Электростимулятор мышц

(51)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬРИ ГКНТ СССР ЕНИ ПИСАНИЕ ИАВТОРСКОМУ СВИДЕ ТВУ Изобретение относитсяк медицинской К недостаткам такихзлектростимуляттехнике и может быть исполвзовано в физи- ров следует отнести отсутствие возможотерапевтической практике при спортивных стистимуляции одиночнымиимпульсамтренировках, в профилактических"целяхпритакже отсутствий возможности измененияограйиченной.подвижности; например, для " поряДка следования формы стимулирующихпослеоперационйых больных, космонавтов . импульсов как в режиме стимуляции одпри длительйых полетах, членов экйпажей ночными импульсами, так и в режиме стимнадводного и"подводного флота, для прове- ляции периодическими импульсами..денйя лечебно-восстановительных и другихНаиболее близким по технической сущпроцедур . ;. : . ности к предлагаемому является электроИзвестенэлектростимулятор, содержа= стимулятор, содержащий электродьщий модулятОр, один вход которого соеди-источник питания и соединенные с ним фнен с генератором" стимулирующих . мирователь пачек колебаний, формиросигналов, другой вход - через ключ с гене- тель выходного сигнала, генератор част тьратором йнфранизких частот, а выход- че- пачек, Формирователь пачек колебанрез усилитель мощности с электродами, включает выходной трансформатор, соеддатчик мышечного сокращения, схему срав- - ненный с регулятором выходного сигнала, инения, первую пороговую схему, интегра- ключевую схему, которая подключена ктор, вторую пороговую схему, соединенную средней точке обмотки трансформаторасо входом управления ключа. кнопку пуска,формирователю выходного сигнала и генкоторая подсоединена ко входу интеграто- ратору частоты пачек. С целью регулировра, источник опорного сигнала; соединен- ния формы пачек в электростимуляторный со схемой сравнения., введена цепочка, состоящая из резистора о но- и,а и- у ор ва- о ий ие- а 2(21) 4778162 г 14 .": "; -,тике. Сущность изобретения; для работы в (22) 05,01.90"двух режимах: стймупяции одйночнь)ми им- (46) 07.08.92, Бюл, М 29 , . пульсами и стимуляции периодическими им- (71) Ковровский механический завод: . пульсами с изменяющимся порядком (72) В.А. Шелоумов, А,А, Шилов и И.А, Коло- следования их формы в устройство введены сов"генератор 5 одийочных импульсов, генера- (56) Авторское свидетельство СССР. тор 9 периодических сигналов, переключаМ 1242185, кл. А 61 й 1/36,1986 тель 2 режима работы, переключатель 3 (54) ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР МЫШЦ .: .- запуска одиночногосигнала, первый 13 и (57) Использование: изобретение относится . второй 14 элемейты ИЛИ, переключатель 15 к медицинской технике и может быть ис- порядка следования формы стимулирующих пользовано в физиотерапевтической прак- импульсов, двухтактный усилитель 16. 3 ил,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 источникапитания, а это приводит к формированиюстимулирующих импульсов только одной .15полярности, например, отрицательной, что,в свою очередь, приводит к наличию в выходном сигнале постоянной составляющей, .что является нежелательным.Целью изобретения является" повышение эффективности воздействия .путем создания изменяющегося порядка следования формы стимулирующего сигнала и ис. ключения постоянной составляющей,25 30 соедйненных генератора частоты пачек, не 40 50 Цель достигается тем, что в известный электростимулятор, содержащий электроды, источник питания, генератор частоты пачек, трансформатор, регулятор выходного сигнала, резистор и диод, введены генератор одиночных сигналов, состоящий из последовательно соединенных управляемого ключа, первого и второго ждущих мультивибраторов, генератор периодических сигналов, состоящий из последовательно симметричного генератора, третьего ждущего мультивибратора, переключатель режима работы, переключатель запуска одиночного сигйала; первый и второй элементы ИЛИ, переключатель порядка следования 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 вторым ждущими мульти вибраторами генератора одиночных сигналов, второй контакт одиночного переключателя запуска сигнала соединен с управляемым входомуправляемого 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 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 периодических 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 формыстимулирующих импульсов, а его выходы соединены с базами выходных транзисторов двухтактного усилителя.На фиг,1 показана электрическая схемаэлектростимулятора 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 усили 1 ель 16, регулятор 17 выходного сигнала, электроды 18 и 19, резистор 20, диод 21, выключатель 22 источнйа питания.Выход источника 1 питания через вы ключатель 22 соединен со средней точкойпервичной обмотки выходного трансформа- тора 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 сигна ла 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 мульти- вибратором 2 генератора 9 периодическихсигналов. Выход первого ждущего мульти- . эпюра к, 1). 