RU2281790C2 - Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator - Google Patents

Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator Download PDF

Info

Publication number
RU2281790C2
RU2281790C2 RU2002132857/14A RU2002132857A RU2281790C2 RU 2281790 C2 RU2281790 C2 RU 2281790C2 RU 2002132857/14 A RU2002132857/14 A RU 2002132857/14A RU 2002132857 A RU2002132857 A RU 2002132857A RU 2281790 C2 RU2281790 C2 RU 2281790C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
housing
water
stimulator
electrical stimulator
Prior art date
Application number
RU2002132857/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002132857A (en
Inventor
Делеор Андреевич Дёмкин (RU)
Делеор Андреевич Дёмкин
Марк Нахимович Бахрах (RU)
Марк Нахимович Бахрах
Сергей Флорианович Хиврич (RU)
Сергей Флорианович Хиврич
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм"
Priority to RU2002132857/14A priority Critical patent/RU2281790C2/en
Publication of RU2002132857A publication Critical patent/RU2002132857A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2281790C2 publication Critical patent/RU2281790C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

FIELD: medicine; prophylactic physical therapy.
SUBSTANCE: neuromuscular electrical stimulators act on part of human body, submerged in water, with electric current through electrodes connected with current supply. Dielectric layer separates electrodes. Electrodes are submerged into water close to part of human body to be stimulated; there is no direct contact between body and electrodes. Level of influence is adjusted due to changing distance between body and electrodes and/or orientation of electrodes relatively body. In general case electrical stimulator has stimulation pulse oscillator placed inside air-proof dielectric case, onto surface of which case the electrodes are mounted. Electrodes are connected to oscillator. In particular, electrodes can be made in form of plates or rings to embrace the case. High physical-therapeutic effect is achieved due to larger area of influence being subject to effect of stimulation pulses.
EFFECT: high therapeutic effect.
11 cl, 10 dwg

Description

Заявляемая группа изобретений относится к области медицины, в частности к физиотерапевтическим методам и средствам, и может быть использована для создания средств профилактической физиотерапии, в том числе применяемых в домашних условиях.The inventive group of inventions relates to medicine, in particular to physiotherapeutic methods and means, and can be used to create means of preventive physiotherapy, including those used at home.

Известным средством физиотерапевтического воздействия на организм человека является нейромышечная электростимуляция путем воздействия электрическим током с помощью накладываемых на тело электродов [1]. При нейромышечной электростимуляции, (синонимы: электромиостимуляция гальванизация или стимуляция токами низкого напряжения и низкой частоты) на участок тела пациента накладывают электроды, чаще всего - металлические пластинчатые с обращенными к поверхности тела токопроводящими электролитными прокладками, с помощью которых от электрического генератора через стимулируемый участок тела пропускают электрический ток с заданными параметрами.A well-known means of physiotherapeutic effects on the human body is neuromuscular electrical stimulation by exposure to electric current using electrodes applied to the body [1]. In neuromuscular electrical stimulation, (synonyms: electromyostimulation, galvanization or stimulation with low voltage and low frequency currents), electrodes are applied to the patient’s body area, most often metal plates with conductive electrolyte spacers facing the body surface, with which they are passed from the electric generator through the stimulated body area electric current with specified parameters.

Известно использование в физиотерапевтической практике так называемых гидроэлектрических однокамерных и двухкамерных ванн [2], которые позволяют осуществлять электростимуляцию отдельных участков тела. Реализуемый в двухкамерных ваннах способ электромиостимуляции является наиболее близким к заявляемому и выбран в качестве его прототипа.It is known to use in physiotherapeutic practice the so-called hydroelectric single-chamber and two-chamber baths [2], which allow electrical stimulation of individual parts of the body. The method of electromyostimulation implemented in two-chamber baths is the closest to the claimed one and is selected as its prototype.

Схемотехнические решения известных электростимуляторов весьма разнообразны. Стационарные приборы имеют большие возможности в части установки и регулировки параметров стимулирующего тока, в том числе известны электростимуляторы с компьютерным управлением [3-9]. Такие приборы используются как средства для осуществления физиотерапевтических процедур в специальных кабинетах под наблюдением врача.Circuit solutions of known electrical stimulators are very diverse. Stationary devices have great potential in terms of installing and adjusting the parameters of the stimulating current, including computer-controlled electrical stimulators [3–9]. Such devices are used as means for physiotherapeutic procedures in special rooms under the supervision of a physician.

Известны портативные приборы, в основном предназначенные для электромиостимуляции в процессе повседневной деятельности человека с целью снятия болевых ощущений [10] или в качестве средства коррекции его движений [11]. Упомянутый электростимулятор [11] снабжен специальными датчиками, чувствительными к движениям человека и управляющими параметрами стимулирующего тока. Электростимулятор [10], обеспечивающий анальгезирующее действие, также обладает средствами регулировки уровня стимулирующего тока.Known portable devices, mainly designed for electromyostimulation in the process of daily human activity in order to relieve pain [10] or as a means of correcting his movements [11]. The mentioned electric stimulator [11] is equipped with special sensors sensitive to human movements and controlling the parameters of the stimulating current. An electrical stimulator [10], which provides an analgesic effect, also has the means to adjust the level of stimulating current.

Заявляемый электростимулятор также относится к группе портативных приборов и имеет сходные с известными электростимуляторами [10, 11] характеристики управления параметрами стимулирующего тока. Однако, единственным известным заявителю средством для нейромышечной электростимуляции, осуществляемой в водной среде, являются гальванические ванны, описанные в [2]. В связи с этим двухкамерная гальваническая ванна, как наиболее близкое к заявляемому устройству, выбрана прототипом заявляемого нейромышечного электростимулятора.The inventive electrical stimulator also belongs to the group of portable devices and has characteristics similar to the known electrical stimulators [10, 11] for controlling the parameters of the stimulating current. However, the only means known to the applicant for neuromuscular electrical stimulation carried out in an aqueous medium are the galvanic baths described in [2]. In this regard, a two-chamber galvanic bath, as closest to the claimed device, is selected as the prototype of the claimed neuromuscular electrical stimulator.

