RU2818466C1 - Устройство для транскраниальной электростимуляции мозга - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для транскраниальной электростимуляции мозга содержит генератор сигналов импульсного монополярного тока, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, а также блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга, анализатор электроэнцефалограммы, передающий блок Bluetooth, смартфон, приемный блок Bluetooth, цифровой потенциометр. Генератор сигналов выполнен с возможностью подачи на первый электрод импульсного монополярного тока с частотой 77 Гц и амплитудным значением силы тока 3 мА. Блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга содержит три электрода для установки в ушных отведениях A1, А2 и лобном отведении Fz по системе «10-20». Электроды подключены экранированным кабелем к анализатору электроэнцефалограммы, который выполнен с возможностью предварительной фильтрации и усиления биопотенциалов головного мозга и преобразования аналогового сигнала в цифровой для дальнейшей обработки. Смартфон выполнен с возможностью анализа альфа-ритма по амплитуде и передачи управляющего сигнала обратной связи беспроводным способом на приемный блок Bluetooth. Цифровой потенциометр выполнен с возможностью подачи на второй электрод импульсного стимулирующего тока, величина которого зависит от амплитудного значения альфа-ритма электроэнцефалограммы и изменяется с 3 до 30 мА. Достигается повышение эффективности лечения при одновременном повышении безопасности проведения процедур с обеспечением электрических сигналов тока, спектр которых аналогичен электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью оптимизации психоэмоционального состояния. 1 ил.

Description

Изобретение относится к физиотерапии, а более конкретно к устройствам, используемым для стимуляции эндорфинных механизмов мозга.

Известно устройство для транскраниальной электростимуляции, содержащее блок питания, регулятор тока, блок ритмического воздействия, усилитель, измеритель тока и электроды, кроме того, в него дополнительно включены стабилизатор тока, переключатель и эквивалент нагрузки, а блок питания включает аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения питания, компаратор, индикатор напряжения батареи и стабилизатор напряжения, причем с аккумуляторной батареей соединены преобразователь напряжения питания, стабилизатор напряжения и первый вход компаратора, в качестве блока ритмического воздействия используют генератор, выход которого соединен с первым входом стабилизатора тока, второй вход которого соединен с регулятором тока, а выход подключен через усилитель, измеритель тока и первый выход переключателя к электродам, при этом второй вход компаратора соединен с выходом стабилизатора напряжения, а эквивалент нагрузки подключен ко второму выходу переключателя электростимуляции (RU 16826).

Недостатком устройства является невозможность установить необходимую силу тока, т.к. для достижения последней приходится устанавливать амплитуду импульсов в К раз больше, а это может превышать болевой порог пациента.

Наиболее близким техническим решением является аппарат транскраниальной электростимуляции эндорфинных механизмов мозга, содержащий генератор, преобразователь напряжение-ток, регулятор уровня тока и электроды, при этом генератор выполнен с возможностью формирования прямоугольных импульсов длительностью 3,75 мс ± 0,5 мс частотой 77,5 ± 2,5 Гц, при лобно-затылочном расположении электродов. В аппарат дополнительно включены коммутатор полярности и блок компенсации, при этом регулятор уровня тока, преобразователь напряжение-ток, коммутатор полярности и электроды соединены последовательно, блок компенсации и генератор подключены ко вторым входам преобразователя напряжение-ток и коммутатора полярности соответственно, а второй выход генератора подключен на вход блока компенсации (RU 181726, прототип).

Данное устройство за счет возможности регулировки уровня тока может повысить эффективность лечения пациентов. Но регулировка уровня тока в нем должна производиться в зависимости от состояния и индивидуальных особенностей пациента.

Однако отсутствие контроля за состоянием и индивидуальными особенностями не позволяет произвести регулировку уровня тока оптимальным образом для каждого пациента, что снижает эффективность лечения.

Технической проблемой является создание эффективного и безопасного в использовании для всех пациентов устройства для транскраниальной электростимуляции мозга.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение эффективности лечения при одновременном повышении безопасности проведения процедур, при этом созданное устройство должно обеспечивать возможность производить электрические сигналы тока комбинированного спектра, аналогичного электромагнитному спектру человеческого мозга, которыми можно регулировать мозговую активность человека с целью оптимизации психоэмоционального состояния.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для транскраниальной электростимуляции мозга, содержащее генератор сигналов импульсного монополярного тока, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, введены и последовательно соединены блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга, анализатор электроэнцефалограммы, передающий блок Bluetooth, смартфон и приемный блок Bluetooth, выход которого подключен к управляющему входу введенного цифрового потенциометра, выход которого подключен ко второму электроду, а вход соединен с выходом генератора сигналов импульсного монополярного тока, который выполнен с возможностью подачи на первый электрод импульсного монополярного тока с частотой 77 Гц и амплитудным значением силы тока 3 мА, причем блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга содержит три электрода для установки в ушных отведениях A1, А2 и лобном отведении Fz по системе «10-20» и выполнен с возможностью использования как монополярной, так и биполярной схемы для регистрации альфа-ритма электроэнцефалограммы, электроды подключены экранированным кабелем к анализатору электроэнцефалограммы, который выполнен с возможностью предварительной фильтрации и усиления биопотенциалов головного мозга и преобразования аналогового сигнала в цифровой для дальнейшей обработки, смартфон выполнен с возможностью анализа альфа-ритма по амплитуде и передачи управляющего сигнала обратной связи беспроводным способом на приемный блок Bluetooth для управления цифровым потенциометром, который выполнен с возможностью подачи на второй электрод импульсного стимулирующего тока, величина которого зависит от амплитудного значения альфа-ритма электроэнцефалограммы и изменяется с 3 до 30 мА.

