RU2553185C1 - Device for correction of sleep characteristics - Google Patents

Device for correction of sleep characteristics Download PDF

Info

Publication number
RU2553185C1
RU2553185C1 RU2014126591/14A RU2014126591A RU2553185C1 RU 2553185 C1 RU2553185 C1 RU 2553185C1 RU 2014126591/14 A RU2014126591/14 A RU 2014126591/14A RU 2014126591 A RU2014126591 A RU 2014126591A RU 2553185 C1 RU2553185 C1 RU 2553185C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
skin
pulses
stimulating
sleep
Prior art date
Application number
RU2014126591/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Вячеславович Маркелов
Петр Александрович Индурский
Вячеслав Маркович Шахнарович
Валерий Васильевич Дементиенко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ"
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 Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ"
Priority to RU2014126591/14A priority Critical patent/RU2553185C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2553185C1 publication Critical patent/RU2553185C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: device for correction of sleep characteristics contains sensor for registration of electrodermal activity EDA, connected with unit of analysis and extraction of signals of skin-galvanic responses SGR, generator of stimulating electric pulses, on-skin electrodes and control unit. Device is made in form of monoblock with possibility of fastening on user's palm. Monoblocks case has front and back side, and fastening elements. Three electrodes, placed with possibility of galvanic connection with skin of user's hand palm, are located on back part. Measuring electrode is connected to input of sensor for EDA registration, with stimulating electrode being connected to output of generator of electric pulses, with the third one being common neutral electrode of galvanic circuits of said sensor and generator. Units of analysis and extraction of SGR signals and control unit are made on base of microprocessor with possibility of periodical control of current condition of galvanic contact of electrodes with skin, cyclic measuring of SGR intensity and supply of stimulating electric pulses in pauses between SGR measuring, and provide three modes of functionality: sleeping mode - in absence of galvanic contact of electrodes with skin; mode of EDA registration - in presence of galvanic contact of electrodes with skin, including extraction of SGR pulses and counting their quantity N for given time interval and comparison with threshold value; mode of stimulation - if quantity N of SGR pulses exceeds threshold value, including periodical supply of electric pulses to stimulating electrodes during specified time interval.EFFECT: invention application makes it possible to extend arsenal of technical means for correction of patient's physical condition during sleep and further wakefulness, increase index of slow-wave sleep stage, power of delta-waves and therefore deepen sleep sensation, phases of fast eye motions, and increase sleep quality in general.9 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в клинических условиях и быту для терапии расстройств сна, неврозов, депрессивных состояний и психоэмоциональных расстройств.The invention relates to medical equipment and can be used in clinical conditions and at home for the treatment of sleep disorders, neurosis, depressive states and psycho-emotional disorders.

Проблема расстройств сна и депрессивных состояний чрезвычайно актуальна в связи с широким распространением этих заболеваний в последние годы. Описано множество способов терапии этих расстройств, в том числе физическими методами, которые позволяют в той или иной мере корригировать структуру сна и депрессивные состояния. Исследованиями установлено, что висцеральные системы организма в медленноволновой фазе связаны с активностью дельта-волн в фазе медленноволнового сна (Пигарев И.Н. «Висцеральная теория сна», ЖВНД, 2013, т. 63, №1, с. 86-104). В свою очередь, расстройства сна и сон больных депрессией обусловлен низким индексом медленноволнового сна. Показано, что низкочастотная электрическая стимуляция увеличивает продолжительность стадий медленноволнового сна в первую половину ночи и способствует увеличению мощности дельта-волн в этих стадиях, что в целом способствует нормализации сна (Индурский П.А., Маркелов В.В., Шахнарович В.М., Дорохов В.Б. «Низкочастотная электрокожная стимуляция кисти руки во время медленноволновой стадии ночного сна: Физиологические и терапевтические эффекты». Физиология человека, 2013, т. 39, №6, с. 91-105).The problem of sleep disorders and depressive states is extremely relevant in connection with the widespread occurrence of these diseases in recent years. Many methods of treating these disorders have been described, including physical methods that allow one to some extent to correct the structure of sleep and depressive states. Studies have found that the visceral systems of the body in the slow wave phase are associated with the activity of delta waves in the phase of slow wave sleep (Pigarev I.N. “Visceral sleep theory”, ZhVND, 2013, v. 63, No. 1, pp. 86-104). In turn, sleep disorders and sleep of patients with depression is due to a low index of slow-wave sleep. It was shown that low-frequency electrical stimulation increases the duration of the stages of slow-wave sleep in the first half of the night and helps to increase the power of delta waves in these stages, which generally contributes to the normalization of sleep (Indursky P.A., Markelov V.V., Shakhnarovich V.M. , Dorokhov VB “Low-frequency electrodermal stimulation of the hand during the slow-wave stage of night sleep: Physiological and therapeutic effects. Human Physiology, 2013, v. 39, No. 6, pp. 91-105).