Способ-прототип [2] заключается в том, что конечности пациента (руки или ноги) погружают в соответствующие две наполненные водой емкости (ванны), в каждой из которых размещено по одному металлическому электроду. Электроды подключены к разноименным выходным полюсам источника стимулирующего тока. После погружения конечностей пациента в указанные емкости с водой включают генератор тока. Стимулирующий ток проходит от одного полюса источника тока к другому по цепи, образованной последовательно включенными: первым электродом, слоем воды в первой емкости, погруженной в воду частью первой конечности пациента, стимулируемым участком тела пациента, погруженной в воду частью второй конечности пациента, слоем воды во второй емкости и вторым электродом. Параметры стимулирующего тока (сила тока, частота, форма импульсов и пр.) устанавливают в зависимости от целей электростимуляции: достижение анальгезирующего эффекта, тетанических сокращений мышц и др.The prototype method [2] lies in the fact that the limbs of the patient (arms or legs) are immersed in the corresponding two containers filled with water (baths), in each of which one metal electrode is placed. The electrodes are connected to the opposite output poles of the stimulating current source. After immersion of the limbs of the patient in these containers with water include a current generator. The stimulating current passes from one pole of the current source to the other along a circuit formed by series-connected: the first electrode, a layer of water in the first container, a part of the patient’s first limb immersed in water, a stimulated area of the patient’s body, a part of the patient’s second limb immersed in water, a layer of water in second capacitance and a second electrode. The parameters of the stimulating current (current strength, frequency, pulse shape, etc.) are set depending on the goals of electrical stimulation: the achievement of the analgesic effect, tetanic muscle contractions, etc.

Однако известный способ электростимуляции, являясь средством лечебной или корригирующей физиотерапии, ориентирован на работу с ограниченными группами мышц конечностей человека и не может быть использован в качестве эффективного средства электростимуляции всех мышечных групп, представленных на поверхности тела человека.However, the known method of electrical stimulation, being a means of therapeutic or corrective physiotherapy, is focused on working with limited muscle groups of human limbs and cannot be used as an effective means of electrical stimulation of all muscle groups presented on the surface of a human body.

Недостатки устройства-прототипа обусловлены упомянутыми недостатками способа.The disadvantages of the prototype device are due to the mentioned disadvantages of the method.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является создание способа нейромышечной электростимуляции как электромассажной физиотерапевтической процедуры, осуществляемой человеком в водной среде без посторонней помощи и обеспечивающей возможность воздействия на любые группы мышц, представленные на поверхности тела человека. Заявляемый электростимулятор предназначен для осуществления указанного способа.The technical problem to which the claimed group of inventions is directed is to create a method of neuromuscular electrical stimulation as an electromassage physiotherapeutic procedure carried out by a person in an aqueous medium without assistance and providing the possibility of exposure to any muscle groups present on the surface of the human body. The inventive electrical stimulator is designed to implement this method.

Сущность заявляемого способа нейромышечной электростимуляции заключается в том, что на погруженную в воду часть тела человека воздействуют электрическим током через подключенные к источнику тока электроды, разделенные слоем диэлектрика и погруженные в воду в непосредственной близости от стимулируемого участка тела без непосредственного контакта с ним.The essence of the proposed method of neuromuscular electrical stimulation is that a part of the human body immersed in water is exposed to electric current through electrodes connected to a current source, separated by a dielectric layer and immersed in water in close proximity to the stimulated part of the body without direct contact with it.

При осуществлении способа в указанной совокупности признаков линии электрического тока, протекающего между электродами, замыкаются не только через воду, в которую погружено тело человека, но частично и через его тело. В результате через погруженную в воду часть тела человека проходит электрический ток, который вызывает стимулирующий эффект.When implementing the method in the indicated set of signs, the lines of the electric current flowing between the electrodes are closed not only through the water into which the human body is immersed, but partially through its body. As a result, an electric current passes through a part of the human body immersed in water, which causes a stimulating effect.

Для управления уровнем стимулирующего воздействия изменяют величину тока, протекающего через погруженную в воду часть тела человека, путем изменения расстояния между поверхностью стимулируемой части тела и электродами и/или углового положения электродов - ориентации относительно поверхности стимулируемой части тела. Это может делать сам человек по собственным ощущениям, что чрезвычайно удобно.To control the level of stimulating effect, the magnitude of the current flowing through the part of the human body immersed in water is changed by changing the distance between the surface of the stimulated part of the body and the electrodes and / or the angular position of the electrodes — orientation relative to the surface of the stimulated part of the body. This can be done by the person himself according to his own feelings, which is extremely convenient.

Заявляемый способ может быть реализован в различных модификациях путем формирования различных картин распределения линий тока в толще воды. В зависимости от реализованной модификации могут быть достигнуты различные по своей локальности стимулирующие воздействия: от одновременного воздействия на большую группу мышц до узконаправленного воздействия на определенную мышцу.The inventive method can be implemented in various modifications by forming various patterns of distribution of streamlines in the water column. Depending on the implemented modification, various stimuli of different locality can be achieved: from simultaneous exposure to a large group of muscles to a narrowly targeted effect on a particular muscle.

Авторами созданы различные конструкции устройств, предназначенных для осуществления заявляемого способа. Эти устройства отличаются друг от друга формой выполнения корпуса и электродов, а также взаимным расположением электродов.The authors have created various designs of devices designed to implement the proposed method. These devices differ from each other in the form of execution of the housing and the electrodes, as well as the relative position of the electrodes.

