SI25942A - Naprava za magnetno živčno mišično stimulacijo z merjenjem spreminjanja napetosti na kondenzatorju - Google Patents

Abstract

Naprava (1) za magnetno živčno mišično stimulacijo, ki je značilna po tem, da zaznava material v prostoru v bližini aplikatorja (3). Naprava meri napetost na kondenzatorju (2) v napravi (1), ter na podlagi spremembe napetosti med delovanjem predpostavi lastnosti materialov v bližini aplikatorja(3) in spremembo materialov v bližini aplikatorja (3). Glede na izmerjene lastnosti materiala v bližini aplikatorja (3), spreminja parametre delovanja naprave (1).

Description

Naprava za magnetno živčno mišično stimulacijo z merjenjem spreminjanja napetosti na kondenzatorju

Področje tehnike

Magnetna živčno mišična stimulacija se uporablja v diagnostične in terapevtske namene ter za namene vračanja prvotne funkcije posameznim organom. Pri magnetni živčno mišični stimulaciji spreminjajoče se magnetno polje visokih gostot magnetnega polja povzroča aktiviranje živčnih celic in z njimi povezanih mišičnih celic.

Stanje tehnike

Naprava za magnetno mišično stimulacijo je sestavljena iz kondenzatorja s shranjenim električnim nabojem, iz katerega v tuljavo, nameščeno v aplikatorju, teče električni tok. Glede na razmere na kondenzatorju in induktivnosti aplikatorskega sistema določamo lastnosti električnega toka, ki po žicah teče v tuljavo. Spreminjajoč električni tok v tuljavi in v njeni okolici povzroča magnetno polje. Tipične lastnosti običajno uporabljenega magnetnega polja so gostota magnetnega polja do 3.5 T, z dolžino monopolarnega ali bipolarnega pulza med 1 us in 10 ms, induktivnost tuljave med 1 nH do 100 mH, sprememba gostote magnetnega pretoka do 1 MT/s, pri čemer so pri delovanju uporabljene različne modulacije naprav, ter frekvenca pulzev do 900 Hz. Induktivnosti tuljave je med 1 nH do 100 mH, napetosti do 10 000V in tokovi do 10 000 A. Spreminjajoče se magnetno polje tuljave povzroča v človeškem telesu električni tok. Električni tok, ki nastane zaradi magnetnega polja, tako kot mnogo bolj znana električna stimulacija povzroča spremembo napetosti na membrani živčnih celic in posledično sproži akcijski potencial senzornih ali motoričnih živčnih celic. Proženje motoričnih živčnih celic povzroča aktivacijo mišic ter s tem odziv perifernega mišičnega sistema. Za dosego tega učinka je mnogo bolj poznana in pogosteje uporabljena električna stimulacija mišic, pri kateri električni tok povzroča aktivacijo živčnih celic. Pri električni stimulaciji električni tok v telo dovedemo prek električno prevodnih elektrod. Elektrode namestimo na kožo, v podkožje ali ob periferni živec, ki ga želimo stimulirati; pri čemer prevladuje namestitev elektrod na kožo. Elektrode so na kožo lahko pritrjene prek namestitve s pritrditvenimi trakovi ali s samolepilnimi elektrodami. Za delovanje električne stimulacije moramo na telo vedno pritrditi vsaj en par elektrod.

Magnetno polje generira električni tok, ki teče po žici. Magnetno polje običajno generiramo s tuljavo. Tuljavo sestavlja žica, ki je v osrednjem delu enkrat ali večkrat zavita v zaključeno zanko, medtem ko sta oba preostala zaključka žice priklopljena na generator toka. Tako je tuljava z napravo povezana s parom žic. Magnetno polje, ki pri magnetni živčno mišični stimulaciji povzroča električno polje znotraj telesa, je odvisno od velikosti in oblike električnega toka ter oblike tuljave. Naprave za magnetno mišično stimulacijo so opisane v patentih kot so US6123658 in US 6123658, US9586057, US9974519, US9919161.

Električni naboj, ki steče skozi tuljavo je shranjen, med dvema ploščama kondenzatorja, nameščenima znotraj naprave. Električni naboj lahko merimo kot električno napetost med sponkama kondenzatorja. Glede na količino električnega toka, ki teče skozi kondenzator se manjša količina naboja shranjenega v kondenzatorju, ter s tem napetost na kondenzatorju. Količina električnega toka pri dani napetosti na kondenzatorju je odvisna od induktivnosti tuljave in razmer v okolici tuljave. Glede na električni tok, ki steče po žicah v tuljavi, se časovno spreminja napetost na kondezatorju. Električni tok je odvisen od razmer v aplikatorju in v bližini apliaktorja.

Tehnični problem

Tehnični problem predstavlja nepoznavanje materialov v bližini aplikatorja. Glede na lastnosti in oddaljenosti biološkega materiala ali materiala z različno prevodnostjo in induktivnostjo, bi lahko prilagajali parametre terapije, ali pa prekinili terapijo, ko pacienta ni v bližini, ali pa se pojavijo parametri za katere naprava ni dimenzionirana.

Rešitev tehničnega problema

Rešitev tehničnega problema, lastnosti materiala v bližini aplikatorja, lahko razpoznamo iz karakteristik spreminjana napetosti kondenzatorja ob praznjenju električnega naboja iz kondenzatora v tuljavno nameščeno v aplikator.