Описан метод стимуляции организма человека в медленноволновой стадии сна (RU 2304988 С2, Дунаевский, Индурский, 27.08.2007). Проводят низкоамплитудную электрическую и/или магнитную стимуляцию, не пробуждающую пациента. При этом стимуляцию осуществляют во время медленноволновых стадий ночного сна на частоте в диапазоне 0,5÷4 Гц, максимально приближенной к характерной частоте дельта-активности мозга пациента. Длительность непрерывного цикла стимуляции - не менее 10 мин с повторением во всех медленноволновых стадиях сна в течение ночи. Общая длительность первичного курса - не менее 10 ночей подряд. При позитивной динамике курс лечения продолжают, а при отсутствии динамики переходят на другой вид стимуляции: с электрической на магнитную, и наоборот, или на комбинированную стимуляцию, при которой последовательно используют электрические и магнитные стимулы в течение одной ночи или в две последующие ночи. Однако этот метод не предусматривает использования автономных аппаратных средств и не раскрывает средств автоматического отслеживания наступления и окончания стадии медленноволнового сна.A method for stimulating the human body in the slow-wave stage of sleep is described (RU 2304988 C2, Dunaevsky, Indursky, 08.27.2007). A low-amplitude electrical and / or magnetic stimulation is performed that does not awaken the patient. In this case, the stimulation is carried out during the slow wave stages of night sleep at a frequency in the range of 0.5 ÷ 4 Hz, which is as close as possible to the characteristic frequency of the delta activity of the patient’s brain. The duration of the continuous cycle of stimulation is at least 10 minutes with a repeat in all the slow-wave stages of sleep during the night. The total duration of the primary course is at least 10 consecutive nights. With positive dynamics, the treatment course is continued, but in the absence of dynamics, they switch to a different type of stimulation: from electric to magnetic, and vice versa, or to combined stimulation, in which electric and magnetic stimuli are successively used for one night or two subsequent nights. However, this method does not provide for the use of autonomous hardware and does not disclose means for automatically tracking the onset and end of the slow-wave sleep stage.

Описаны различные электростимулирующие устройства, предназначенные для лечения инсомнии и других расстройств. Так, в устройстве RU 112630 U1, Алтухов и др., 20.01.2012) описано устройство, в котором программируемый микропроцессор определяет условия формирования импульсов, поступающих от генератора на усилитель выходного сигнала, который задает токовые импульсы, поступающие на электроды электростимулятора. Воздействием на тета- и дельта-ритмы головного мозга снижается активность мозговых структур, что приводит обезболиванию, снятию страхов и разнообразных спазмов, антидепрессивных эффектов, обеспечивает расслабление и покой. Недостаток этого решения - отсутствие обратной связи.Various electrostimulating devices for treating insomnia and other disorders are described. So, in the device RU 112630 U1, Altukhov et al., January 20, 2012 ) a device is described in which a programmable microprocessor determines the conditions for generating pulses from the generator to the output signal amplifier, which sets the current pulses to the electrostimulator electrodes. The impact on theta and delta rhythms of the brain decreases the activity of brain structures, which leads to analgesia, the removal of fears and various cramps, antidepressant effects, provides relaxation and peace. The disadvantage of this solution is the lack of feedback.

Устройство для снятия психофизиологических напряжений (RU 00095 U1, Феоктистов и др., 25.10.1994) содержит последовательно соединенные блок управления, блок выработки сигналов управления - в виде однокристальной ЭВМ, дешифратор, блок выработки сигналов воздействия и блок полимодальных воздействий на органы чувств человека, датчики дыхания и кожно-гальванической реакции. Однако в этом устройстве датчики предназначены для формирования шумовых сигналов и тренировки воли и не предусматривает стимуляции сна.A device for relieving psychophysiological stresses (RU 00095 U1, Feoktistov et al., 10.25.1994) contains a control unit in series, a control signal generation unit in the form of a single-chip computer, a decoder, an exposure signal generation unit and a polymodal block for sensory organs, sensors of respiration and skin-galvanic reaction. However, in this device, the sensors are designed to generate noise signals and exercise the will and does not provide sleep stimulation.

В патенте (CN 202892665 (U), HUANG HAIHUA et al., 24.04.2013) описано микропроцессорное устройство для лечения расстройств сна, в котором имеется электростимулятор, управляемый по сигналам от электродов, размещенных на голове и груди пациента, следящий за вариабельностью сердечной деятельности, при этом электростимуляцию осуществляют через точки акупунктуры, что облегчает симптомы бессонницы. Однако устройство не отслеживает индивидуальную динамику структуры сна. В другом изобретении (CN 103055417 (A), LIU GANG et al., 24.04.2013) терапевтический аппарат с множеством функций включает в себя модуль мониторинга состояния дыхания в режиме реального времени, модуль выработки сигнала электрической стимуляции, и неимплантируемые чрескожные электроды. Однако используемый в изобретении мониторинг дыхания недостоверно отражает структуру сна при расстройствах дыхания и уровень насыщения сна дельта-волнами.The patent (CN 202892665 (U), HUANG HAIHUA et al., 04.24.2013) describes a microprocessor-based device for treating sleep disorders, in which there is an electrostimulator controlled by signals from electrodes placed on the patient’s head and chest, monitoring the variability of cardiac activity while electrical stimulation is carried out through acupuncture points, which alleviates the symptoms of insomnia. However, the device does not track the individual dynamics of sleep patterns. In another invention (CN 103055417 (A), LIU GANG et al., 04.24.2013), a therapeutic apparatus with many functions includes a real-time respiratory health monitoring module, an electrical stimulation signal generation module, and non-implantable transdermal electrodes. However, the breath monitoring used in the invention does not reliably reflect the structure of sleep in respiratory disorders and the level of sleep saturation with delta waves.

В патенте CN 202020792 (U), DINGWAN MEDICAL TECHNOLOGY SUZHOU CO LTD, 02.11.2011 описано устройство для электрической стимуляции нервной системы с внешним устройством обнаружения сна, включающим генератор импульсов и электрод, который соединен с генератором импульсов. Система также содержит внешнее устройство обнаружения сна, которое используется для оценки, находится ли пациент в состоянии глубокого сна. Однако в этом изобретении не раскрыт принцип обнаружения состояния глубокого сна.CN 202020792 (U), DINGWAN MEDICAL TECHNOLOGY SUZHOU CO LTD, 02.11.2011 describes a device for electrical stimulation of the nervous system with an external sleep detection device including a pulse generator and an electrode that is connected to a pulse generator. The system also includes an external sleep detection device, which is used to evaluate whether the patient is in a deep sleep state. However, the principle of detecting a deep sleep state is not disclosed in this invention.

