RU2153365C2 - Electrostimulation device for treating gastroenteric tract - Google Patents
Electrostimulation device for treating gastroenteric tract Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153365C2 RU2153365C2 RU97111993A RU97111993A RU2153365C2 RU 2153365 C2 RU2153365 C2 RU 2153365C2 RU 97111993 A RU97111993 A RU 97111993A RU 97111993 A RU97111993 A RU 97111993A RU 2153365 C2 RU2153365 C2 RU 2153365C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- pulse generator
- gastrointestinal tract
- electrode
- polarization
- Prior art date
Links
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 claims description 29
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 24
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 13
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 8
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 210000000941 bile Anatomy 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 210000004051 gastric juice Anatomy 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000001640 nerve ending Anatomy 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к электростимуляторам желудочно-кишечного тракта. The invention relates to medicine and veterinary medicine, namely to electrical stimulators of the gastrointestinal tract.
Известен электростимулятор желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), включающий генератор импульсов, источник питания и электроды, представляющие собой две электрически изолированные части лекарственной капсулы, а генератор импульсов и источник питания размещены внутри капсулы [1, 2]. Known electrical stimulator of the gastrointestinal tract (GIT), including a pulse generator, a power source and electrodes, which are two electrically isolated parts of the drug capsule, and a pulse generator and a power source are placed inside the capsule [1, 2].
Известный электростимулятор ЖКТ работает следующим образом. Known electrical stimulator of the digestive tract works as follows.
Электростимулятор вводится в желудочно-кишечный тракт пациента и при контакте с содержимым ЖКТ или его слизистой оболочкой генератор импульсов автоматически включается в работу, вырабатывая прямоугольные импульсы, разделенные промежутками пауз в соответствии с заданной временной диаграммой. В известных технических реализациях электростимуляторов ЖКТ [3] ток от генератора импульсов поступает в организм в течение прохождения импульсов, вызывая возбуждение нервных окончаний и производя стимулирующее воздействие на организм, причем во время пауз выходной ток отсутствует, а выход генератора импульсов находится в высокоимпедансном состоянии. The pacemaker is inserted into the patient’s gastrointestinal tract and upon contact with the contents of the gastrointestinal tract or its mucous membrane, the pulse generator is automatically turned on, generating rectangular pulses separated by intervals of pauses in accordance with a given time chart. In well-known technical implementations of gastrointestinal tract electric stimulators [3], the current from the pulse generator enters the body during the passage of pulses, causing excitation of nerve endings and producing a stimulating effect on the body, and during pauses the output current is absent and the output of the pulse generator is in a high impedance state.
При работе известного электростимулятора имеет место ряд негативных явлений. Первый и второй электроды электростимулятора поляризуются внутри ЖКТ биологического объекта в результате протекания тока через раствор электролита организма между указанными электродами. Поляризация электродов проявляется в том, что даже при большой длительности паузы между импульсами, составляющей единицы секунд, между электродами сохраняется значительная разность потенциалов Up. Например, для известных реализаций серийно выпускаемого электростимулятора ЖКТ с электродами, изготовленными из нержавеющей стали марки 12Х18Н9Т ГОСТ 4986-79, величина Up может составлять от 0,58 до 2,6 В в зависимости от состава и концентрации раствора электролита живого организма.During the operation of the known electrical stimulator, there are a number of negative phenomena. The first and second electrodes of the electrostimulator are polarized inside the gastrointestinal tract of the biological object as a result of the flow of current through the electrolyte solution of the body between these electrodes. The polarization of the electrodes is manifested in the fact that even with a long pause between pulses of one second, a significant potential difference U p remains between the electrodes. For example, for well-known implementations of a commercial production of a gastrointestinal tract electric stimulator with electrodes made of stainless steel grade 12X18H9T GOST 4986-79, the value of U p can be from 0.58 to 2.6 V, depending on the composition and concentration of the electrolyte solution of a living organism.