На чертеже приведена блок-схема устройства для транскраниальной электростимуляции мозга.

Устройство для транскраниальной электростимуляции мозга содержит генератор 1 импульсного монополярного тока с частотой 77 герц и амплитудным значением силы тока 3 мА, смартфон 2, цифровой потенциометр 3, приемный блок 4 Bluetooth, передающий блок 5 Bluetooth, анализатор 6 электроэнцефалограммы, первый электрод 7 для стимулирующего действия, который закреплялся на затылке пациента 9, и второй электрод 8 подключенный к выходу цифрового потенциометра 6 и закрепляемый на лобной часть головы пациента 9. Для снятия биопотенциалов головного мозга служит блок 10 электродов для снятия биопотенциалов головного мозга, состоящий из трех электродов.

Устройство для транскраниальной электростимуляции мозга работает следующим образом.

На затылке пациента 9 закреплен первый электрод 7.

Генератор 1 генерирует импульсный монополярный ток частотой 77 герц с амплитудным значением силы тока 3 мА, который поступает на первый электрод 7 для электростимуляции мозга.

Биопотенциалы головного мозга снимаются блоком 10 из трех электродов, установленных в ушных отведениях Al, А2 и лобном отведении Fz по системе «1020», что позволяет использовать как монополярную, так и биполярную схему для регистрации альфа ритма электроэнцефалограммы. Все электроды подключены экранированным кабелем к анализатору 6 электроэнцефалограммы. В анализаторе 6 производится предварительная фильтрация, усиление биопотенциалов головного мозга и далее преобразование сигнала из аналогового вида в цифровой. Анализатор 6 обработки электроэнцефалограммы (модуль ЭЭГ) представляет специализированное устройство TGAM, использующее микросхему (ASIC) производства компании NeuroSky. В нем происходит предварительная фильтрация и усиление биопотенциалов головного мозга, а далее преобразование сигнала из аналогового вида в цифровой для дальнейшей обработки.

Далее цифровой сигнал через передающий блок 5 Bluetooth поступает в смартфон 2.

В смартфоне 2 происходит анализ альфа-ритма по амплитуде и генерация управляющего сигнала обратной связи, который передается беспроводным способом на приемный блок 4 Bluetooth генератора 1 сигнала, который генерирует импульсный монополярный ток частотой 77 герц с амплитудным значением силы тока 3 мА, поступающий на первый электрод 7 для стимулирующего действия, закрепленный на затылке пациента. На второй электрод 8, закрепленный на лобной части головы пациента, подается стимулирующий ток с цифрового потенциометра 3. Величина импульсного стимулирующего тока, подаваемого на второй электрод 8, зависит от амплитудного значения альфа-ритма электроэнцефалограммы головного мозга. Вычисление амплитудного значения альфа-ритма электроэнцефалограммы головного мозга смартфон производит при помощи специализированной программы (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023613730 Сидорук Н., Бобрик Ю.В., Бобрик Д.Ю.). Управляющий сигнал со смартфона 2 передается беспроводным способом на приемное устройство Bluetooth 4, которое управляет цифровым потенциометром 3. В результате изменяется сила стимулирующего импульсного тока поступающего на второй электрод 8 с 3 мА до 30 мА.

Таким образом, устройство для транскраниальной электростимуляции мозга образует биологическую обратную связь (БОС), для коррекции и лечения психоневрологических нарушений на основе анализа альфа-ритма по амплитуде.

БОС контролирует состояние и индивидуальные особенностями пациента, позволяет произвести регулировку уровня тока оптимальным для каждого пациента образом, что повышает эффективность и безопасность транскраниальной электростимуляции мозга.

Claims (1)

1. Устройство для транскраниальной электростимуляции мозга, содержащее генератор сигналов импульсного монополярного тока, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, отличающееся тем, что введены и последовательно соединены блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга, анализатор электроэнцефалограммы, передающий блок Bluetooth, смартфон и приемный блок Bluetooth, выход которого подключен к управляющему входу введенного цифрового потенциометра, выход которого подключен ко второму электроду, а вход соединен с выходом генератора сигналов импульсного монополярного тока, который выполнен с возможностью подачи на первый электрод импульсного монополярного тока с частотой 77 Гц и амплитудным значением силы тока 3 мА, причем блок электродов для снятия биопотенциалов головного мозга содержит три электрода для установки в ушных отведениях A1, А2 и лобном отведении Fz по системе «10-20» и выполнен с возможностью использования как монополярной, так и биполярной схемы для регистрации альфа-ритма электроэнцефалограммы, электроды подключены экранированным кабелем к анализатору электроэнцефалограммы, который выполнен с возможностью предварительной фильтрации и усиления биопотенциалов головного мозга и преобразования аналогового сигнала в цифровой для дальнейшей обработки, смартфон выполнен с возможностью анализа альфа-ритма по амплитуде и передачи управляющего сигнала обратной связи беспроводным способом на приемный блок Bluetooth для управления цифровым потенциометром, который выполнен с возможностью подачи на второй электрод импульсного стимулирующего тока, величина которого зависит от амплитудного значения альфа-ритма электроэнцефалограммы и изменяется с 3 до 30 мА.