Наиболее близким к патентуемому изобретению является устройство для отслеживания появления и окончания медленноволновой стадии сна на основе регистрации электродермальной активности (ЭДА) и проведения электрической стимуляции (RU 2431508 C1, НЕЙРОКОМ, 20.11.2011 - прототип). Определяют количество N электрических импульсов кожно-гальванической реакции (КГР) и классифицируют состояния сна. В качестве электрического стимула подают прямоугольные импульсы с частотой заполнения 1-2 кГц, амплитудой от 50 до 500 мкА и плотностью тока не выше 500 мкА/см2. Устройство включает следующие элементы: прикрепляемые к телу пациента электроды для регистрации ЭДА, подключенные к блоку приема ЭДА; блок анализа ЭДА и выделения сигналов КГР; блок анализа текущего сна пациента с выявлением текущего состояния сна; блок управления, подключенный к генератору стимула, в описанном случае, к генератору прямоугольных электрических импульсов с частотой заполнения 1-2 кГц с регулируемой амплитудой, длительностью, частотой следования импульсов, выход которого подключен к электродам для приложения стимула. Однако это решение представлено в виде принципа и не раскрывает конкретной реализации, а, кроме того, не предусматривает средств автоматического регулирования электростимуляции.Closest to the patented invention is a device for tracking the appearance and end of the slow wave stage of sleep based on registration of electrodermal activity (EDA) and electrical stimulation (RU 2431508 C1, NEUROKOM, November 20, 2011 - prototype). The number N of electrical impulses of the skin-galvanic reaction (RAG) is determined and sleep states are classified. As an electrical stimulus, rectangular pulses with a filling frequency of 1-2 kHz, an amplitude of 50 to 500 μA and a current density of not more than 500 μA / cm 2 are fed. The device includes the following elements: electrodes attached to the patient’s body for recording EDA, connected to an EDA reception unit; EDA analysis and RAG signal extraction unit; analysis unit of the patient’s current sleep with identification of the current state of sleep; a control unit connected to a stimulus generator, in the described case, to a rectangular electric pulse generator with a filling frequency of 1-2 kHz with adjustable amplitude, duration, pulse repetition rate, the output of which is connected to the electrodes for application of the stimulus. However, this decision is presented in the form of a principle and does not disclose a specific implementation, and, in addition, does not provide means for automatically regulating electrical stimulation.

Настоящее изобретение направлено на разработку автономного носимого устройства для достижения эффективного сна и более продуктивного использования времени сна.The present invention is directed to the development of an autonomous wearable device to achieve effective sleep and more productive use of sleep time.

Патентуемое устройство для коррекции характеристик сна содержит датчик для регистрации ЭДА, связанный с блоками анализа и выделения сигналов КГР, генератор стимулирующих электрических импульсов, накожные электроды, модуль управления.The patented device for correcting sleep characteristics contains a sensor for detecting EDA associated with RAG signal analysis and extraction blocks, a stimulating electric pulse generator, cutaneous electrodes, and a control module.

Отличие изобретения состоит в том, что устройство выполнено в виде моноблока с возможностью закрепления на ладони пользователя, корпус которого имеет лицевую и тыльную стороны и элементы крепления.The difference of the invention lies in the fact that the device is made in the form of a monoblock with the possibility of fixing on the palm of the user's hand, the casing of which has front and back sides and fastening elements.

На тыльной стороне корпуса размещены три электрода, установленные с возможностью гальванической связи с кожным покровом ладонной части руки пользователя, один из которых, измерительный, подключен к входу датчика для регистрации ЭДА, другой - стимулирующий - к выходу генератора электрических импульсов, а третий - является общим нейтральным электродом гальванических цепей упомянутых датчика и генератора.On the back of the case there are three electrodes mounted with the possibility of galvanic connection with the skin of the palm of the user's hand, one of which, the measuring one, is connected to the input of the sensor for recording EDA, the other is stimulating, to the output of the electric pulse generator, and the third is common the neutral electrode of the galvanic circuits of said sensor and generator.

Блоки анализа и выделения сигналов КГР и модуль управления выполнены на основе микропроцессора с возможностью периодического контроля текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом, циклического измерения интенсивности КГР и подачи стимулирующих электрических импульсов в паузах между измерениями КГР и обеспечивают три режима функционирования:The RAG signal analysis and isolation blocks and the control module are made on the basis of a microprocessor with the possibility of periodically monitoring the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin, cyclically measuring the RGR intensity and supplying stimulating electric pulses in the pauses between the RGR measurements and provide three operating modes:

- спящий режим при отсутствии гальванического контакта электродов с кожным покровом;- sleep mode in the absence of galvanic contact of the electrodes with the skin;

- режим регистрации ЭДА при наличии гальванического контакта электродов с кожным покровом, включающий выделение импульсов КГР и подсчет их количества N за заданный интервал времени и сопоставление с пороговым значением;- EDA registration mode in the presence of galvanic contact of the electrodes with the skin, including the allocation of RHC pulses and counting their number N for a given time interval and comparing with a threshold value;

- режим стимуляции при количестве N импульсов КГР, превышающем пороговое значение, включающий периодическую подачу электрических импульсов на стимулирующие электроды в течение заданного интервала времени.- stimulation mode when the number of N pulses of the RAG exceeds a threshold value, including the periodic supply of electrical pulses to the stimulating electrodes for a predetermined time interval.

Устройство может характеризоваться тем, что контроль текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом проводят путем измерения электрического сопротивления между измерительным и нейтральным электродами, а также тем, что контроль текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом проводят путем подачи напряжения между стимулирующим и нейтральным электродами, и измерения величины тока.The device can be characterized in that the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin is monitored by measuring the electrical resistance between the measuring and neutral electrodes, and also that the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin is carried out by applying voltage between the stimulating and neutral electrodes, and current measurements.

