Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING ELECTRICAL ACTION ON A LIVING ORGANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/082252
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to medicine and medical engineering, in particular to methods for producing electrical action on a living organism, and can be used for therapeutic, rehabilitation and prophylactic purposes and for studies relating to the influence of different factors on living organisms. The inventive method for producing electrical action on a living organism involves placing electrodes on the skin, transmitting an electrical signal via said electrodes and controlling the electric signal according to electrical processes generated on the skin by the interaction of the electrodes and the electric signal with the skin and transmitting electric pulses from an inductance coil, the high amplitude pulses being used for vibrating the under-electrode tissues. The invention is also characterised in that the amplitude of the action, the signal pulse modulation and the action completion time are modified according to the changes in the impedance of the under-electrode tissue resulting from the electrical action on a living organism. The other characterising feature of the invention consists in that the amplitude, pulse modulation, the action completion time are controlled according to the characteristics of noise generated by the vibration of the skin exposed to the electrical action. The method also differs in that the action can be carried out by dry electrodes.

Inventors:
GRINBERG YAKOV ZALMANOVICH (RU)
UNAKAFOV MIKHAIL ANATOLIEVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2007/000724
Publication Date:
July 02, 2009
Filing Date:
December 24, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZAKRYTOYE AKTSIONERNOYE OBSHES (RU)
GRINBERG YAKOV ZALMANOVICH (RU)
UNAKAFOV MIKHAIL ANATOLIEVICH (RU)
International Classes:
A61N1/36
Domestic Patent References:
WO1990010472A11990-09-20
Foreign References:
RU2005133535A2007-05-10
RU2161904C22001-01-20
Other References:
BOGOLJUBOV V.M. ET AL., PHYSIOTHERAPY GENERAL. MOSCOW-ST.-PETERSBURG, 1998, pages 97 - 104, ...
GUBIN NIKOLAI GENNADIEVICH.: "Analiz metodik i realizatsy BRT, predlagaemylkh k ispolzovaniju v gosudarstvennykh i kommercheskikh meditsinskikh strukturakh.", BRT LOMKA SLOZHIVSHIKHSYA STEREOTIPOV., 7 September 2000 (2000-09-07), Retrieved from the Internet [retrieved on 20070419]
Attorney, Agent or Firm:
UBOGY, Vladimir Nikolaevich (27Taganrog, RU)
Download PDF:
Claims:
формула изобретения

1. способ электровоздействия на живой организм, включающий установку электродов на кожные покровы и пропускание через электроды электрических импульсов, управление импульсами в зависимости от протекания электрохимических процессов, возникающих на кожных покровах в результате взаимодействия электродов и электрических импульсов с кожными покровами, отличающийся тем, что электрические импульсы пропускают через электроды с катушки индуктивности, при этом используют высокоамплитудные импульсы, вызывающие вибрации подэлектродных тканей. 2. способ по п.l, отличающийся тем, что управление амплитудой, формой, модуляцией импульсов, моментом окончания воздействия производят в зависимости от длительности формирования или изменения ёмкости двойного слоя, или по длительности формирования или изменения ёмкости двойного слоя и изменению активного кожного сопротивления. 3. способ по п.l, отличающийся тем, что управление амплитудой, формой, модуляцией импульсов, моментом окончания воздействия производят в зависимости от характеристик звука, возникающего при вибрациях кожи в результате электровоздействия.

4. способ по п.l, отличающийся тем, что для воздействия используют сухие электроды.

Description:

способ электровоздействия на живой организм

область техники

изобретение относится к медицине и медицинской технике, в частности, к способам электровоздействия на живой организм, и может найти при- менение в лечебных, реабилитационных, профилактических целях, а также в области исследований, связанных с изучением влияния на живой организм воздействия различных факторов.

предшествующий уровень техники

известны способы воздействия переменным или прерывистым элек- трическим током, подводимым через контактные электроды.