В общем для всех конструктивных разновидностей случае заявляемый нейромышечный электростимулятор содержит генератор стимулирующих импульсов, размещенный внутри герметичного диэлектрического корпуса, на внешней поверхности которого установлены изолированные друг от друга электроды, подключенные к упомянутому генератору.In general, for all structural varieties of the case, the claimed neuromuscular pacemaker contains a stimulating pulse generator located inside a sealed dielectric housing, on the outer surface of which electrodes isolated from each other are connected, connected to the said generator.

Электроды могут быть выполнены в виде пластин, в частности плоских, установленных на поверхности корпуса.The electrodes can be made in the form of plates, in particular flat, mounted on the surface of the housing.

Электроды могут быть выполнены в виде колец, охватывающих корпус и размещенных преимущественно в параллельных плоскостях. Наиболее простой формой корпуса при этом будет цилиндрическая. При этом электроды могут быть установлены с возможностью их осевого перемещения, т.е. изменения расстояния между ними, что позволяет регулировать локальность стимулирующего воздействия.The electrodes can be made in the form of rings covering the body and placed mainly in parallel planes. The simplest form of the body will be cylindrical. In this case, the electrodes can be installed with the possibility of their axial movement, i.e. changes in the distance between them, which allows you to adjust the locality of the stimulating effect.

Для достижения еще более локального воздействия стимулирующего тока в корпусе может быть выполнена открытая полость, а электроды установлены в этой полости. В частности, корпус может быть выполнен цилиндрическим, а упомянутая полость выполнена в одном из торцов цилиндра.To achieve an even more local effect of the stimulating current, an open cavity can be made in the housing, and electrodes are installed in this cavity. In particular, the housing may be cylindrical, and said cavity is made in one of the ends of the cylinder.

В корпусе могут быть выполнены две открытые полости, в каждой из которых установлен один из упомянутых электродов. При этом возможен вариант, когда корпус выполнен цилиндрическим, а обе полости выполнены в одном из торцов цилиндра. Также возможен вариант, когда корпус выполнен цилиндрическим, а упомянутые полости выполнены по одной в обоих торцах цилиндра.Two open cavities can be made in the housing, in each of which one of the mentioned electrodes is installed. In this case, a variant is possible when the body is made cylindrical, and both cavities are made in one of the ends of the cylinder. It is also possible that the body is cylindrical and the cavities are made one at a time at both ends of the cylinder.

Для обеспечения автоматического включения/выключения стимулятора на внешней поверхности корпуса дополнительно установлен электрод, включенный в цепь управления питанием генератора таким образом, что при погружении электростимулятора в воду замыкается цепь питания генератора.To ensure automatic on / off stimulator on the outer surface of the housing an additional electrode is installed, included in the power supply circuit of the generator so that when the electric stimulator is immersed in water, the generator power circuit is closed.

Для удобства пользования и предотвращения возможного контакта руки с электродами электростимулятор снабжен соответствующей рукояткой.For ease of use and to prevent possible contact of the hand with the electrodes, the electrostimulator is equipped with a corresponding handle.

Также для удобства пользования электростимулятором он может быть выполнен с нулевой или положительной плавучестью.Also, for the convenience of using an electric stimulator, it can be performed with zero or positive buoyancy.

Сущность заявляемой группы изобретений поясняется графическими материалами, на которых изображено:The essence of the claimed group of inventions is illustrated by graphic materials, which depict:

фиг.1 - иллюстрация осуществления способа с использованием пары плоских электродов, расположенных параллельно поверхности тела человека;figure 1 - illustration of the method using a pair of flat electrodes located parallel to the surface of the human body;

фиг.2 - то же, при ортогональном расположении плоскостей электродов к поверхности тела человека;figure 2 - the same, with the orthogonal arrangement of the planes of the electrodes to the surface of the human body;

фиг.3 - пример конструкции заявляемого электростимулятора с плоскими электродами;figure 3 is an example of the design of the inventive electrical stimulator with flat electrodes;

фиг.4 - пример применения заявляемого электростимулятора для выполнения процедуры нейромышечной электростимуляции в ванне;4 is an example of the application of the inventive electrical stimulator to perform the procedure of neuromuscular electrical stimulation in the bath;

фиг.5 - пример электростимулятора с цилиндрическим корпусом и кольцевыми электродами;5 is an example of an electric stimulator with a cylindrical body and ring electrodes;

фиг.6 - пример электростимулятора с электродами, размещенными в одной полости цилиндрического корпуса;6 is an example of an electric stimulator with electrodes placed in one cavity of a cylindrical body;

фиг.7 - пример электростимулятора с электродами, размещенными в разных полостях, выполненных в одном торце цилиндрического корпуса;7 is an example of an electric stimulator with electrodes placed in different cavities, made in one end of the cylindrical body;

фиг.8 - пример электростимулятора с электродами, размещенными в полостях, выполненных в противоположных торцах цилиндрического корпуса;Fig - an example of an electric stimulator with electrodes placed in cavities made in opposite ends of the cylindrical body;

фиг.9 - пример конструкции электростимулятора с дополнительным электродом;Fig.9 is an example of a design of an electric stimulator with an additional electrode;

фиг.10 - пример электрической схемы электростимулятора с цепью управления питанием генератора через дополнительный электрод.10 is an example of an electrical circuit of an electric stimulator with a generator power control circuit through an additional electrode.