Устройство может характеризоваться и тем, что гальванический контакт электродов с кожным покровом в спящем режиме определяют путем периодического измерения электрического сопротивления R между измерительным и нейтральным электродами и сравнении его с пороговым значением.The device can be characterized by the fact that the galvanic contact of the electrodes with the skin in sleep mode is determined by periodically measuring the electrical resistance R between the measuring and neutral electrodes and comparing it with a threshold value.

Устройство может характеризоваться также тем, что выделение импульсов КГР и подсчет их количества N проводят за интервал времени, равный предыдущим 60 с, и при N равном 6 на стимулирующие электроды подают электрические импульсы в течение интервала времени 30 с.The device can also be characterized by the fact that the extraction of RHC pulses and counting their number N is carried out for a time interval equal to the previous 60 s, and when N is equal to 6, electrical pulses are supplied to the stimulating electrodes for a time interval of 30 s.

Устройство может характеризоваться также и тем, что генератор электрических импульсов выполнен с возможностью подачи на стимулирующие электроды импульсов тока длительностью 5-15 мс, периодом следования импульсов 0,5-1,5 с и величиной не менее 30 мкА.The device can also be characterized by the fact that the electric pulse generator is configured to supply current pulses of 5-15 ms duration to the stimulating electrodes, a pulse repetition period of 0.5-1.5 s and a magnitude of at least 30 μA.

Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что микропроцессор выполнен с возможностью хранения во внутренней памяти параметров КГР, интегральных характеристик импульсов КГР и стимулирующих электрических импульсов и выбора уровня стимуляции для использования в последующие ночи.The device can be characterized, in addition, by the fact that the microprocessor is configured to store in the internal memory the parameters of the RAG, the integral characteristics of the pulses of the RGR and stimulating electrical pulses and select the level of stimulation for use in subsequent nights.

Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что содержит беспроводной модуль передачи данных для их последующего анализа, а также тем, что на лицевой стороне корпуса выполнена крышка батарейного отсека.The device can be characterized, in addition, by the fact that it contains a wireless data transmission module for their subsequent analysis, as well as the fact that the battery compartment cover is made on the front side of the case.

Технический результат - расширение арсенала технических средств для коррекции физического состояния пациента во время сна и при дальнейшем бодрствовании, увеличение индекса стадии медленноволнового сна, мощности дельта-волн позволяет тем самым углубить ощущение сна, фазы быстрых движений глаз, повысить качество сна в целом.The technical result is the expansion of the arsenal of technical means for correcting the physical condition of the patient during sleep and with further wakefulness, an increase in the index of the stage of slow-wave sleep, the power of delta waves, thereby deepening the feeling of sleep, the phase of rapid eye movements, and improving sleep quality in general.

Патентуемое устройство реализует автоматическое включение непробуждающей неинвазивной низкочастотной импульсной стимуляции в определенный момент - наивысшей интенсивности КГР. Выключение же импульсной стимуляции производится в момент времени, когда интенсивность КГР снижается до заданного уровня. Электростимуляция включается с паузами, причем измерение интенсивности КГР проводится и в паузах между стимуляциями.The patented device implements the automatic inclusion of non-awakening non-invasive low-frequency pulsed stimulation at a certain moment - the highest intensity of RAG. Turning off the pulse stimulation is performed at a point in time when the intensity of the RAG decreases to a predetermined level. Electrical stimulation is switched on with pauses, and the RAG intensity is also measured in the pauses between stimulations.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где на:The invention is illustrated in the drawings, where:

фиг. 1 - показана блок-схема устройства;FIG. 1 - shows a block diagram of a device;

фиг. 2 - размещение устройства на руке;FIG. 2 - placement of the device on the arm;

фиг. 3 - конструкция устройства, вид на электроды с тыльной стороны;FIG. 3 - device design, view of the electrodes from the back;

фиг. 4 - то же, что на фиг. 3, вид сбоку;FIG. 4 is the same as in FIG. 3, side view;

фиг. 5 - то же, что на фиг. 3, вид с лицевой стороны;FIG. 5 is the same as in FIG. 3, front view;

фиг. 6 - диаграмма состояний микропроцессора (МП) в процессе функционирования;FIG. 6 is a state diagram of a microprocessor (MP) during operation;

фиг. 7 - алгоритм функционирования МП в спящем режиме;FIG. 7 - algorithm for the operation of the MP in sleep mode;

фиг. 8 - алгоритм функционирования МП в режиме измерения;FIG. 8 - the algorithm of the MP in the measurement mode;

фиг. 9 - алгоритм функционирования МП в режиме измерения в паузах;FIG. 9 - algorithm for the operation of the MP in the measurement mode in pauses;

фиг. 10 - алгоритм функционирования МП в режиме стимуляции.FIG. 10 - algorithm of the MP in the stimulation mode.

Блок-схема устройства показана на фиг. 1. Устройство содержит МП 1, который может быть выполнен, например, на основе микросхемы ATMega88PA-MU фирмы Atmel и датчик 2 ЭДА. Устройство содержит элемент 3 питания (батарея), два светодиода 4 для индикации режимов работы и уровня заряда элемента 3. Блок 5 генерации электрических импульсов для управления силой тока, длительностью и периодом генерации подключен к микропроцессору 1.A block diagram of the device is shown in FIG. 1. The device contains MP 1, which can be performed, for example, on the basis of Atmel ATMega88PA-MU microcircuit and EDA sensor 2. The device contains a power element 3 (battery), two LEDs 4 for indicating operating modes and the charge level of element 3. The electric pulse generation unit 5 for controlling the current strength, duration and period of generation is connected to microprocessor 1.

