RU2153367C2

RU2153367C2 - Electrostimulation device for treating gastroenteric tract with endogenous microelement ionophoresis

Info

Publication number: RU2153367C2
Application number: RU98102256A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Агафонников; М.Н. Романовский; О.А. Арестов
Original assignee: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has coated electrodes being two electrically insulated parts of sealed capsule having electric power supply source and pulse shaper unit inside. The pulse shaper unit is connected to the electrodes. Electrode coating has microelements as strips produced from materials having different electrode potentials. EFFECT: controlled microelement complex administration without negative influence on electrostimulation process. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к электростимуляторам (ЭС) желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) с эндогенным ионофорезом микроэлементов, которые могут быть использованы, например, для введения в живой организм недостающих микроэлементов на фоне электростимуляции ЖКТ или других органов. The invention relates to medicine and veterinary medicine, namely to electrical stimulators (ES) of the gastrointestinal tract (GIT) with endogenous iontophoresis of trace elements that can be used, for example, to introduce the missing trace elements into a living organism against the background of electrical stimulation of the gastrointestinal tract or other organs.

Известен ЭС ЖКТ, включающий источник питания и формирователь импульсов, размещенные внутри капсулы, образованной электрически изолированными друг от друга электродами, с покрытием на поверхности электрода - анода в виде сплошной проводящей пленки из микроэлемента толщиной не менее 10 мкм (1). A known gastrointestinal tract including a power source and a pulse shaper placed inside a capsule formed by electrically isolated from each other electrodes, coated on the surface of the electrode - anode in the form of a continuous conductive film of a trace element with a thickness of at least 10 μm (1).

Известен и электронный нормализатор (ЭН), содержащий электроды из металлического или неметаллического токопроводящего материала с покрытием из микроэлемента или без него, представляющие собой две изолированные части герметичного корпуса капсулы, внутри которой расположены формирователь сигналов и источник питания (2). An electronic normalizer (EL) is also known, which contains electrodes made of metallic or non-metallic conductive material with or without a microelement coating, which are two isolated parts of the sealed capsule body, inside of which there is a signal driver and a power source (2).

Основным их недостатком является то, что и ЭС ЖКТ (1), и ЭН (2) не обеспечивают введения комплекса микроэлементов. Their main disadvantage is that both the gastrointestinal tract ES (1) and the EN (2) do not provide the introduction of a complex of trace elements.

В заявляемом электростимуляторе желудочно-кишечного тракта с эндогенным ионофорезом микроэлементов, содержащем электроды с покрытием, выполненные в виде двух электрически изолированных частей герметичной капсулы, внутри которой расположены источник электропитания и формирователь импульсов, соединенный с электродами, покрытие электродов, содержащее микроэлементы, выполнено в виде полос из материалов с различными электродными потенциалами. In the inventive electrical stimulator of the gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of microelements containing coated electrodes made in the form of two electrically isolated parts of a sealed capsule, inside of which there is a power supply and a pulse shaper connected to the electrodes, the electrode coating containing microelements is made in the form of strips from materials with different electrode potentials.

Известно, что при контакте разнородных материалов с электролитной средой возможно возникновение так называемых локальных гальванических элементов, способствующих коррозии металла с меньшей величиной стационарного электронного потенциала. Скорость коррозии металла M₁ заметно увеличивается, если
q₁K_k1 << q₂K_k2,
где q₁, q₂ - соответственно доли поверхности электрода, занятой металлами M₁ и M₂; K_k1, K_k2 - контакты скорости восстановления деполяризатора (окислителя) на поверхности металлов M₁ и M₂.It is known that when heterogeneous materials come into contact with an electrolyte medium, so-called local galvanic cells may appear, which contribute to metal corrosion with a smaller value of the stationary electronic potential. The corrosion rate of metal M ₁ increases markedly if
q ₁ K _k1 << q ₂ K _k2 ,
where q ₁ , q ₂ - respectively, the fraction of the surface of the electrode occupied by metals M ₁ and M ₂ ; K _k1 , K _k2 - contacts of the recovery rate of the depolarizer (oxidizer) on the surface of metals M ₁ and M ₂ .

