воздействия подключен электрод 8, имеющий минимальную площадь S_min, которому соответствует перемычка, показанная на схеме фиг.2 пунктиром.

Сопротивление резистора 20 R₂₀ вычисляется по формуле (2)

где U_бэ - напряжение насыщения база-эмиттер второго транзистора 19;

I_max(S_min ) - максимально допустимый ток для электрода 8, имеющего минимальную площадь S_min; вычисляемый по формуле (3)

где Is_max - максимально допустимая плотность тока под электродом, равная 0,1 мА/см² [1].

Задаваясь шагом задания площади электрода, равным S_min , выбираем R₂₁=R₂₀/2 и R₂₂=R ₂₀/4.

С помощью перемычек, устанавливаемых между контактом b и тремя контактами с, d, и е многоконтактного соединителя кабеля отведения каждого из электродов возможно кодирование его площади (и соответственно, ограничение тока для этой площади) в диапазоне от S_min до S_max=7·S _min, с шагом, равным S_min. При необходимости уменьшения шага задания площади электрода или увеличения диапазона задания площадей электродов S_max/S_min следует увеличить количество контактов многоконтактного соединителя кабеля отведения каждого из электродов, используемых для кодирования площади электрода.

Устройство для электротерапии работает следующим образом. Напряжение от формирователя сигнала воздействия 2 поступает на вход регулятора уровня амплитуды воздействия 3, где медперсоналом задается уровень амплитуды тока или напряжения, поступающего далее с его выходов через ограничители плотности тока воздействия 4-5 и, соответственно, контакты (а) пар многоконтактных соединителей 6, 12-7, 13 через кабели отведения 10-11 на электроды 8-9.

Если в связи с ошибкой медперсонала или из-за неисправности формирователя сигнала воздействия 2 либо регулятора уровня амплитуды воздействия 3, уровень амплитуды вытекающего тока в цепи электрода 8, имеющего меньшую площадь, поступающего на вход ограничителя плотности тока воздействия 4, превышает максимальное значение I_max(S_min), то падение напряжение на резисторе 20, приложенное к переходу база - эмиттер второго n-р-n транзистора 19, открывает и вводит его в режим насыщения, напряжение коллектор - эмиттер транзистора 19 снижается, понижая напряжение, приложенное к переходу база - эмиттер первого n-р-n транзистора 17, закрывая последний так, что ток, вытекающий из его эмиттера, ограничивается величиной I_max(S_min). Аналогично, если уровень или амплитуда втекающего тока в цепи электрода 8, имеющего меньшую площадь, поступающего на вход ограничителя плотности тока воздействия 4, превышает максимальное значение I_max (S_min), то падение напряжение на резисторе 32, приложенное к переходу база - эмиттер второго р-n-р транзистора 31 открывает и вводит его в режим насыщения, напряжение коллектор - эмиттер транзистора 31 снижается, понижая напряжение, приложенное к переходу база - эмиттер первого р-n-р транзистора 29, закрывая последний так, что ток, втекающий в его эмиттер, ограничивается величиной I_max(S_min).

Для электрода 9, имеющего большую, чем у электрода 8, площадь, ограничения тока в ограничителе плотности тока воздействия 5 не происходит, т.к. падение напряжения, создаваемое при протекании тока I _max(S_min) через параллельно соединенные резисторы 20-22 (для вытекающего в электрод тока) или 32-34 (для втекающего от электрода тока), недостаточно для открывания соответственно транзисторов 19 или 31.

Таким образом, предлагаемое устройство для электротерапии во всех случаях обеспечивает безопасность пациента в процессе процедуры как при ошибках медперсонала при задании интенсивности воздействия, так и при неисправной работе формирователя сигнала воздействия либо регулятора уровня амплитуды воздействия.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Краткое введение в электротерапию. Phisiomed Elektromedizin, Schnaittach-Laipersdorf, Germany. First printed 1995; Reprinted 1997, 1999, 2000.

2. Аппарат для электрической стимуляции мышц ЭМС-30-1 “Стимул-1”, паспорт 1979 г.

3. Электростимулятор универсальный ЭСУ-2, паспорт В/О “Медэкспорт”.

4. Аппарат низкочастотной терапии “Амплипульс-5”, паспорт В/О “Медэкспорт”.

5. Электростимулятор по А.С. СССР SU №1819632 А1, кл. А 61 n 1/36, Д.И.Долгий и М.В.Лукьянов, опубл. 07.06.93, бюлл. №21 - прототип.