Заявляемый способ (см. фиг.1) осуществляют следующим образом. В воду 1 погружают тело или часть тела человека. Вблизи от поверхности 2 тела (кожи), разделяющей ткани 3 тела и воду 1, размещают пару электродов 4 и 5, разделенных слоем диэлектрика 6, и пропускают через них электрический ток от генератора стимулирующего тока (на фиг.1 не показан). Поскольку электроды 4 и 5 разделены слоем диэлектрика 6, имеющего значение электрической проводимости, близкое к нулю, линии 7 электрического тока, протекающего между электродами 4 и 5, замыкаются через воду 1, электрическая проводимость которой отлична от нуля. При этом часть линий 7 электрического тока замыкается через ткани 3 тела человека, что и вызывает эффект нейромышечной стимуляции. Чем ближе расположены электроды 4 и 5 к поверхности 2 тела, тем большая часть линий 7 электрического тока проходит через ткани 3 тела и, следовательно, тем сильнее эффект нейромышечной стимуляции. Поскольку картина распределения линий 7 тока обладает круговой симметрией относительно нормали к поверхности электродов 4 и 5, такая взаимная ориентация поверхности 2 тела и электродов 4 и 5 соответствует максимальному уровню стимулирующего тока (для принятого расстояния между поверхностью 2 тела и электродами 4 и 5).The inventive method (see figure 1) is as follows. In water 1 immerse the body or part of the human body. Close to the surface 2 of the body (skin) separating body tissue 3 and water 1, a pair of electrodes 4 and 5 are separated by a dielectric layer 6 and an electric current is passed through them from a stimulating current generator (not shown in FIG. 1). Since the electrodes 4 and 5 are separated by a dielectric layer 6 having an electrical conductivity value close to zero, the electric current lines 7 flowing between the electrodes 4 and 5 are closed through water 1, the electrical conductivity of which is nonzero. In this case, part of the electric current lines 7 is closed through tissues 3 of the human body, which causes the effect of neuromuscular stimulation. The closer the electrodes 4 and 5 are located to the surface 2 of the body, the greater part of the lines of electric current 7 passes through the tissues 3 of the body and, therefore, the stronger the effect of neuromuscular stimulation. Since the distribution pattern of the current lines 7 has circular symmetry relative to the normal to the surface of the electrodes 4 and 5, this relative orientation of the body surface 2 and the electrodes 4 and 5 corresponds to the maximum level of the stimulating current (for the accepted distance between the body surface 2 and the electrodes 4 and 5).

Изменение ориентации электродов 4 и 5 по отношению к поверхности 2 тела приводит к тому, что все меньшая часть протекающего через электроды 4 и 5 полного электрического тока замыкается через ткани 3 тела. На фиг.2 показан случай, когда поверхности электродов 4 и 5 ортогональны к поверхности 2 тела. При этом кратчайшее расстояние между поверхностью 2 тела и электродами 4 и 5 определяется минимальным по длине участком периметра электродов 4 и 5. В результате уровень стимулирующего тока достигает своего минимального значения для данного расстояния между поверхностью 2 тела и электродами 4 и 5.Changing the orientation of the electrodes 4 and 5 with respect to the surface 2 of the body leads to the fact that an ever smaller part of the total electric current flowing through the electrodes 4 and 5 is closed through the tissues 3 of the body. Figure 2 shows the case when the surfaces of the electrodes 4 and 5 are orthogonal to the surface 2 of the body. The shortest distance between the surface 2 of the body and the electrodes 4 and 5 is determined by the minimum length of the perimeter section of the electrodes 4 and 5. As a result, the level of the stimulating current reaches its minimum value for a given distance between the surface 2 of the body and the electrodes 4 and 5.

Таким образом, изменяя расстояние между поверхностью 2 тела и электродами 4 и 5 и/или угловое положение - ориентацию электродов 4 и 5 относительно поверхности 2 стимулируемой части тела, можно менять силу протекающего через ткани 3 тела стимулирующего тока, регулируя тем самым уровень стимулирующего воздействия. Эти действия осуществляет сам человек на основании своих ощущений.Thus, by changing the distance between the surface 2 of the body and the electrodes 4 and 5 and / or the angular position — the orientation of the electrodes 4 and 5 relative to the surface 2 of the stimulated part of the body, you can change the strength of the stimulating current flowing through the tissues 3 of the body, thereby regulating the level of stimulating effect. These actions are carried out by the person himself on the basis of his sensations.

Приведенное описание сущности заявляемого способа сделано на примере использования плоских электродов. Аналогичный эффект стимулирующего воздействия на организм человека может быть получен при использовании электродов иной формы, например выполненных в виде цилиндрических колец. Меняя форму электродов, их местоположение относительно друг друга и относительно тела пациента, можно формировать различные картины распределения линий тока в водной среде и в стимулируемом участке тела. При этом сущность заявляемого способа остается такой, как она описана выше на примере использования плоских электродов.The above description of the essence of the proposed method is made on the example of the use of flat electrodes. A similar effect of a stimulating effect on the human body can be obtained by using electrodes of a different shape, for example, made in the form of cylindrical rings. By changing the shape of the electrodes, their location relative to each other and relative to the patient’s body, it is possible to form various patterns of the distribution of streamlines in the aquatic environment and in the stimulated area of the body. At the same time, the essence of the proposed method remains as it is described above on the example of the use of flat electrodes.

Возможны различные конструктивные решения электростимулятора, предназначенного для осуществления заявляемого способа. В основном различия в конструкциях электростимулятора касаются формы электродов и места установки их на его корпусе и связаны, прежде всего, с формированием определенной конфигурации линий электрического тока, удобством пользования и технологичностью изготовления устройства.There are various constructive solutions of an electric stimulator designed to implement the proposed method. Basically, the differences in the designs of the electrostimulator relate to the shape of the electrodes and their installation location on its body and are primarily associated with the formation of a certain configuration of electric current lines, ease of use and manufacturability of the device.