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 ждущегоследуют 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 положениирого элемента ИЛИ 14. Выход несимметрич- импульс с выхода первого элемента ИЛИ 13 ного мультивибратора 11 генератора 9 первым поступает на базу транзистора Ч 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 трансформа- входом второго элемента ИЛИ 14, Выходы тора - коллектор - эмиттер транзистора Ч - первого и второго элементов ИЛИ 13 и 14 минус источника питания, При этом на втосоединены с входами переключателя 15 по ричной обмотке трансформатора формирурядка следования формы стимулирующих ется, например, положительная полуволна импульсов, а его выходы - с базами выход- . стимулирующего импульса(фиг,2, эпюра в), ных транзисторов двухтактного усилителя После окончания действия импульса свыхода первого элемента ИЛИ 13, транзиЭлектростимулятор мышц работает сле стор Ч закрывается, и, в то же самое время, дующим образом,открывается транзистор Ч 2 управляющимВ режиме стимуляции одиночными им- импульсом, поступающим на его базу с выпульсами замкнутыконтакты 1-2 выключа- хода второго элемента ИЛИ 14 через перетеляисточника 22 питанияипереключателя 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 - коллектор- трансформатора 4 (фиг,2, эпюра а). эмиттер транзистора Ч 2 - минус источникаПри 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 Ь), и на его выходе импульса(фиг,2, эпюра а).появляется потенциал, близкий к нулю При положении переключателя 15 поряд(фиг.2, эпюрас), При отпускании переклоча ка следования формы стимулирующих имтеля на управляемый вход ключа б переста- пульсов в положении И импульс с выхода ет поступать напряжение источникапервого элемента ИЛИ 13 первым поступает питания (фиг.2, эпюра Ь), и на. его выходе набазутранзистораЧ 2 двухтактногоусилите. 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 источникаПерепадом напряжения, например поло-питания - вторая половина первичной обмот-жительным; запускается первый ждущий ки трансформатора - коллектор-эмиттер мультивибратор 7. Последний формирует по- транзистора Ч 2 - минус источника питания.ложительный импульс определенной дли- При этом на вторичной обмотке трансформательности, 1 мс (фиг.2, эпюра б), который 45 тора формируется отрицательная полуволна поступает на один из входов первого злемен- "стимулирующего импульса(фиг.2, эпюра п).та ИЛИ 13, и перепадом напрякения с его - - После окончания действия импульса с выхода, например-отрицательным, запускает выхода первого элемента ИЛИ 13 транзивторой ждущий мультивибратор 8, который стор Ч 2 закрывается, и в то же самое время формирует положительный импульс опреде 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 формыПосле каждого отпускания переключа-стимулирующих импульсов, и через него нателя 3 запуска одиночного сигнала с выхода 55 чинает протекать ток по цепи: плюс йсточпервого элемента ИЛИ импульсы поступа-ника питания - первая половина первичной ют на первый вход, а с выхода второго эле- обмотки трансформатора - коллектор- мента ИЛИ импульсы поступают на второйэмиттер транзистора Ю - минус источника вход переключателя порядка следования питания. При:.том на вторичной обмотке формы стимулирующих импульсов (фиг,2, трансформатора формируется положитель5 10 15 20 25 30 40 45 50 ная полуволна стимулирующего импульса (фиг.2, эпюра гп).. 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 прохбждению положительной полуволны стимулирующего импульса, который периодицески полностью выделяется на нагрузке (фиг,2, эпюра и). Ограничение отрицательной полуволны происходит за счет резистора 20 (фиг.2, эпюра и).4 еобходимость ее ограничения до определенного уровня снижает степень ожогового состояния кожи в процессе стимуляции.Таким образом, при положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульс в положенииили с положениина 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, цто, в свою оцередь, 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,З, эпюра т). При этом генератор частоты пачек колебаний начинает вырабатывать симметричные электрические сигналы с периодом повторения, например, 4 с (фиг,З, эпюра 9), которые поступают на управляемый вход несимметричного мультивибратора 11, положительные сигналы которых являютсядля 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 импульса, например, равного 1 мс и скважностью, найример, при частоте 50 Гц, равной 20 (Фиг,З, зпюра Ь), которые поступают на другой из входов первого элемента ИЛИ 13, и нэ вход третьего ждущего мультивибратора 12, которыйзапускается каждый раз перепадом напряжения, например отрицательным, и формирует на своем выходе положительный импульс определенной длительности, например, 1 мс (фиг.З, эпюра ), 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 положенииимпульсы с выхода первого элемента ИЛИ(фиг.