На фиг. 2 показано размещение устройства на ладони, а на фиг. 3-5 - конструкция устройства. Корпус 20 устройства имеет тыльную и лицевую стороны.In FIG. 2 shows the placement of the device in the palm of your hand, and in FIG. 3-5 - device design. The housing 20 of the device has a back and front sides.

На тыльной стороне размещены три электрода 21, 22, 23, обеспечивающие гальваническую связь с кожным покровом ладонной части руки пользователя. Электрод 21 - нейтральный, электрод 22 - измерительный, электрод 23 - стимулирующий. Корпус 20 связан с элементами 24 для закрепления устройства на ладони, например лентой или ремешком. На лицевой поверхности размещена крышка 25 батарейного отсека, а также индикатор 26 на основе светодиодов 4.Three electrodes 21, 22, 23 are placed on the back side, providing galvanic connection with the skin of the palm of the user's hand. Electrode 21 is neutral, electrode 22 is measuring, electrode 23 is stimulating. The housing 20 is connected with elements 24 for securing the device in the palm of your hand, for example with a tape or strap. On the front surface there is a cover 25 of the battery compartment, as well as an indicator 26 based on LEDs 4.

Устройство функционирует в спящем режиме, режиме измерения и режиме измерения в паузах, режиме стимуляции, взаимоотношение между которыми схематично изображено на фиг. 6, а алгоритмы работы представлены на фиг. 7-10.The device operates in sleep mode, measurement mode and measurement mode in pauses, stimulation mode, the relationship between which is shown schematically in FIG. 6, and operation algorithms are presented in FIG. 7-10.

МП 1 осуществляет измерение электрического сопротивления R между измерительным 22 и нейтральным 21 электродами; анализ значений сопротивления R и детектирование импульсов КГР. На основании анализа временной последовательности импульсов КГР принимается решение о начале, продолжении или прекращении стимуляции.MP 1 measures the electrical resistance R between the measuring 22 and neutral 21 electrodes; analysis of the values of resistance R and detection of pulses of RGR. Based on the analysis of the time sequence of RAG pulses, a decision is made on the beginning, continuation, or termination of stimulation.

Далее, в соответствии с заложенными алгоритмами, МП 1 осуществляет формирование команд управления блоком 5 генерации электрических импульсов тока заданной частоты и длительности, прикладываемых между нейтральным 21 и стимулирующим 23 электродами. Кроме того, МП 1 осуществляет контроль напряжения элемента питания и управление индикацией различных режимов работы и уровня заряда элемента 3.Further, in accordance with the laid down algorithms, MP 1 generates control commands for the unit 5 for generating electric current pulses of a given frequency and duration applied between the neutral 21 and stimulating 23 electrodes. In addition, MP 1 monitors the voltage of the battery and controls the indication of various operating modes and charge level of the element 3.

В спящем режиме (см. фиг. 7) устройство с периодом Тсон=3 с производит измерение сопротивления R. В промежутках между измерениями МП 1 находится в состоянии пониженного энергопотребления. Для каждого измеренного значения R проводится его сравнение с пороговым значением Rпор=3 МОм.In sleep mode (see Fig. 7), a device with a period of Tson = 3 s measures the resistance R. In the intervals between measurements, MP 1 is in a state of reduced power consumption. For each measured value of R, it is compared with a threshold value of Rpor = 3 MΩ.

При значениях R>Rпор устройство продолжает работу в спящем режиме. Значение R≤Rпор соответствует нормальному контакту электродов 21, 22 с кожей. В этом случае проводится дополнительная проверка электрического контакта стимулирующего электрода 23 с кожей: на стимулирующий электрод подается напряжение и замеряется величина тока 1. Если значение 1 оказывается близким к 0, делается вывод о недостаточном электрическом контакте электрода 23 с кожей, и устройство остается в спящем режиме. В противном случае делается вывод о нормальном контакте всех трех электродов с кожей, устройство переводится в режим измерения, при этом сигнальный светодиод загорается на 4 секунды.At values R> Rpore, the device continues to work in sleep mode. The value of R≤Rpore corresponds to the normal contact of the electrodes 21, 22 with the skin. In this case, an additional check of the electrical contact of the stimulating electrode 23 with the skin is carried out: voltage is applied to the stimulating electrode and the current 1 is measured. If the value 1 turns out to be close to 0, it is concluded that the electrode 23 is not in good contact with the skin and the device remains in sleep mode . Otherwise, a conclusion is drawn about the normal contact of all three electrodes with the skin, the device is switched to measurement mode, and the signal LED lights up for 4 seconds.

В режиме измерения (см. фиг. 8) проводится периодическое с частотой F=8,3 Гц измерение сопротивления R. После каждого измерения R проводится обработка полученных результатов с целью обнаружения импульсов КГР. Одновременно осуществляется подсчет количества N обнаруженных импульсов КГР за последние Тизм=60 с. В момент, когда количество N=6, устройство переходит в режим стимуляции. В режиме стимуляции светодиод 4 пульсирует - загорается раз в 4 с, на 10 мс.In the measurement mode (see Fig. 8), the resistance R is measured periodically with a frequency of F = 8.3 Hz. After each measurement of R, the results are processed in order to detect RGR pulses. At the same time, the number N of detected RAG pulses is counted for the last Tism = 60 s. At the moment when the number N = 6, the device goes into stimulation mode. In stimulation mode, LED 4 pulsates - lights up every 4 s, for 10 ms.