В общем случае (см. фиг.3) заявляемый электростимулятор 8 содержит выполненный из диэлектрического материала герметичный корпус 9, внутри которого размещен генератор 10 стимулирующего тока. Генератор 10 электрически соединен с двумя металлическими электродами 4 и 5, размещенными на внешней поверхности корпуса 9. Использование в данном случае пластинчатых электродов 4 и 5 предопределяет наличие плоских поверхностей корпуса 9 для размещения на них упомянутых электродов 4 и 5. В частном случае они могут быть закреплены на двух противоположных плоских стенках корпуса 9, как показано на фиг.3. Корпус 9 также снабжен рукояткой 11 для удержания электростимулятора 8 в руке самим пациентом (пользователем) во время проведения процедуры стимуляции и предотвращения контакта руки с электродами 4 и 5.In the general case (see Fig. 3), the inventive electric stimulator 8 comprises a sealed housing 9 made of dielectric material, inside which a stimulating current generator 10 is placed. The generator 10 is electrically connected to two metal electrodes 4 and 5 located on the outer surface of the housing 9. The use of plate electrodes 4 and 5 in this case determines the presence of flat surfaces of the housing 9 for placement of the mentioned electrodes 4 and 5. In the particular case, they can be mounted on two opposite flat walls of the housing 9, as shown in Fig.3. The housing 9 is also equipped with a handle 11 for holding the electric stimulator 8 in the hand by the patient (user) during the stimulation procedure and to prevent contact of the hand with the electrodes 4 and 5.

Электростимулятор 8 работает следующим образом. При включении устройства генератор 10 начинает вырабатывать электрический ток установленной величины и формы. При этом ток может иметь любую необходимую форму, в частности, по физиологическим основаниям предпочтительной следует считать последовательность амплитудно-модулированных импульсов. Сформированный генератором 10 электрический ток подводится к электродам 4, 5 и через них поступает в окружающую электростимулятор 8 воду 1 (см. фиг.1). Поскольку корпус 9 стимулятора 8 выполнен из диэлектрика, а проводимость воды 1 отлична от нуля, то окружающая электростимулятор 8 вода 1 является тем проводящим электрический ток участком, через который замыкается цепь электрического тока генератора 10 и на котором выделяется развиваемая генератором 10 электрическая мощность. При расположении электростимулятора 8 вблизи поверхности погруженного в воду тела человека (см. фиг.4) часть линий тока проходит не только через воду, но и через ткани тела (см. фиг.1 и 2). Особенно отчетливо это проявляется при погружении тела в пресную воду, когда электрическая проводимость тканей тела оказывается больше электрической проводимости воды. При этом плотность тока в замыкающихся через ткани тела линиях оказывается достаточной для проявления эффекта мышечного сокращения, т. е. электромиостимуляции. Степень проявления этого эффекта (уровень протекающего через тело электрического тока) человек регулирует самостоятельно, удерживая электростимулятор 8 в руке за рукоятку 11 и удаляя или приближая электростимулятор 8 к поверхности тела, или изменяя ориентацию корпуса 9 по отношению к поверхности тела.The stimulator 8 operates as follows. When you turn on the device, the generator 10 begins to generate an electric current of a fixed size and shape. In this case, the current can take any necessary shape, in particular, for physiological reasons, it is preferable to consider a sequence of amplitude-modulated pulses. Formed by the generator 10, an electric current is supplied to the electrodes 4, 5 and through them enters the water 1 surrounding the electric stimulator 8 (see Fig. 1). Since the casing 9 of the stimulator 8 is made of dielectric, and the conductivity of the water 1 is nonzero, the water 1 surrounding the electric stimulator 8 is the electric current-conducting section through which the electric current circuit of the generator 10 is closed and in which the electric power developed by the generator 10 is released. When the electrostimulator 8 is located near the surface of a human body immersed in water (see Fig. 4), part of the streamlines passes not only through water, but also through body tissues (see Figs. 1 and 2). This is especially pronounced when the body is immersed in fresh water, when the electrical conductivity of body tissues is greater than the electrical conductivity of water. In this case, the current density in the lines that are closed through the body tissues is sufficient for the manifestation of the effect of muscle contraction, i.e., electromyostimulation. The degree of manifestation of this effect (the level of electric current flowing through the body) a person regulates independently, holding the pacemaker 8 in his hand by the handle 11 and removing or bringing the pacemaker 8 closer to the body surface, or changing the orientation of the body 9 relative to the body surface.

На фиг.5 представлен пример выполнения электростимулятора с цилиндрическим корпусом 12, на поверхности которого установлены кольцевые электроды 13 и 14.Figure 5 presents an example embodiment of an electric stimulator with a cylindrical body 12, on the surface of which ring electrodes 13 and 14 are mounted.

На фиг.6 приведен другой пример конструкции электростимулятора, в корпусе 15 которого со стороны одного из его торцов выполнена полость 16, на внутренней поверхности которой размещены изолированно друг от друга два электрода 17 и 18, например, в виде плоских металлических пластин. Такое выполнение корпуса 15 с полостью 16 и размещение в ней электродов 17 и 18 обеспечивают узконаправленное распределение линий 7 тока и, следовательно, позволяют локализовать зону стимулирующего воздействия. Это может найти применение при использовании стимулятора в лечебных целях. При использовании такого варианта конструкции стимулятора его следует ориентировать таким образом, чтобы полость 16 была направлена в сторону стимулируемого участка.Figure 6 shows another example of the design of an electric stimulator, in the case 15 of which a cavity 16 is made on the side of one of its ends, on the inner surface of which two electrodes 17 and 18 are placed isolated from each other, for example, in the form of flat metal plates. This embodiment of the housing 15 with the cavity 16 and the placement of the electrodes 17 and 18 in it provide a narrowly distributed distribution of the current lines 7 and, therefore, allow to localize the zone of the stimulating effect. This can find application when using the stimulant for medicinal purposes. When using this design option, the stimulator should be oriented so that the cavity 16 is directed towards the stimulated area.