способ электровоздействия на живой организм, приведённый в описании к патенту российской федерации N° 2161904, мпк 7 A61B 5/05, A61H 39/00 на изобретение "способ оценки электрофизиологического состояния человека и устройство для его осуществления", опубликованном 20.01.2001 г, заключается в установке активного и пассивного электродов на кожный покров, подключении к активному и пассивному электродам насыщенной электромагнитной энергией высокодобротной катушки индуктивности, пропускании через межэлектродную ткань электрических колебаний, возникающих в колебательном контуре, образованном цепью: активный электрод - высоко- добротная катушка индуктивности - пассивный электрод - межэлектродная ткань - активный электрод, и оценке воздействия по результатам измерения частоты, или амплитуды, или затухания этих колебаний.

недостаток известного способа заключается в отсутствии дополнительного терапевтического эффекта, связанного с вибрациями подэлектродных тканей, а также в субъективной оценке «дocтaтoчнocти» уровня воздействия, поскольку установка этого уровня производится исключительно по ощущениям пациента.

наиболее близкие к заявляемому способу технические решения описаны в патенте WO 90/10472 Al, от 20.10.1990. известный способ электровоз-

действия на живой организм, заключается в установке электродов на кожные покровы, и/или на слизистые поверхности, пропускание через них электрического сигнала, при котором длительностью электровоздействия и/или изменением формы электрического сигнала управляют в зависимости от протека- ния электрохимических процессов, в частности от величины межэлектродного импеданса - сопротивления кожи.

недостаток известного способа в отсутствии дополнительного терапевтического эффекта, связанного с вибрациями подэлектродных тканей, в отсутствии объективной оценки «дocтaтoчнocти» уровня воздействия, а также в сложности поддержания необходимого уровня воздействия.

раскрытие изобретения

задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении терапевтической эффективности и оптимизации уровня и времени воздействия существующих способов электровоздействия на живой организм.

технический результат при использовании заявляемого способа электровоздействия на живой организм заключается в повышении эффективности терапии счет высокой амплитуды воздействующих импульсов, комплексного характера воздействия (одновременное воздействие электрических импуль- сов и высокочастотного массажа). также обеспечивается возможность управления как длительностью электровоздействия, так и изменением формы электрического сигнала в зависимости от объективных изменений в подэлектродных тканях, в объективном характере обеспечения «дocтaтoчнocти» уровня воздействия, критерием которого служит наличие вибраций («звyчaния» ко- жи) при воздействии, а средством достижения достаточного, но неповреж- дающего уровня воздействия является применение в качестве источника импульсов контура ударного возбуждения, состоящего из индуктивности воздействующего устройства и подэлектродной емкости.

технический результат достигается тем, что в способе электровоздействия на живой организм, включающем установку электродов на кожные покровы и пропускание через них электрического сигнала, управление сигналом в зависимости от протекания электрохимических процессов, возникаю- щих на кожных покровах в результате взаимодействия электродов и электрического сигнала с кожными покровами, электрические импульсы пропускают через электроды с катушки индуктивности, при этом используют высокоамплитудные импульсы, вызывающие вибрации подэлектродных тканей.

другой особенностью изобретения является то, что изменение ампли- туды воздействия, формы импульсов, модуляции сигнала и моментом окончания воздействия производят также в зависимости от изменений импеданса подэлектродных тканей, возникающих вследствие электроимпульсного воздействия на кожный покров.

под формой сигнала подразумевается как собственно форма единично- го сигнала, так и параметры серий импульсов (частота пачек импульсов, количество и частота следования импульсов в пачке, характер изменения амплитуды импульсов и т.п.).

еще одной особенностью изобретения является управление амплитудой, формой, модуляцией импульсов, моментом окончания воздействия в за- висимости от характеристик звука, возникающего при вибрациях кожи в результате электровоздействия.

для единичного импульса «минимaльнaя дocтaтoчнocть» его энергии определяется как минимальная энергия, объективно вызывающая ответную реакцию в виде изменения, например, импеданса подэлектродных тканей и/или появления звука, возникающего при вибрациях кожи в результате электровоздействия.