Lastnosti aplikatorja, materiali v aplikatorju in materiali v bližini aplikatorja določajo induktivnost aplikatorskega sistema. Lastnosti aplikatorja in materiali v aplikatorju se tekom terapije ne spreminjajo. Vsako spremembo induktivnosti aplikatorskega sistema tako lahko nedvoumno povežemo s spremembo lastnosti materiala v bližini aplikatorja in postavitvijo materialov v neposredni bližini aplikatorja. Glavni lastnosti sta induktivnost materialov in električna prevodnost teh materialov. Induktivnost aplikatorskega sistema vpliva na količino toka, ki steče skozi tuljavo v aplikatorju. Večji tok hitreje prazni električni naboj shranjen v kondenzatorju in hitreje zmanjšuje napetost na kondenzatorju. Manjši tok počasneje prazni električni naboj shranjen v kondenzatorju in počasneje zmanjšuje napetost na kondenzatorju. S spremljanjem hitrosti in lastnosti spreminjanja napetosti na kondenzatorju, tako lahko sklepamo o materialih, ki se nahajo v bližini aplikatorja.

Količino električnega toka ki zmanjšuje električni naboj shranjen v kondenzatorju, in s tem zmanjševanje napetosti na kondenzatorju lahko ocenimo iz hitrosti spremembe napetosti na kondenzatorju.

Iz lastnosti materialov lahko razpoznamo ali aplikator deluje v prazen prostor, biološko tkivo, ali pa v bližini materiala ki močno poveča induktivnost aplikatorskega sistema. Poleg zapisanih skrajnih stanj, lahko razpoznamo tudi vmesna stanja (npr. da je del prostora v bližini aplikatorja zapolnjen z biološkim tkivom), ter da je prišlo do premika materiala v bližini aplikatorja.

Opisano postavitev materialov potrebujemo ne glede na to, ali se aplikator nahaja samostojno ter se ga s stojalom postavi na telo, pritrdi na telo s trakovi, ali ga terapevt drži v roki, ali pa je pa je vgrajen tako, da se pacient lahko nanj usede, na primer v stol. V opisanem primeru je lahko aplikator vgrajen v sedišče stola, hrbtišče stola, kar omogoča ciljano tretiranje medeničnega dna, ali pa drugje v stolu.

Slika 1: Izvedba naprave za magnetno mišično stimulacijo z aplikatorjem

Slika 2a: Na sliki 2a je izvedba naprave za magnetno mišično stimulacijo z aplikatorjem, poleg katerega je prazen prostor, na Sliki 2b je izvedba naprave za magnetno mišično stimulacijo z aplikatorjem, poleg katerega je biološko tkivo, na Sliki 2c je izvedba naprave za magnetno mišično stimulacijo z aplikatorjem, ki močno spremeni induktivnost aplikatorskega sistema.

Slika 3: Na Sliki 3a je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju, če je v bližini aplikatorja prazen prostor, na Sliki 3b je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju, če je v bližini aplikatorja poleg katerega je biološko tkivo, na Sliki 3c je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju, pri čemer se v prostoru v bližini tuljave nahaja material, ki močno spremeni induktivnost aplikatorskega sistema.

Na sliki 1 je prikazana naprava (1) s kondenzatorjem (2) ki je povezan z aplikatorjem (3), v notranjosti katerega je tuljava (4), ki generira magnetno polje v prostoru v bližini tuljave (5).

Na sliki 2a je prikazana naprava (1) s kondenzatorjem (2) ki je povezan z aplikatorjem (3), v notranjosti katerega je tuljava (4), ki generira magnetno polje, pri čemer je v prostor bližini tuljave prazen (6).

Na sliki 2b je prikazana naprava (1) s kondenzatorjem (2) ki je povezan z aplikatorjem (3), v notranjosti katerega je tuljava (4), ki generira magnetno polje, pri čemer se v prostoru v bližini tuljave nahaja biološko tkivo (7).

Na sliki 2c je prikazana naprava (1) s kondenzatorjem (2) ki je povezan z aplikatorjem (3), v notranjosti katerega je tuljava (4), ki generira magnetno polje, pri čemer se v prostoru v bližini tuljave nahaja material, ki močno spremeni induktivnost aplikatorskega sistema (8).

Na sliki 3a je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju (U) v odvisnosti od časa (t), če je v bližini aplikatorja prazen prostor (6).

Na sliki 3b je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju (U) v odvisnosti od časa (t), če se v bližini aplikatorja nahaja biološko tkivo (7).

Na sliki 3c je grafično prikazan časovni potek padca napetosti na kondenzatorju (U) v odvisnosti od časa (t), če je v bližini aplikatorja nahaja material, ki močno spremeni induktivnost aplikatorskega sistema (8).

Claims (9)

1. Patentni zahtevki

   1. Naprava za magnetno živčno-mišično stimulacijo, s tuljavo vgrajeno v aplikator in kondenzatorjem v napravi, kije značilna po tem, da na kondenzatorju spremljamo časovni potek spreminjanja napetosti.
2. 2. Naprava po zahtevku 1, ki je značilna po tem, da spremljamo lastnosti spreminjanja napetosti tuljave.
3. 3. Naprava po zahtevku 1 in 2, ki je značilna po tem, da na podlagi spreminjanja napetosti sklepamo o lastnostih materiala v bližini tuljave vgrajene v aplikator.
4. 4. Naprava po zahtevku 3, ki je značilna po tem, da na podlagi spreminjanja napetosti spreminjamo parametre delovanja naprave.
5. 5. Naprava po zahtevku 4, ki je značilna po tem, da napravo izključimo, če se tok prehitro spreminja.
6. 6. Naprava po zahtevkih 1-5, kjer je tuljava vgrajena v stol.
7. 7. Naprava po zahtevkih 1-6, kjer je tuljava vgrajena v sedišče stola.
8. 8. Naprava po zahtevkih 1-5, kjer se aplikator s tuljavo pričvrščti na pacienta.
9. 9. Naprava po zahtevkih 1-5, kjer je aplikator narejen tako, da omogoča držanje v roki.