Аналогичный эффект может быть получен, если в цилиндрическом корпусе 15 (см. фиг.7) со стороны одного из его торцов выполнить две полости 19, 20 и разместить в каждой из них по электроду 21 и 22 соответственно. На фиг.7 приведен пример такой конструкции, в котором полости 19 и 20 представляют собой цилиндрические выемки, на дне которых установлены электроды 21 и 22 в виде плоских круглых пластин. В общем случае форма корпуса 15, полостей 19 и 20, а также установленных в них электродов 21 и 22 не имеет принципиального значения. В приведенном примере показан один из наиболее простых вариантов изготовления устройства.A similar effect can be obtained if two cavities 19, 20 are made in a cylindrical body 15 (see Fig. 7) from the side of one of its ends and placed in each of them along the electrode 21 and 22, respectively. Figure 7 shows an example of such a design in which the cavities 19 and 20 are cylindrical recesses, at the bottom of which the electrodes 21 and 22 are installed in the form of flat round plates. In the General case, the shape of the housing 15, the cavities 19 and 20, as well as the electrodes 21 and 22 installed in them, does not matter. The above example shows one of the simplest manufacturing options for the device.

К числу электростимуляторов, обеспечивающих более локальное (по сравнению с фиг.3) стимулирующее воздействие, относится конструкция, представленная на фиг.8 с цилиндрическим корпусом 15, в котором со стороны обоих его торцов выполнены полости 23 и 24, в каждой из которых установлено по одному электроду 25 и 26 соответственно.Among the electrical stimulators providing a more local (compared to FIG. 3) stimulating effect is the design shown in FIG. 8 with a cylindrical body 15, in which cavities 23 and 24 are made on the side of both ends, each of which has one electrode 25 and 26, respectively.

С целью опытной проверки заявляемой группы изобретений были изготовлены различные образцы электростимуляторов (фиг.3, фиг.5-8), испытания которых подтвердили их работоспособность, и результат, достигаемый при осуществлении заявленного способа - эффект нейромышечной электростимуляции.For the purpose of experimental verification of the claimed group of inventions, various samples of electrical stimulants were made (Fig. 3, Figs. 5-8), tests of which confirmed their operability, and the result achieved by the implementation of the claimed method is the effect of neuromuscular electrical stimulation.

Один из испытанных образцов представлен на фиг.9. Корпус 9 электростимулятора был выполнен из пластмассы, а на противоположных сторонах корпуса 9 установлены электроды 4 и 5 из нержавеющей стали площадью порядка 80 см2 (электрод 5 на фиг.9 не виден, а электрод 4 выполнен состоящим из двух пластин). Генератор 10 стимулирующего тока снабжен схемой автоматического включения при опускании электростимулятора в воду. С этой целью на одной из внешних поверхностей корпуса 9 был выполнен дополнительный пластинчатый электрод 27, связанный с источником 28 питания генератора 10, например через реле 29, как это показано на фиг.10. Когда корпус 9 электростимулятора находится в воздухе, электрический ток между электродом 5 и электродом 27 равен нулю, и контакт 30 реле 29 разомкнут. При опускании электростимулятора в воду между электродами 5 и 27 и, соответственно, через обмотку 31 реле 29 начинает протекать ток. Реле 29 срабатывает, его контакт 30 замыкается и питание от источника 28 подается на генератор 10, который начинает генерировать ток, протекающий между электродами 4 и 5.One of the tested samples is presented in Fig.9. The housing 9 of the electric stimulator was made of plastic, and on the opposite sides of the housing 9 there were installed stainless steel electrodes 4 and 5 with an area of about 80 cm 2 (the electrode 5 in FIG. 9 is not visible, and the electrode 4 is made of two plates). The stimulating current generator 10 is equipped with a circuit for automatically switching on when the electric stimulator is lowered into water. To this end, an additional plate electrode 27 was made on one of the external surfaces of the housing 9, connected to a power source 28 of the generator 10, for example, through a relay 29, as shown in FIG. 10. When the body 9 of the electric stimulator is in the air, the electric current between the electrode 5 and the electrode 27 is zero, and the contact 30 of the relay 29 is open. When lowering the electric stimulator into the water between the electrodes 5 and 27 and, accordingly, through the winding 31 of the relay 29, current flows. The relay 29 is activated, its contact 30 is closed and the power from the source 28 is supplied to the generator 10, which starts to generate current flowing between the electrodes 4 and 5.

Генератор 10 стимулирующего тока выполнен с возможностью формирования амплитудно-модулированной последовательности импульсов длительностью 0,5 мс с периодом следования 10 мс. Частота модуляции регулировалась в пределах 0,3-2 Гц, максимальная амплитуда импульса в режиме холостого хода составляла 30 В, внутреннее сопротивление генератора - порядка 150 Ом.The stimulating current generator 10 is configured to generate an amplitude-modulated pulse train of 0.5 ms duration with a repetition period of 10 ms. The modulation frequency was regulated within 0.3–2 Hz, the maximum pulse amplitude in idle mode was 30 V, and the internal resistance of the generator was about 150 Ohms.

Испытания образца стимулятора, которые проводились в бассейне с пресной водой на большом количестве пациентов разных возрастов и разного уровня физической подготовки, подтвердили работоспособность заявляемого способа нейромышечной электростимуляции и реализующего этот способ электростимулятора, а также достижение указанного результата. При этом был отмечен весьма высокий физиотерапевтический эффект проводимой в воде нейромышечной электростимуляции. Все пациенты ощущали значительное повышение тонуса подвергнувшихся электростимуляции мышечных групп, а также чрезвычайно положительное психоэмоциональное воздействие процедуры подводного электромассажа.Tests of the stimulator sample, which were carried out in a freshwater pool on a large number of patients of different ages and different levels of physical fitness, confirmed the operability of the proposed method of neuromuscular electrical stimulation and implementing this method of electrical stimulator, as well as achieving this result. At the same time, a very high physiotherapeutic effect of neuromuscular electrical stimulation carried out in water was noted. All patients felt a significant increase in the tone of the muscle groups subjected to electrical stimulation, as well as the extremely positive psycho-emotional effect of the underwater electric massage procedure.