З, эпюра 1) первыми поступают на базу транзистора Ч двухтактного усилителя, который ими открывается, и через него каждый раз в момент их поступления начинаетпротекать ток по цепи: плюс источника питания - первая половина первичной обмотки трансформатора - коллектор - эмиттер транзистора Ч - минус источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, положительные полуволны стимулирующих импульсов (фиг,З, эпюра щ).После каждого оконцэния действия импульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13 транзистор Ч закрывается, и в то же самое время открывается транзистор Ч 2 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 2 - минус источника питания, При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например, отрицательные полуводны стимулирующих импульсов (фиг.З, эпюра в),При положении переключателя порядка следования формы стимулирующих импульсов 15 в положенииимпульсы с выхода первого элемента ИЛИ 13 первыми поступают на базу транзистора Ч 2 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 2 - минус источника питания, При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется, например,отрицательные полуволны стимулирующихимпульсов (фиг;3, эпюра е).орматор, регулятор выПосле каждого окончания действия им- стоты пачек, трансформато, гпульсов с выхода первого элемента ИЛИ 13 ходного сигнала, резистор и диод, о т л и ч атранзистор Чг закрывается, и в то же самое . ю щ и й с я тем, что, с целью повышениявремяоткрываетсятранзисторЧуправляю- эффективности воздействия путем создабащими импульсами, поступающими на его 5 йия изменяющегося порядка сазу 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 протекать ток по цепи, плюс источ ных управляемого ключа, пеРвого и второгоника питания - первая половина первичной ждущих мультивибраторов, генератор периобмотки трансформатора - коллектор-, одических сигналов, состоящий из последоэмиттер транзистора Ч - минус источника вательно соединенных генератора частотыпитания, При эТом на вторичной обмотке пачек, несимметричного генератсра, третьтранеформатора формирутеся. например, .15 его ждущего мультивибратора, переключаполоЖительные полуволны стимулирующих тель режима работы, переключательимпульсов (фиг.З, эпюра а) запуска одиночного сигнала, первый и втоформированные стимулирующие им- рой элементы ИЛИ, переключатель по ядкапульсы, выделяемые на крайних выводах ре- следования формы стимулирующиур выходного сигнала, подключен сов, двухтактный усилитель, выход источниного параллельновторйчнойобмоткетранс- ка питания через выквыключатель соединен соформатора через его подвижный контакт, средней точкой первичной обмоткиезистр ор и диод, поступают на выход. Так ного трансформатора и с общим выводомки выходкак диод включен в прямом направлении, то переключателя режима работы, второй вьюн не препятствует прохожденйю"положи-.25 вод которогосоединенсодним из контактовтельных полуволн стимулирующих импуль- переключателя запуска. одиночного сигнасов, которые практически полностьюла, с управляемым ключом, первым и вто-выделяются на нагрузке(фиг.З. эпюра п). рым ждущими мультивибраторамиОграничение отрицательных полуволн генератора одиночных сигналов, второйпроисходит за счетрезистора 20(фиг.З, эпюра 30 контакт переключателя запуска одиночно о). еобходимость их ограничения до опреде- сигнала соединен с управляемым входомленного уровня снижает степень ожогового . управляемого ключа генератора одиночныхсостояния кожи в процессе стимуляции. сигналов, а третий вывод переключателя ре 3 сказанного видно, что при положе- жимаработысоединенсгенераторомчастонии переключателя порядка следования 35 ты пачек и третьимтретьим ждущимформы стимулирующих импульсов в поло- мультивибратором генератора периодичежении 1 или в положении .на выходе уст- ских сигналов выхЬ д первого ждущегоимп.ройства формируются стимулирующие: мультивибратора генератора одино нн чныхульсы, начиная с. положительной пол-сигналов соединенс одним из входов перуволны и его окончанием отрицательной 40 вогоэлементаИЛИ,авыходвторогождущеполуволной или начиная с отрицательных го мультивибратора генератора о иу ихокончанием положительными сигналов - с одним из входов второго элеполуволнами,что,всвоюочередь,расширя-мента ИЛИ, выход несимметрично3 ожностиустроиства. тивибратора генератора перио идическихаким о разом, использование такого 45 сигналовсоединенсдругимвходомпервогоэлектростимулятора мышц как в режиме элемента ИЛИ, а выход третьего. ждущегостимуляции одиночными импульсами, так и мультивибратора генератора периодичев режиме стимуляции периодическими им- ских сигналов - с другим входом вто огопульсамисизменяющимсяпорядкомследо- элемента ИЛИ, выходы первого и второгования 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 - сЭлектростимулятор мышц, содержащийбазами выходных транзисторов двухтактноэлектроды, источник питания, генератор ча- го усилителя,551752412 Пергквюцавеаь б д жю. Х Перекаочамепь Ю Р лщ Е РР 2.5 Составитель В,Щурыгинаехред М.Моргентал едактор О.Хрипта Т Корректор Л.Бескид Заказ 2716 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж., Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101