для установления «минимaльнo достаточного)) времени воздействия определяют время, в течение которого, например, на заданную величину от

исходного изменится импеданс в месте воздействия или характеристики звука, возникающего при вибрациях кожи в результате электровоздействия.

краткое описание фигур чертежей изобретение поясняется чертежами. на фиг. 1 приведён вид сигнала до касания с кожей.

на фиг. 2 - фиг. 5 показана динамика формы сигнала, характерная для изменения преимущественно ёмкости двойного слоя.

на фиг. 6 - фиг. 9 показана динамика формы сигнала, характерная для совместного изменения ёмкости двойного слоя и активного сопротивления. на фиг. 10 приведена эквивалентная электрическая схема подэлектрод- ных тканей. (R дc и C дc - сопротивление и ёмкость двойного слоя, R тк - сопротивление нижележащих тканей.)

на фиг. 11 показано изменение ёмкости двойного слоя и активного сопротивления во времени (по горизонтали указано время, по вертикали - ак- тивное сопротивление R и ёмкость двойного слоя с).

на фиг. 12 и фиг. 13 показан пример изменения спектрального состава вибраций кожи: на фиг. 12 - спектр на первой секунде воздействия, на фиг. 13 - на 20-й секунде.

лучший вариант осуществления изобретения на фиг. 1...фиг. 9 по горизонтали указано время в миллисекундах, а по вертикали - напряжение в вольтах. на фиг. 11 по горизонтали - время, по вертикали - активное сопротивление R и ёмкость двойного слоя с. заявленный способ осуществляется следующим образом. в качестве источника электрических импульсов применяют катушку индуктивности, к концам которой подключены два электрода. на время первой фазы формирования единичного импульса к катушке подключают источник постоянного напряжения. через катушку индуктивности протекает нарастающий ток, максимальное значение которого определяется по известной формуле

где t - длительность первой фазы импульса, U - напряжение источника питания, L - индуктивность катушки индуктивности, I t - величина тока к концу первой фазы.

по окончании первой фазы источник отключают от катушки индуктивности и в контуре, образованном катушкой индуктивности, её собственной паразитной ёмкостью, импедансом кожных покровов (если электроды подключены к пациенту), возникают свободные колебания, параметры которых зависят от всех указанных составляющих контура. начинается вторая фаза импульса, которая закончится при завершении колебаний в указанном контуре.

применение в качестве источника электрических импульсов катушки индуктивности позволяет легко управлять энергией единичного импульса путем изменения длительности первой фазы. при этом энергия, передаваемая единичным импульсом пациенту, слабо зависит от характеристик подэлек- тродных тканей и не может превысить энергии, накопленной катушкой в течение первой фазы.

на фиг. 1 приведён вид сигнала до касания с кожей. амплитуда напря- жения холостого хода может достигать 600в.

электроды прикладывают к кожному покрову человека или животного в области, находящейся вблизи зоны воздействия.

при различных видах электротерапии обычно используют гидрофильные прокладки [боголюбов B.M., пономаренко г.н. общая физиотерапия: учебник. - изд.з-е, перераб. и доп. - M.: медицина, 2003, с.65, C.69, с.81]. особенность предлагаемого способа и его принципиальное отличие с целью получения эффекта вибрации заключается в необходимости использовать сухие электроды. в предлагаемом способе применять сухие электроды позволяет использование достаточно высокого напряжения. амплитуда напря-

жения при воздействии, в зависимости от места приложения электродов, влажности кожи и индивидуальной чувствительности пациентов, составляет 20-200 вольт.