Таким образом, заявляемая группа изобретений решает поставленную задачу обеспечения возможности использования электростимуляции в качестве электромассажной физиотерапевтической процедуры.Thus, the claimed group of inventions solves the problem of ensuring the possibility of using electrical stimulation as an electromassage physiotherapeutic procedure.

Дополнительным преимуществом заявляемых изобретений следует считать комплексный характер проводимых процедур. Это проявляется в сочетанном воздействии на организм человека эффектов водной процедуры, связанной с погружением всего тела в воду (купания), и нейромышечной электростимуляции. Также важно, что нейромышечная стимуляция может производиться в условиях гидростатической невесомости тела человека, т.е. в условиях практически полностью расслабленных мышц. Это резко повышает физиологическую эффективность стимуляции.An additional advantage of the claimed invention should be considered the integrated nature of the procedures. This is manifested in the combined effect on the human body of the effects of the water procedure associated with the immersion of the whole body in water (bathing), and neuromuscular electrical stimulation. It is also important that neuromuscular stimulation can be performed under conditions of hydrostatic weightlessness of the human body, i.e. in conditions of almost completely relaxed muscles. This dramatically increases the physiological effectiveness of stimulation.

Важными особенностями заявляемых изобретений являются также полное исключение опасности получения человеком термических ожогов кожи, которая обычно сопровождает традиционную электростимуляцию с использованием накладных электродов, и опасности передозировки электростимулирующих воздействий, что обеспечивается эффективной обратной связью за счет саморегулирования человеком уровня стимулирующего воздействия на основе своих ощущений.Important features of the claimed inventions are also the complete exclusion of the danger of a person getting thermal skin burns, which usually accompanies traditional electrical stimulation using patch electrodes, and the danger of an overdose of electrical stimulating effects, which is ensured by effective feedback due to self-regulation by the person of the level of stimulating effect based on their feelings.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Электростимуляция - новые возможности / М.Ю. Герасименко, Е.Ф. Филатова, Н.Н. Лазаренко //Конференция "Биомедприбор - 2000".1. Electrical stimulation - new opportunities / M.Yu. Gerasimenko, E.F. Filatova, N.N. Lazarenko // Conference "Biomedpribor - 2000".

2. Справочник по физиотерапии. - М., 1976, с. 54-55 (прототип способа).2. Handbook of physiotherapy. - M., 1976, p. 54-55 (prototype method).

3. Патент США №5922012, кл. А 61 N 1/04, А 61 N 1/32, 13.07.99.3. US patent No. 5922012, CL. A 61 N 1/04, A 61 N 1/32, 07/13/99.

4. Патент США №5961542, кл. А 61 N 1/36, 05.10.99.4. US patent No. 5961542, cl. A 61 N 1/36, 10/05/99.

5. Патент США №5974342, кл. А 61 N 1/36, 26.10.99.5. US patent No. 5974342, CL. A 61 N 1/36, 10.26.99.

6. А.с. СССР №1678388, кл. А 61 N 1/36, 23.09.91, бюл.№35.6. A.S. USSR No. 1678388, class A 61 N 1/36, 09/23/91, bull.

7. Патент РФ №2062125, А 61 N 1/36, 20.06.96, бюл.№17.7. RF patent No. 2062125, A 61 N 1/36, 06/20/96, bull. No. 17.

8. Патент РФ №2121380, A 61 N 1/36, 10.11.98, бюл.№31.8. RF patent №2121380, A 61 N 1/36, 11/10/98, bull. No. 31.

9. Патент РФ №2128529, A 61 N 1/36, 10.04.99, бюл.№10.9. RF patent №2128529, A 61 N 1/36, 04/10/99, bull. No. 10.

10. Заявка ЕПВ №0377057, A 61 N 1/34, 11.07.90.10. Application EPO No. 0377057, A 61 N 1/34, 11.07.90.

11. Метод и устройство программируемой электростимуляции мышц при патологической ходьбе /А.С.Витензон, А.М.Буровой //Конференция "Биомедприбор - 2000" (прототип электростимулятора).11. Method and device for programmed muscle electrical stimulation during pathological walking / A.S. Vitenson, A.M. Burova // Conference "Biomedpribor - 2000" (prototype electric stimulator).

Claims (11)

