RU176302U1

RU176302U1 - Устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током

Info

Publication number: RU176302U1
Application number: RU2017108244U
Authority: RU
Inventors: Антон Андреевич Яценко; Владимир Андреевич Кушнарев; Михаил Сергеевич Помазков
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-01-16

Abstract

Полезная модель относится к медицине, конкретно к нейрофизиологии, и может быть использована для изменения функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС).

Задачей полезной модели является создание устройства, которое не только позволяет оказывать локальное влияние на отдельные области коры головного мозга, модулировать их активность, исследовать когнитивные функции у людей без проведения инвазивных процедур, но и имеющее удобный интерфейс взаимодействия с пользователем, возможность дополнительной зарядки аккумулятора от бытовой сети электроэнергии и систему обратной связи, позволяющую контролировать эффективность нейростимуляции.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током силой тока 0,5-2,0 мА включает корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с расположением на нем регулятора силы тока, дисплей, отображающий время стимуляции и значения силы тока на электродах, разъем микроUSB, позволяющий заряжать элемент питания с помощью внешних источников питания, кнопки включения/выключения и светодиода, сигнализирующем о включении устройства, а внутри - элемента питания, вход которого связан с разъемом микроUSB, выход посредством питающих проводов связан со входом микросхемы, выход последней связан с микроконтроллером, осуществляющим измерение действительных значений силы тока на электродах, с цифровым потенциометром, осуществляющим изменение сопротивления, и тем самым регулирующим силу тока, выход последнего посредством соединительных проводов, выходящих из корпуса через отверстия, соединен с двумя силиконовыми электродами.

Description

Существующие способы изменения функционального состояния центральной нервной системы предполагают использование стационарных, многокомпонентных систем. Связи с этим, можно выделить следующие недостатки этих способов:

1. Необходимость применения стационарного, габаритного оборудования.

2. Невозможность самостоятельного применения устройства одним человеком, в связи со сложной конструкцией крепления.

В результате проведенного патентно-информационного поиска нами было обнаружено два аналога предлагаемого устройства. Электростимулятор транскраниальный (варианты) и устройство для крепления электростимулятора транскраниального /патентРФ 2297253/, содержащее в себе генератор импульсов с частотой воздействия 77±7,0 Гц, регулятор уровня выходного тока, измеритель выходного тока, стабилизатор напряжения, батарею питания, четыре электрода, при этом в первом варианте в него дополнительно включены генераторы импульсов - с частотой воздействия 10±1,0 Гц и частотой воздействия 500±50,0 Гц, сглаживающий фильтр, ключ один, ключ два, устройство для крепления электродов и задающий генератор с трансформаторным усилителем, связанным с выпрямителем, при этом выход батареи питания соединен с входом стабилизатора напряжения, выход стабилизатора напряжения соединен с входами регулятора уровня выходного тока, генераторов импульсов и задающего генератора, выход регулятора уровня выходного тока соединен с входом ключа два, выходы генераторов импульсов соединены с входом ключа один, выход выпрямителя соединен со вторым входом ключа один, выход которого соединен с измерителями выходного тока и электродами, выход ключа два соединен с входом сглаживающего фильтра, выход которого подключен к трансформаторному усилителю.

Недостатками данного устройства являются использование методики, основанной на стимуляции переменным током, громоздкость фиксирующей электроды конструкции и сложность самой конструкции заявляемого устройства. В результате, это может привести к следующим последствиям. Методология транскраниальной стимуляции переменным током плохо апробирована на здоровых людях, что ставит под сомнение ее применение на данной популяции. Сложная, многокомпонентная структура устройства и громоздкая фиксирующая электроды конструкция, значительно повышают как предполагаемую стоимость изделия, так и усложняют ее самостоятельное использование пользователем, а также утяжеляют процессы обслуживания устройства.

Еще одним аналогом является электродный прибор транскраниальной электростимуляции /Патент РФ 2530722/, состоящий из генератора импульсов транскраниальной электростимуляции, генератора звукового сигнала, блок управления, пары аудионаушников. Недостатки заявленного устройства следующие. В основе работающего фактора лежит неподтвержденная гипотеза о том, что музыка с определенными частотами способна положительно влиять на работу головного мозга, что ставит под сомнение эффективность предлагаемого устройства. Электрод, представленный в виде наушника, имеет точную локализацию на голове человека, что является серьезным ограничением функциональности устройства, так как стимуляция различных зон головного мозга ведет к различным эффектам улучшения когнитивных способностей человека, а одна единственная локализация электрода приводит к незначительному местному воздействию. Указанное устройство заявлено для получения терапевтического эффекта у людей с заболеваниями, а не у здоровой популяции.