одновременно, в предлагаемом способе плотность тока в зависимости от площади электрода и индивидуальной чувствительности составляет 5- 50мA/cм 2 , что в 50-500 раз превосходит таковую при традиционных методах электротерапии. (предельное значение плотности тока обычно 0,1 ма/см . [боголюбов B.M., пономаренко г.н. общая физиотерапия: учебник. - изд.з- е, перераб. и доп. - M.: медицина, 2003, с.102]). при этом безопасность воздействия обеспечивается ограничением энергии единичного импульса за счет его кратковременности (длительность импульса составляет, как правило, десятки микросекунд).

при касании кожи амплитуда и форма сигнала существенно изменяются. (на фиг. 2 и 6 приведён вид сигнала сразу после установки электрода на кожу.)

определяют максимальную амплитуду электровоздействия по индивидуальным ощущениям: подпороговым, комфортным, субкомфортным, в зависимости от методики, при этом остальные параметры электровоздействия (количество импульсов в пачке, частота следования импульсов и т.д.) уста- навливают вручную или автоматически.

определенная таким образом амплитуда является максимальной в том смысле, что дальнейшее автоматическое управление её величиной может происходить в пределах от минимально возможной до установленной величины, не превышая ее. затем электроды устанавливают непосредственно на область воздействия, определяемую известными методами, например, на зоны захарьина-гедда или на проекции органов.

при соприкосновении электродов с поверхностью кожи, представляющей собой, в общем случае, сложный комплекс водных растворов, на границе металл-раствор возникает целый ряд процессов.

это прежде всего формирование разности потенциалов (двойного элек- трического слоя), называемой электродным потенциалом [методы клинической нейрофизиологии. под ред. в.б. гречина. л. наука. 1977, с. 7-8]. эквивалентной схемой двойного электрического слоя является параллельное соединение ёмкости (так называемой ёмкости двойного слоя) и сопротивления, изменяющихся во времени в процессе формирования указанного слоя. с уче- том наличия между электродами еще и нижележащих тканей, результирующая эквивалентная схема подэлектродного сопротивления представлена на фиг. 10.

на фиг. 11 показано изменение ёмкости двойного слоя и активного сопротивления во времени (по горизонтали указано время, по вертикали - ак- тивное сопротивление R и ёмкость двойного слоя с).

изменение емкости двойного слоя и активного кожного сопротивления отражает изменения метаболических процессов, возникающих на кожных покровах в результате взаимодействия электродов и электрического сигнала с кожными покровами. это, в свою очередь, предоставляет возможность управлять длительностью электровоздействия и изменением формы электрического сигнала в зависимости от протекания электрохимических процессов, причем управление длительностью воздействия производят, например, до стабилизации электрохимических процессов, выраженных, например, в прекращении существен- ных изменений емкости двойного слоя или емкости двойного слоя и активного сопротивления, а формой электрического сигнала управляют, например, параметрически, за счет изменения емкости двойного слоя или емкости двойного слоя и активного сопротивления, включенных в контур ударного возбуждения.

пример изменения сигнала, связанного с формированием емкости двойного слоя, приведен на фиг. 2... фиг. 5. как видно, форма сигнала на всех графиках отличается лишь периодом затухающих колебаний, что связано с увеличением эквивалентной емкости контура ударного возбуждения. по истечении определённого времени изменение формы импульсов практически прекращается (графики 2в и 2г). соответственно, за длительность электрохимических процессов можно принять время от момента установки электродов до момента прекращения изменения формы импульсов.

при совместном изменении ёмкости двойного слоя и активного сопро- тивления одновременно происходит как расширение периода затухающих импульсов, так и одновременное увеличение затухания (фиг. 6... фиг. 9).

за счёт достаточно высокой амплитуды воздействующего напряжения возникает дополнительный или существенно усиленный (по сравнению с другими методами электровоздействия на живой организм) эффект вибрации [я.з гринберг скэнар-терапия и скэнар-экспертиза. некоторые аспекты.

журнал «Peфлeкcoлoгия, JVbз (7), 2005, с. 5-10].