Данное неравенство будет справедливо даже при весьма малой доле q₂, если K_k2 на несколько порядков больше, чем K_k1. При этом скорость коррозии (без учета диффузионных процессов)
j_корр = q₁K_a1 = (q₁K_k1 + q₂K_k2)C₀ ≈ q₂K_k2C₀,
где K_a1 - константа скорости ионизации металла M₁; C₀ - концентрация деполяризатора.This inequality will be true even with a very small fraction of q ₂ if K _k2 is several orders of magnitude greater than K _k1 . Moreover, the corrosion rate (excluding diffusion processes)
j _corr = q ₁ K _a1 = (q ₁ K _k1 + q ₂ K _k2 ) C ₀ ≈ q ₂ K _k2 C ₀ ,
where K _a1 - constant ionization rate of the metal M ₁ ; C ₀ is the concentration of the depolarizer.

Сущность изобретения заключается в том, что для введения комплекса микроэлементов на поверхности электродов ЭС ЖКТ создаются локальные гальванические элементы. Указанное усовершенствование позволяет более эффективно использовать ЭС для введения в живой организм недостающих микроэлементов на фоне электростимуляции ЖКТ или других органов. The essence of the invention lies in the fact that for the introduction of a complex of trace elements on the surface of the electrodes of the ES GIT, local galvanic cells are created. The specified improvement allows more efficient use of ES for the introduction into the living organism of the missing trace elements against the background of electrical stimulation of the gastrointestinal tract or other organs.

На фиг. 1 изображен пример конструкции ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом микроэлементов. На фиг. 2 изображен пример конструкции электрода-колпачка 2. In FIG. 1 shows an example of the design of ES gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of trace elements. In FIG. 2 shows an example of the design of the electrode cap 2.

ЭС состоит из герметичной капсулы, выполненной в виде двух электродов-колпачков 1 и 2, изолированных втулкой 3. Внутри капсулы размещены источник электропитания 4 и интегральная схема формирователя импульсов 5. Один полюс источника электропитания 4 контактирует с заклепкой 6, закрепленной на втулке 3, второй - с пружиной 7, закрепленной на электроде 1. На электродах 1 и(или) 2 сформированы покрытия 8 в виде полос. Нанесение покрытия может быть осуществлено из молекулярных пучков, ионным легированием, электрохимически, осаждением из газовой фазы или другим способом, причем как на всю поверхность, так и на часть поверхности электродов ЭС. Размеры ЭС ограничиваются возможностью его введения в ЖКТ. ES consists of a sealed capsule made in the form of two electrode caps 1 and 2, insulated by a sleeve 3. Inside the capsule there is a power supply 4 and an integrated circuit of a pulse shaper 5. One pole of the power supply 4 is in contact with a rivet 6, mounted on the sleeve 3, the second - with a spring 7 fixed to the electrode 1. On the electrodes 1 and (or) 2, coatings 8 are formed in the form of strips. Coating can be carried out from molecular beams, by ion doping, electrochemically, by vapor deposition, or by other means, both on the entire surface and on a part of the surface of the electrodes of the electrodes. ES sizes are limited by the possibility of its introduction into the gastrointestinal tract.

В качестве электродных материалов ЭС могут выступать сами микроэлементы или содержащие их соединения или сплавы - при условии, что они обладают необходимыми электропроводностью, электрохимическими и конструкционными свойствами и за время экспозиции гарантировано не перейдут в организм в количествах, способных вызвать отравление или гипермикроэлементы. Поскольку далеко не все эссенциальные микроэлементы удовлетворяют в полной мере указанным требованиям, более гибким представляется изготовление электрода-основы из нейтрального, достаточно инертного материала с последующим нанесением покрытия, содержащего микроэлементы в оптимальной дозе. Microelements themselves or compounds or alloys containing them can act as electrode materials for ES, provided that they possess the necessary electrical conductivity, electrochemical and structural properties and are not guaranteed to pass into the body in amounts that can cause poisoning or hypermicroelements during exposure. Since far from all essential trace elements fully meet the specified requirements, it seems more flexible to manufacture the base electrode from a neutral, fairly inert material, followed by coating with the optimal trace dose of trace elements.