Задача полезной модели - создание устройства, которое не только позволяет оказывать локальное влияние на отдельные области коры головного мозга, модулировать их активность, исследовать когнитивные функции у людей без проведения инвазивных процедур, но и имеющее удобный интерфейс взаимодействия с пользователем, возможность дополнительной зарядки аккумулятора от бытовой сети электроэнергии и систему обратной связи, позволяющую контролировать эффективность нейростимуляции.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током с силой тока 0,5-2,0 мА включает корпус в форме прямоугольного параллелепипеда, с расположением на нем регулятора силы тока, дисплей, отображающий время стимуляции и значения силы тока на электродах, разъема микроUSB, позволяющего заряжать элемент питания с помощью внешних источников питания, кнопки включения/выключения и светодиода, сигнализирующем о включении устройства, а внутри - элемента питания, вход которого связан с регулятором силы токаи разъемом микроUSB, выход посредством питающих проводов связан со входом микросхемы, выход последней связан с микроконтроллером, осуществляющим измерение действительных значений силы тока на электродах, с цифровым потенциометром, осуществляющим изменение сопротивления, и тем самым регулирующим силу тока, выход последнего посредством соединительных проводов, выходящих из корпуса через отверстия, соединен с двумя силиконовыми электродами.

Полезная модель поясняется схемами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током, а на фиг. 2 показана схема устройства в разрезе.

Устройство состоит из корпуса 1, регулятора силы тока 2, двух соединительных проводов 3, кнопки включения/выключения 4, отверстий в корпусе для выхода соединительных проводов 5, двух силиконовых электродов с проводами 6, элемента питания 7, управляющей устройством микросхемы 8, питающих проводов 9, светодиода 10, микроконтроллера 11, цифрового потенциометра 12, дисплея 13, разъема микроUSB 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Электроды 6, связанные с выходом микросхемы 8, расположенной в корпусе 1, накладываются с использованием электропроводящего геля, в соответствии с международной системой «Internatonal system 10-20» для ЭЭГ на точки, ассоциированные с теми областями коры головного мозга, которые подлежат модуляции активности. Электроды фиксируются с помощью эластичной ленты на все время сеанса транскраниальной стимуляции. После этого, прибор включается расположенной на корпусе и связанной с микросхемой кнопкой 4, а регулятором 2 устанавливается необходимая сила тока (0,5-2,0 мА), в зависимости от методики стимуляции. Регулятор 2 соединен с микросхемой 8, которая при помощи питающих проводов 9 соединена с элементом питания 7. Микросхема является генератором тока особой формы, позволяющего осуществлять стимуляцию током с необходимыми характеристиками. Разъем микроUSB 14 соединен с элементом питания 7 для дополнительной зарядки последнего. Имеющийся внутри микроконтроллер 11 измеряет действительные значения силы тока на электродах, и соединен с цифровым потенциометром 12, который посредством изменения сопротивления в цепи, изменяет силу тока на электродах, поддерживая ее на одном, необходимом уровне. На экран 13 выводится время, прошедшее после начала стимуляции и сила тока, соответствующая реальным значениям на электродах.

Технический результат от использования полезной модели заключается в возможности самостоятельного применения устройства самим пользователем, которым выступает здоровый человек, с возможностью контроля параметров нейростимуляции, благодаря системе обратной связи и дисплею, возможностью модулирования активности отдельных областей головного мозга не инвазивным методом, и исследования когнитивных функций у людей при минимальных размерах конструкции и высокой комфортности для непосредственного пользователя. Это позволяет преодолеть имеющиеся недостатки не инвазивных методов стимуляции головного мозга, а именно:

2. Невозможность самостоятельного применения устройства одним человеком в связи со сложной конструкцией крепления.

Claims

Устройство для транскраниальной стимуляции головного мозга постоянным током с силой тока 0,5-2,0 мА, включающее корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с расположением на нем регулятора силы тока, дисплея, разъема микроUSB, кнопки включения/выключения и светодиода, а внутри - элемента питания, вход которого связан с разъемом микроUSB, выход посредством питающих проводов связан со входом управляющей микросхемы, которая также связана с кнопкой включения/выключения и регулятором силы тока, а выход микросхемы связан с микроконтроллером, с цифровым потенциометром, выход последнего посредством соединительных проводов, выходящих из корпуса через отверстия, соединен с двумя силиконовыми электродами.