Поляризация электродов оказывает негативное влияние на функционирование электростимулятора. Напряжение поляризации Up вычитается из напряжения источника питания, приводя к неконтролируемому уменьшению в различных отделах ЖКТ амплитуды тока во время прохождения импульса и ослаблению стимулирующего воздействия.The polarization of the electrodes has a negative effect on the functioning of the electric stimulator. The polarization voltage U p is subtracted from the voltage of the power source, leading to an uncontrolled decrease in the current amplitude during the passage of the pulse in various sections of the gastrointestinal tract and weakening the stimulating effect.
Эффект поляризации электродов и возникновение напряжения поляризации Up приводит также к существенным ограничениям в выборе материала, из которого могут быть изготовлены электроды электростимулятора. Так, именно высокий потенциал поляризации заставил первых конструкторов автономных электростимуляторов отказаться от титана в качестве материала для электродов [4].The effect of the polarization of the electrodes and the occurrence of a polarization voltage U p also leads to significant restrictions on the choice of material from which the electrostimulator electrodes can be made. So, it was the high polarization potential that made the first designers of autonomous electrical stimulators abandon titanium as a material for electrodes [4].
Поляризация электродов не позволяет иметь напряжение источника питания ниже напряжения поляризации Up. Тем самым использование двух гальванических элементов в известном электростимуляторе проблематично, а использование одного гальванического элемента не приводит к желаемому эффекту, что не позволяет снизить себестоимость изделия и повысить его надежность.The polarization of the electrodes does not allow the voltage of the power source to be lower than the polarization voltage U p . Thus, the use of two galvanic cells in a known electrical stimulator is problematic, and the use of a single galvanic cell does not lead to the desired effect, which does not allow to reduce the cost of the product and increase its reliability.
Внутри желудочно-кишечного тракта человека или животного в процессе функционирования известного электростимулятора ЖКТ - прототипа - происходит активное электрохимическое растворение материала одного из электродов, являющегося анодом, сопровождаемое потемнением поверхности и коррозией, как правило, существенно неоднородной по поверхности этого электрода. На катоде электростимулятора происходит выделение водорода, пузырьки которого можно визуально наблюдать в лабораторных условиях. Для известных реализаций серийно выпускаемого электростимулятора желудочно-кишечного тракта электроды изготавливаются из нержавеющей стали. При анодном растворении такого электрода в среду желудочно-кишечного тракта переходит не контролируемое количество ионов металлов, которые затем, всасываясь через стенки ЖКТ, попадают в кровь. В результате может наступить нарушение обмена микроэлементов в виде накопления их в организме - гипермикроэлементоз. Inside the gastrointestinal tract of a human or animal during the functioning of the known gastrointestinal electrostimulator - the prototype - there is an active electrochemical dissolution of the material of one of the electrodes, which is the anode, accompanied by darkening of the surface and corrosion, which is usually substantially inhomogeneous over the surface of this electrode. At the cathode of the electrostimulator, hydrogen is released, the bubbles of which can be visually observed in laboratory conditions. For known implementations of a commercially available electrical stimulator of the gastrointestinal tract, the electrodes are made of stainless steel. During the anodic dissolution of such an electrode, an uncontrolled amount of metal ions passes into the environment of the gastrointestinal tract, which are then absorbed through the walls of the gastrointestinal tract and enter the bloodstream. As a result, there may be a violation of the metabolism of trace elements in the form of their accumulation in the body - hypermicroelementosis.
Целью настоящего изобретения является подавление эффекта поляризации электродов при работе электростимулятора внутри желудочно-кишечного тракта человека или животного для устранения анодного растворения и коррозии электродов электростимулятора и исключения гипермикроэлементоза в живом организме вследствие работы электростимулятора ЖКТ, а также расширения возможностей конструирования подобных приборов в плане выбора материала электродов и уменьшения количества гальванических элементов питания. The aim of the present invention is to suppress the effect of polarization of the electrodes during operation of the electrostimulator inside the gastrointestinal tract of a person or animal to eliminate the anodic dissolution and corrosion of the electrodes of the electrostimulator and to exclude hypermicroelementosis in a living organism due to the operation of the gastrointestinal tract electrostimulator, as well as expanding the possibilities of constructing such devices in terms of choosing the electrode material and reducing the number of galvanic cells.