При каждом измерении значение R сравнивается с пороговым значением Rпор=3 МОм. Если значения R>Rпор зафиксированы подряд в течение заданного интервала времени Tout=30 с, то делается вывод о том, что устройство снято с руки (или контакт измерительного и нейтрального электродов с кожей плохой, что также интерпретируется как «устройство снято с руки»). В последнем случае устройство переводится в спящий режим.In each measurement, the value of R is compared with a threshold value of Rpo = 3 MΩ. If the values of R> Rpor are fixed in a row for a given time interval Tout = 30 s, then it is concluded that the device is removed from the hand (or the contact of the measuring and neutral electrodes with the skin is bad, which is also interpreted as “the device is removed from the hand”) . In the latter case, the device goes into sleep mode.

В режиме стимуляции (см. фиг. 9) МП 1 периодически формирует разность потенциалов между нейтральным 21 и стимулирующим 23 электродами, необходимую для протекания стимулирующего импульса тока заданной величины - 100 мкА. Длительность импульсов Тимп=10 мс; период следования импульсов - Тпер=1,0 с. В режиме стимуляции сигнальный светодиод 4 загорается один раз в 1 секунду на 22 мс.In the stimulation mode (see Fig. 9), MP 1 periodically generates a potential difference between the neutral 21 and the stimulating 23 electrodes, which is necessary for the flow of a stimulating current pulse of a given value - 100 μA. Pulse duration Timp = 10 ms; pulse repetition period - Tper = 1.0 s. In stimulation mode, signal LED 4 lights up once every 1 second for 22 ms.

Длительность режима стимуляции составляет Тстим=30 с, после чего устройство переходит в режим измерения в паузах.The duration of the stimulation mode is Tstim = 30 s, after which the device switches to the measurement mode in pauses.

В режиме измерения в паузах (см. фиг. 10) производится периодическое с частотой Г=8,3 Гц измерение сопротивления R, проводится поиск импульсов КГР, и подсчет их количества. Длительность режима измерения в паузах оставляет Тпауз=30 с. В конце работы режима измерения в паузах количество N импульсов КГР сравнивается с пороговым значением Nпауз=3. В случае если N≥Nпауз, то устройство переходит в режим стимуляции. В случае если количество N<Nпауз, устройство переходит в режим измерения.In the measurement mode in pauses (see Fig. 10), the resistance R is measured periodically with a frequency of G = 8.3 Hz, the RHC pulses are searched, and their number is counted. The duration of the measurement mode in pauses leaves Tpauz = 30 s. At the end of the operation of the measurement mode in pauses, the number of N pulses of the RAG is compared with the threshold value of Npause = 3. If N≥N pause, then the device goes into stimulation mode. If the number N <N pauses, the device goes into measurement mode.

В режиме стимуляции в паузах сигнальный светодиод загорается один раз в 4 с на 10 мс.In the pause stimulation mode, the signal LED lights up once every 4 s for 10 ms.

Устройство коррекции характеристик сна используют следующим образом. Устройство закрепляется на ладони пациента показанным на фиг. 2 образом, так чтобы все три электрода прилегали к ладони, а далее устройство функционирует автономно и автоматически. Производится измерение ЭДА, выделяются импульсы КГР, при достижении интенсивности КГР заданного уровня включается непробуждающая импульсная стимуляция установленной длительностью с частотой 1 Гц и током в импульсе не более 500 мкА. В последующей паузе вновь производится измерение ЭДА. При интенсивности КГР в паузе равной или большей рекомендованного значения вновь включается стимуляция с установленной длительностью, если значение КГР меньше установленного, то измерение продолжается. Стимуляция выполняет подпороговое непробуждающее электрическое раздражение рецепторов ладони, которое предположительно достигает верхних областей ствола головного мозга и ретикулярной формации, ритмически активирующей дельта-волны спящего пациента. Величина дифференциальной составляющей кожного сопротивления может использоваться для оптимизации параметров стимуляции в пределах допустимых величин тока и частоты импульсов.A device for correcting sleep characteristics is used as follows. The device is attached to the palm of the patient shown in FIG. 2 way, so that all three electrodes are adjacent to the palm of your hand, and then the device operates autonomously and automatically. The EDA is measured, the RHC pulses are emitted, when the RHR intensity reaches a predetermined level, non-exciting pulsed stimulation is activated with a set duration of 1 Hz and a pulse current of not more than 500 μA. In a subsequent pause, the EDA is measured again. When the RAG intensity in the pause is equal to or greater than the recommended value, stimulation with the set duration is again turned on, if the RGR value is less than the set, then the measurement continues. The stimulation performs a subthreshold non-stimulating electrical stimulation of the palm receptors, which supposedly reaches the upper regions of the brain stem and the reticular formation rhythmically activating the delta wave of a sleeping patient. The value of the differential component of the skin resistance can be used to optimize the stimulation parameters within the acceptable current and pulse frequency values.

Для специалиста очевидно, что описанные режимы функционирования устройства приведены лишь в качестве примера и могут изменяться при использовании других микросхем и комплектующих.For a specialist it is obvious that the described modes of operation of the device are given only as an example and can change when using other chips and accessories.

Таким образом, устройство, функционирующее в автоматическом режиме, обеспечивает расширение арсенала технических средств, которые могут использоваться для коррекции физического состояния пациента во время сна и при дальнейшем бодрствовании, позволяют увеличить индекс стадии медленноволнового сна, мощность дельта-волн и тем самым углубить ощущение сна, повысить его качество в целом. Указанный технический результат подтверждается испытанием устройства для коррекции характеристик сна на пациентах.Thus, a device that operates in automatic mode provides an expansion of the arsenal of technical tools that can be used to correct the patient’s physical condition during sleep and with further wakefulness, increase the index of the stage of slow-wave sleep, the power of delta waves and thereby deepen the feeling of sleep, improve its quality in general. The specified technical result is confirmed by testing a device for correcting sleep characteristics in patients.