1. Нейромышечный электростимулятор, содержащий генератор стимулирующих импульсов, размещенный внутри герметичного диэлектрического корпуса, который выполнен с возможностью удержания в руке и на внешней поверхности которого установлены подключенные к генератору стимулирующих импульсов изолированные друг от друга электроды, отличающийся тем, что диэлектрический корпус выполнен цилиндрическим, а электроды выполнены в виде охватывающих корпус колец, размещенных преимущественно в параллельных плоскостях.1. A neuromuscular pacemaker containing a stimulating pulse generator located inside a sealed dielectric housing that is capable of being held in the hand and on the external surface of which are connected electrodes isolated from each other and stimulating pulse generator, characterized in that the dielectric housing is cylindrical and the electrodes are made in the form of rings covering the body, placed mainly in parallel planes. 2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что электроды установлены с возможностью их осевого перемещения.2. The pacemaker according to claim 1, characterized in that the electrodes are mounted with the possibility of their axial movement. 3. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности корпуса установлен дополнительный электрод, включенный в цепь питания генератора стимулирующих импульсов через схему автоматического включения при опускании электростимулятора в воду.3. The pacemaker according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the housing an additional electrode is installed, which is included in the power circuit of the stimulating pulse generator via an automatic switch-on circuit when the electric stimulator is lowered into water. 4. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что имеет нулевую или положительную плавучесть.4. The electrical stimulator according to claim 1, characterized in that it has zero or positive buoyancy. 5. Нейромышечный электростимулятор, содержащий генератор стимулирующих импульсов, размещенный внутри герметичного диэлектрического корпуса, который выполнен с возможностью удержания в руке, и подключенные к генератору стимулирующих импульсов изолированные друг от друга электроды, отличающийся тем, что электроды установлены, по меньшей мере, в одной полости корпуса.5. A neuromuscular pacemaker containing a stimulating pulse generator located inside a sealed dielectric housing that is held in a hand and connected to the stimulating pulse generator electrodes isolated from each other, characterized in that the electrodes are installed in at least one cavity corps. 6. Электростимулятор по п.5, отличающийся тем, что на внешней поверхности корпуса установлен дополнительный электрод, включенный в цепь питания генератора стимулирующих импульсов через схему автоматического включения при опускании электростимулятора в воду.6. The pacemaker according to claim 5, characterized in that an additional electrode is installed on the outer surface of the housing, which is included in the power supply circuit of the stimulating pulse generator through an automatic switch-on circuit when the electric stimulator is lowered into water. 7. Электростимулятор по п.5, отличающийся тем, что корпус выполнен цилиндрическим и полость выполнена, по меньшей мере, в одном из торцов цилиндрического корпуса.7. The electrical stimulator according to claim 5, characterized in that the housing is cylindrical and the cavity is made in at least one of the ends of the cylindrical housing. 8. Электростимулятор по п.7, отличающийся тем, что в цилиндрическом корпусе выполнены две полости для установки в каждой соответствующего электрода.8. The electrical stimulator according to claim 7, characterized in that in the cylindrical body there are two cavities for installation in each respective electrode. 9. Электростимулятор по п.8, отличающийся тем, что обе полости выполнены в одном из торцов цилиндрического корпуса.9. The electrical stimulator according to claim 8, characterized in that both cavities are made in one of the ends of the cylindrical body. 10. Электростимулятор по п.8, отличающийся тем, что полости выполнены по одной в обоих торцах цилиндрического корпуса.10. Electrical stimulator according to claim 8, characterized in that the cavity is made one at a time in both ends of the cylindrical body. 11. Электростимулятор по п.5, отличающийся тем, что имеет нулевую или положительную плавучесть.11. The electrical stimulator according to claim 5, characterized in that it has zero or positive buoyancy.
RU2002132857/14A 2002-12-02 2002-12-02 Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator RU2281790C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132857/14A RU2281790C2 (en) 2002-12-02 2002-12-02 Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132857/14A RU2281790C2 (en) 2002-12-02 2002-12-02 Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002132857A RU2002132857A (en) 2004-06-10
RU2281790C2 true RU2281790C2 (en) 2006-08-20

Family

ID=37060752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002132857/14A RU2281790C2 (en) 2002-12-02 2002-12-02 Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2281790C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2512805C2 (en) * 2008-01-31 2014-04-10 МАЙ Ренате Electrotherapeutic stimulator for muscle and nerve tissue
RU2611746C2 (en) * 2015-06-08 2017-02-28 Борис Абдуллаевич Насибуллин Method for increasing explosive muscle strength of extremities
CN117653908A (en) * 2024-01-17 2024-03-08 湖北文理学院 Neuromuscular rehabilitation device based on electrical stimulation and application method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВИГЕНЗОН А.С. и др. Метод и устройство программируемой электростимуляции мышц при ходьбе. Конференция «Биомедприбор-2000». *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2512805C2 (en) * 2008-01-31 2014-04-10 МАЙ Ренате Electrotherapeutic stimulator for muscle and nerve tissue
RU2611746C2 (en) * 2015-06-08 2017-02-28 Борис Абдуллаевич Насибуллин Method for increasing explosive muscle strength of extremities
CN117653908A (en) * 2024-01-17 2024-03-08 湖北文理学院 Neuromuscular rehabilitation device based on electrical stimulation and application method thereof
CN117653908B (en) * 2024-01-17 2024-05-28 湖北文理学院 Neuromuscular rehabilitation device based on electrical stimulation and application method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6546290B1 (en) Method and apparatus for electromedical therapy
Robertson et al. Electrotherapy explained: principles and practice
CA1319174C (en) Electrical nerve stimulation device for nausea control
RU2281790C2 (en) Method of neuromuscular electrical stimulation and neuromuscular electrical stimulator
JPH0419868B2 (en)
KR101134657B1 (en) Appratus of improving blood flow using magnetic substance
Baxter et al. Principles of electrotherapy in veterinary physiotherapy
KR200355189Y1 (en) High frequency electrical treatment equipment
Bajd et al. Basic functional electrical stimulation (FES) of extremities: an engineer's view
RU2225234C2 (en) Method and for carrying out neuromuscular stimulation
Macdonald A brief review of the history of electrotherapy and its union with acupuncture
Duchenne A treatise on localized electrization, and its applications to pathology and therapeutics
Fish et al. Effect of anodal high voltage pulsed current on edema formation in frog hind limbs
Jagmohan Manual of practical electrotherapy
RU80752U1 (en) ELECTRIC STIMULATOR FOR PHYSIOTHERAPY OF THE INTERNAL HUMAN BODIES IN THE AREA OF THE SMALL PELVIS
Berlant Method of determining optimal stimulation sites for transcutaneous electrical nerve stimulation
EP1457189A1 (en) An electric massaging pad having dual electrodes
RU2244574C2 (en) Electroneuroadaptive stimulator cosmodic, stimulation electrode device and method for rejuvenating and healing face and neck skin
CN212631451U (en) Cervical vertebra treatment device and cervical vertebra treatment instrument
RU57606U1 (en) ELECTRON NEUROSTIMULATOR (OPTIONS)
KR102005026B1 (en) Patch and low-frequency therapy apparatus using the same
RU2085223C1 (en) Galvanoplicator
RU2012377C1 (en) Device for curing urethric-central organs
KR20220055929A (en) A Low Frequency Apparatus for Stimulating an Arm or a Leg
AU649624B2 (en) Electro-stimulation point locator and treatment device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081203