Пример. В лечении больных сахарным диабетом показаны микроэлементы медь, хром, цинк, ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом указанного комплекса микроэлементов может быть выполнен на базе серийно выпускаемого автономного ЭС ЖКТ 1МО.089.331 ТУ с электродами из нержавеющей стали 12Х18Н9. Электрод-колпачок ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом микроэлементов, изображенный на фиг. 2, изготовлен нанесением на основу из нержавеющей стали 2 полос меди 9, хрома 10 и цинка 11. Стандартные электродные потенциалы (E₀), массы микроэлементов на электроде (M), скорости коррозии (J), соответствующие среднестатистической потребности организма человека в указанных микроэлементах, доли поверхности электрода (Q), занятой микроэлементами, приведены в таблице. Регуляция скорости коррозии и, соответственно, поступления микроэлементов в организм достигается изменением долей поверхности электрода, занятой микроэлементами.Example. In the treatment of patients with diabetes mellitus, trace elements copper, chromium, zinc, ES gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of the indicated complex of microelements are shown can be performed on the basis of the commercially available autonomous ES gastrointestinal tract 1MO.089.331 TU with 12X18H9 stainless steel electrodes. The electrode cap of the ES GIT with endogenous iontophoresis of trace elements depicted in FIG. 2, made by applying to the stainless steel base 2 strips of copper 9, chromium 10 and zinc 11. Standard electrode potentials (E ₀ ), mass of microelements on the electrode (M), corrosion rates (J), corresponding to the average human body requirement for these microelements , the fraction of the surface of the electrode (Q) occupied by trace elements is shown in the table. Regulation of the corrosion rate and, accordingly, the intake of trace elements in the body is achieved by changing the fraction of the surface of the electrode occupied by trace elements.

ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом микроэлементов вводится в организм, например, путем проглатывания. При шунтировании межэлектродного зазора стенкой и содержимым ЖКТ формирователь импульсов переходит из ждущего режима в режим генерации импульсов. Электроимпульсы поступают на электроды, воздействуют на стенку ЖКТ и вызывают появление ответной реакции в виде волн перистальтики. Последние продвигают ЭС вместе с содержимым ЖКТ в дистальные его отделы. На них подается очередная серия импульсов, и процесс повторяется. При функционировании ЭС имеют место электрохимическая коррозия электродов в кислотно-щелочной среде ЖКТ и эндогенный ионофорез. Неоднородности стационарного потенциала по поверхности электродов приводят к возникновению локальных токов. Последние протекают через прилегающие к электроду полосы электродной среды и способствуют коррозии материала с меньшим стационарным потенциалом. Доза микроэлементов, введенных в организм, определяется суточной среднестатистической потребностью и ограничивается массой покрытия. ES of the gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of microelements is introduced into the body, for example, by ingestion. When the interelectrode gap is bypassed by the wall and the contents of the gastrointestinal tract, the pulse shaper switches from the standby mode to the pulse generation mode. Electric pulses arrive at the electrodes, act on the wall of the gastrointestinal tract and cause a response in the form of peristalsis waves. The latter promote ES along with the contents of the gastrointestinal tract in its distal parts. They are fed another series of pulses, and the process repeats. During ES functioning, electrochemical corrosion of electrodes in the acid-base medium of the gastrointestinal tract and endogenous iontophoresis take place. Inhomogeneities of the stationary potential over the surface of the electrodes lead to the appearance of local currents. The latter flow through the strips of the electrode medium adjacent to the electrode and contribute to the corrosion of the material with a lower stationary potential. The dose of trace elements introduced into the body is determined by the average daily requirement and is limited by the weight of the coating.

Список литературы
1. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта /В.Ф. Агафонников. Патент РФ N 2036671, 1995.List of references
1. Electrical stimulator of the gastrointestinal tract / V.F. Agafonnikov. RF patent N 2036671, 1995.

2. Электронный нормализатор /С.А. Хворостов. Патент РФ N 2071368, 1997. 2. Electronic normalizer / С.A. Brushwood. RF patent N 2071368, 1997.

Claims

An electrostimulator of the gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of trace elements, containing coated electrodes made in the form of two electrically isolated parts of a sealed capsule, inside of which there is a power supply and a pulse shaper connected to the electrodes, characterized in that the electrode coating containing trace elements is made in in the form of strips of materials with different electrode potentials.