Claims (9)

1. Устройство для коррекции характеристик сна, содержащее датчик для регистрации электродермальной активности (ЭДА), связанный с блоками анализа и выделения сигналов кожно-гальванической реакции (КГР), генератор стимулирующих электрических импульсов, накожные электроды, модуль управления,
отличающееся тем, что
устройство выполнено в виде моноблока с возможностью закрепления на ладони пользователя, корпус которого имеет лицевую и тыльную стороны и элементы крепления,
на тыльной стороне корпуса размещены три электрода, установленные с возможностью гальванической связи с кожным покровом ладонной части руки пользователя, один из которых - измерительный - подключен к входу датчика для регистрации ЭДА, другой - стимулирующий - к выходу генератора электрических импульсов, а третий - является общим нейтральным электродом гальванических цепей упомянутых датчика и генератора,
блоки анализа и выделения сигналов КГР и модуль управления выполнены на основе микропроцессора с возможностью периодического контроля текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом, циклического измерения интенсивности КГР и подачи стимулирующих электрических импульсов в паузах между измерениями КГР и обеспечивают три режима функционирования:
спящий режим - при отсутствии гальванического контакта электродов с кожным покровом;
режим регистрации ЭДА - при наличии гальванического контакта электродов с кожным покровом, включающий выделение импульсов КГР и подсчет их количества N за заданный интервал времени и сопоставление с пороговым значением;
режим стимуляции - при количестве N импульсов КГР, превышающем пороговое значение, включающий периодическую подачу электрических импульсов на стимулирующие электроды в течение заданного интервала времени.
1. A device for correcting sleep characteristics, containing a sensor for recording electrodermal activity (EDA), associated with blocks of analysis and separation of signals of the skin-galvanic reaction (RAG), a generator of stimulating electrical pulses, cutaneous electrodes, a control module,
characterized in that
the device is made in the form of a monoblock with the possibility of fixing on the palm of the user's hand, the casing of which has front and back sides and fastening elements,
on the back of the case there are three electrodes mounted with the possibility of galvanic connection with the skin of the palm of the user's hand, one of which is the measuring one, is connected to the input of the sensor for recording EDA, the other is stimulating, to the output of the electric pulse generator, and the third is common the neutral electrode of the galvanic circuits of said sensor and generator,
RAG signal analysis and isolation blocks and a control module are made on the basis of a microprocessor with the ability to periodically monitor the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin, cyclically measure the RGR intensity and supply stimulating electrical pulses in the pauses between the RGR measurements and provide three modes of operation:
sleep mode - in the absence of galvanic contact of the electrodes with the skin;
EDA registration mode - in the presence of galvanic contact of the electrodes with the skin, including the allocation of RHC pulses and counting their number N for a given time interval and comparing with a threshold value;
stimulation mode - when the number of N pulses of the RAG exceeds a threshold value, including the periodic supply of electrical pulses to the stimulating electrodes for a predetermined time interval.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контроль текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом проводят путем измерения электрического сопротивления между измерительным и нейтральным электродами.2. The device according to claim 1, characterized in that the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin is monitored by measuring the electrical resistance between the measuring and neutral electrodes. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контроль текущего состояния гальванического контакта электродов с кожным покровом проводят путем подачи напряжения между стимулирующим и нейтральным электродами и измерения величины тока.3. The device according to claim 1, characterized in that the current state of the galvanic contact of the electrodes with the skin is controlled by applying voltage between the stimulating and neutral electrodes and measuring the current value. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гальванический контакт электродов с кожным покровом в спящем режиме определяют путем периодического измерения электрического сопротивления между измерительным и нейтральным электродами и сравнения его с пороговым значением.4. The device according to claim 1, characterized in that the galvanic contact of the electrodes with the skin in sleep mode is determined by periodically measuring the electrical resistance between the measuring and neutral electrodes and comparing it with a threshold value. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выделение импульсов КГР и подсчет их количества N проводят за интервал времени, равный предыдущим 60 с, а при N равном 6 на стимулирующие электроды подают электрические импульсы в течение интервала времени 30 с.5. The device according to p. 1, characterized in that the selection of the RAG pulses and counting their number N is carried out for a time interval equal to the previous 60 s, and when N is equal to 6, electrical pulses are supplied to the stimulating electrodes for a time interval of 30 s. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор электрических импульсов выполнен с возможностью подачи на стимулирующие электроды импульсов тока длительностью 5-15 мс, периодом следования импульсов 0,5-1,5 с и величиной не менее 30 мкА.6. The device according to claim 1, characterized in that the electric pulse generator is configured to supply current pulses of 5-15 ms duration to the stimulating electrodes, a pulse repetition period of 0.5-1.5 s, and a magnitude of at least 30 μA. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микропроцессор выполнен с возможностью хранения во внутренней памяти параметров интегральных характеристик импульсов КГР и стимулирующих электрических импульсов и выбора уровня стимуляции для использования в последующие ночи.7. The device according to p. 1, characterized in that the microprocessor is configured to store in the internal memory the parameters of the integral characteristics of the RAG pulses and stimulating electric pulses and to select a stimulation level for use on subsequent nights. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит беспроводной модуль передачи данных для их последующего анализа.8. The device according to p. 1, characterized in that it contains a wireless data transmission module for their subsequent analysis. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на лицевой стороне корпуса размещена крышка батарейного отсека. 9. The device according to p. 1, characterized in that on the front side of the housing there is a battery cover.
RU2014126591/14A 2014-07-01 2014-07-01 Device for correction of sleep characteristics RU2553185C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126591/14A RU2553185C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device for correction of sleep characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014126591/14A RU2553185C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device for correction of sleep characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2553185C1 true RU2553185C1 (en) 2015-06-10