при этом происходит «выcoкoчacтoтный мaccaж» подлежащих тканей (высокочастотный в пределах частоты воздействия импульсов и её гармоник). воздействие на интерстициальную (межклеточную) жидкость, а, воз- можно, и на цитоплазму (внутриклеточную жидкость) стимулирует транспорт жидкости и её компонентов (продуктов клеточного обмена, ней- ротрансмиттеров, нейромодуляторов и т.д.). происходит ускорение рассасывания отёков, устранение застойных явлений, существенное улучшение трофики тканей, лимфодренажа, восстановление эластичности отдельных воло- кон и их слоев.

т.о., обеспечивается одновременное воздействие двух физических факторов: импульсов тока высокой плотности и электрического пульсирующего поля, что приводит к повышению терапевтического эффекта, усилению защитных и восстановительных возможностей организма.

вибрации кожи обычно хорошо слышны при контакте электродов с кожей и при перемещении электродов по коже. характеристики этих вибраций (уровень, спектр) зависят от локальных характеристик подэлектродных тканей и могут существенно изменяться как во времени, так и при перемеще- нии электродов по коже. например, на фиг. 12, 13 показаны спектральные составы вибраций кожи на первой и 20-й секундах воздействия.

это предоставляет возможность управлять длительностью электровоздействия и изменением амплитуды, формы электрического сигнала в зависимости от указанных изменений, например, прекращать воздействие на одно и то же место после прекращения изменений характеристики вибраций или по достижении параметрами вибраций некоторых пределов, а амплитудой и формой воздействующих импульсов управлять так, чтобы получить, например, максимальную или минимальную скорость изменения параметров вибраций.

на основе, например, спектрального анализа, а именно, по соотноше- нию амплитуд и фаз напряжения рассчитывают текущий подэлектродный импеданс или отдельно его резистивную или ёмкостную составляющие.

в качестве датчика колебаний кожи применяется, например, микрофон или датчик вибраций (вибродатчик), который устанавливают в непосредственной близости от электродов. при использовании выносного биполярного электрода (содержащего и активный и пассивный электроды) датчик колебаний кожи устанавливают в этом электроде.

при использовании выносных монополярных электродов (активный и пассивный электроды выполнены раздельно), датчик колебаний кожи уста- навливают в каждый из них.

процессы, описанные выше (изменение емкости двойного слоя и активного сопротивления, электрохимические реакции), в совокупности с техническими средствами (параметрами катушки индуктивности, площадью и материалом электродов) позволяют управлять формой единичных импульсов.

здесь имеет место параметрическое управление контуром ударного возбуждения. подчеркнем, что этот процесс происходит непрерывно (на каждом импульсе) в зависимости от емкости двойного слоя, или от совместного изменения емкости двойного слоя и активного сопротивления, без дальней- шего вмешательства в процесс управления электровоздействием.

второй уровень управления формой сигнала обеспечивается например, подключением к катушке демпфирующих (RC) цепей. при этом на форму сигнала влияют одновременно изменения как ёмкости двойного слоя и активного сопротивления, так и параметров демпфирующих цепей. например, с помощью демпфирующих цепей можно уменьшить амплитуду свободных колебаний контура ударного возбуждения и, таким образом, управлять течением метаболических процессов.

третий уровень управления формой сигнала состоит в изменении параметров пачек импульсов в зависимости от длительности формирования емко- сти двойного слоя или от совместного изменения емкости двойного слоя и активного сопротивления или в зависимости от характеристик звука, возникающего при вибрациях кожи в результате электровоздействия.

например, при медленном изменении емкости двойного слоя можно увеличивать количество импульсов в пачке или частоту их следования с це- лью увеличения скорости течения метаболических процессов.

таким образом, заявленный способ электровоздействия на живой организм позволяют оптимизировать электровоздействие и его продолжительность, используя достаточно простые в эксплуатации методы при осуществлении электровоздействия на кожные покровы поверхности. изобретение может найти применение в диагностических, лечебных, реабилитационных, профилактических целях, а также в области исследований, связанных с изучением влияния на живой организм воздействия различных факторов.