Family

ID=53295244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014126591/14A RU2553185C1 (en) 2014-07-01 2014-07-01 Device for correction of sleep characteristics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2553185C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2630882C1 (en) * 2016-09-12 2017-09-13 Акционерное Общество "Нейроком" Device for improvement of sleep quality by means of combined stimulation
US9919127B2 (en) 2016-03-10 2018-03-20 Dreamstone, Inc. Method and apparatus for improving slow wave sleep stage
CN111528839A (en) * 2020-05-29 2020-08-14 北京京东方健康科技有限公司 Sleep detection method and device, sleep aid equipment and method
RU2740675C2 (en) * 2016-04-12 2021-01-19 Конинклейке Филипс Н.В. System for increasing a user's sleep efficiency

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078549A (en) * 1995-05-18 2000-06-20 Rmp, Inc. Rest pattern timing system
US6259889B1 (en) * 1998-01-27 2001-07-10 Symbix, Incorporated Active symbolic self design method and apparatus
US6702767B1 (en) * 2001-09-25 2004-03-09 Nelson R. Douglas Multisensory stimulation system and method
RU2232606C2 (en) * 2002-02-21 2004-07-20 Некоммерческое партнёрство, научно-практическое объединение исследования и развития новых психотехнологий "СИНЕРГИЯ" Method and device for applying psychological training, method for training creative symbol thinking and method for training psychoemotional state regulation
GB2409278A (en) * 2003-12-19 2005-06-22 Ultrasis Uk Ltd Handheld galvanic skin response (GSR) biofeedback device
RU2431508C1 (en) * 2010-06-08 2011-10-20 Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ" Method for condition correction in patients suffering sleep disorders by electrical stimulation on the basis of electrodermal activity recording
EP1618913B1 (en) * 2004-07-23 2011-11-23 PICS, Inc. Device for insomnia assessment and automated sleep behaviour modification

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078549A (en) * 1995-05-18 2000-06-20 Rmp, Inc. Rest pattern timing system
US6259889B1 (en) * 1998-01-27 2001-07-10 Symbix, Incorporated Active symbolic self design method and apparatus
US6702767B1 (en) * 2001-09-25 2004-03-09 Nelson R. Douglas Multisensory stimulation system and method
RU2232606C2 (en) * 2002-02-21 2004-07-20 Некоммерческое партнёрство, научно-практическое объединение исследования и развития новых психотехнологий "СИНЕРГИЯ" Method and device for applying psychological training, method for training creative symbol thinking and method for training psychoemotional state regulation
GB2409278A (en) * 2003-12-19 2005-06-22 Ultrasis Uk Ltd Handheld galvanic skin response (GSR) biofeedback device
EP1618913B1 (en) * 2004-07-23 2011-11-23 PICS, Inc. Device for insomnia assessment and automated sleep behaviour modification
RU2431508C1 (en) * 2010-06-08 2011-10-20 Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ" Method for condition correction in patients suffering sleep disorders by electrical stimulation on the basis of electrodermal activity recording

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9919127B2 (en) 2016-03-10 2018-03-20 Dreamstone, Inc. Method and apparatus for improving slow wave sleep stage
EP3426330A4 (en) * 2016-03-10 2019-11-27 Dreamstone, Inc. Method and apparatus for improving slow wave sleep stage
RU2740675C2 (en) * 2016-04-12 2021-01-19 Конинклейке Филипс Н.В. System for increasing a user's sleep efficiency
RU2630882C1 (en) * 2016-09-12 2017-09-13 Акционерное Общество "Нейроком" Device for improvement of sleep quality by means of combined stimulation
CN111528839A (en) * 2020-05-29 2020-08-14 北京京东方健康科技有限公司 Sleep detection method and device, sleep aid equipment and method
CN111528839B (en) * 2020-05-29 2023-06-23 北京京东方健康科技有限公司 Sleep detection method and device, sleep assisting equipment and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11654082B2 (en) Auricular peripheral nerve field stimulator and method of operating same
US11911609B1 (en) Wearable, unsupervised transcranial direct current stimulation (tDCS) device for movement disorder or memory therapy
US11213681B2 (en) High frequency electrostimulation treatment for restless legs syndrome or periodic limb movement disorder
US9333346B1 (en) Multi-mode microcurrent stimulus system with safety circuitry and related methods
EP2961474B1 (en) Cosmetic method for altering body mass composition using galvanic vestibular stimulation
US11911617B2 (en) Methods for treatment of disease using galvanic vestibular stimulation
KR102118530B1 (en) Method and apparatus for stimulating vagus nerve using pulsed electromagnetic field
RU2553185C1 (en) Device for correction of sleep characteristics
US10569084B2 (en) Method and system for altering body mass composition using galvanic vestibular stimulation
CA2484880A1 (en) Electrical stimulation apparatus and method
KR20120007148U (en) Apparatus for nausea and emesis control using low frequency stimulus
US6819957B1 (en) Electrical stimulation apparatus and method
US20220184395A1 (en) Current stimulation apparatus
WO2015024945A1 (en) Systems and methods for electrotherapy combined with feedback from sensors
CA3069251A1 (en) Method and system for altering body mass composition using galvanic vestibular stimulation
US20230021851A1 (en) Physiological Signal Assisted Acupuncture System and Automatic Electroacupuncture System
RU153723U1 (en) ELECTROMONEUROSTIMULATOR MICROPROCESSOR SIXTEEN CHANNEL
RU2297253C2 (en) Trans-cranial electrical stimulator and device for fastening electrodes of electrical trans-cranial stimulator
RU165170U1 (en) DEVICE FOR ELECTRICAL STIMULATION OF MUSCLES OF THE CILIARY BODY OF THE HUMAN EYE
WO2023003562A1 (en) Physiological signal assisted acupuncture system and automatic electroacupuncture system

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20160316