Эта цель достигается тем, что в электростимулятор желудочно-кишечного тракта, включающий генератор импульсов, источник питания и электроды, представляющие собой две электрически изолированные части лекарственной капсулы, а генератор импульсов и источник питания размещены внутри капсулы, введен ключевой элемент, управляемый генератором импульсов и закорачивающий электроды во время пауз. This goal is achieved by the fact that in the electrostimulator of the gastrointestinal tract, including a pulse generator, a power source and electrodes, which are two electrically isolated parts of the drug capsule, and a pulse generator and a power source are placed inside the capsule, a key element is introduced that is controlled by a pulse generator and short-circuiting electrodes during pauses.
Для пояснения сущности данного изобретения вначале рассмотрим злектрофизические механизмы поляризации электродов в среде водного раствора электролита и анодного растворения материала электрода в этой среде при работе электростимулятора ЖКТ - прототипа. To clarify the essence of this invention, we first consider the electrophysical mechanisms of polarization of the electrodes in an aqueous solution of an electrolyte and anodic dissolution of the electrode material in this medium during operation of the gastrointestinal electrostimulator - prototype.
Эквивалентная электрическая схема замещения электродной системы электростимулятора (ЭС) в среде водного раствора электролита [5] представлена на фиг. 1. На фиг. 1 обозначено: Э1, Э2 - точки подключения первого и второго электродов ЭС; Relv - сопротивление раствора электролита в объеме; C1, C2 - конденсаторы, моделирующие емкостные свойства двойного электрического слоя (ДЭС), возникающего на границе раздела двух сред "металлический электрод - раствор электролита"; D1, D2 - нелинейные резистивные элементы, моделирующие вольтамперные характеристики контактов "металлический электрод - раствор электролита". An equivalent electrical equivalent circuit of the electrode system of an electrostimulator (ES) in an aqueous electrolyte solution [5] is shown in FIG. 1. In FIG. 1 marked: E1, E2 - connection points of the first and second electrodes of the ES; Relv is the resistance of the electrolyte solution in volume; C1, C2 - capacitors simulating the capacitive properties of a double electric layer (DEL) arising at the interface between two media "metal electrode - electrolyte solution"; D1, D2 - nonlinear resistive elements simulating current-voltage characteristics of contacts "metal electrode - electrolyte solution".
Вольтамперные характеристики (ВАХ) элементов D1 и D2 соответствуют поляризационным кривым электродов ЭС, изготовленных из данного материала, в данном водном растворе электролита. Возможный вид поляризационных кривых электродов ЭС, то есть зависимость тока электрода I в функции напряжения "электрод - раствор" U, приведен на фиг. 2, где как на положительной (ОА), так и отрицательной (ВО) ветвях ВАХ имеются участки, на которых так называемый "остаточный" ток очень мал. Наличие таких участков связывают с наличием потенциального барьера на границе раздела сред "металлический электрод - раствор электролита". Электрический ток через границу раздела сред начинает протекать только тогда, когда напряжение на ДЭС анода превышает значение Ua, а напряжение на ДЭС катода сказывается ниже значения - Ub. Протекание тока через границу раздела сред "металлический электрод - раствор электролита" сопровождается протеканием электрохимической реакции, выход которой подчиняется закону Фарадея, в соответствии с которым количество образовавшихся продуктов реакции прямо пропорционально протекающему через электрохимическую ячейку количеству электричества. В связи с чем принято условно называть этот ток "фарадеевским" током, а перенесенный им заряд "фарадеевским" зарядом. На эквивалентной электрической схеме замещения электродной системы электростимулятора фарадеевским током является ток, протекающий через нелинейные резистивные элементы D1 и D2.The current-voltage characteristics (CVC) of the elements D1 and D2 correspond to the polarization curves of ES electrodes made of this material in this aqueous electrolyte solution. A possible view of the polarization curves of the ES electrodes, that is, the dependence of the electrode current I as a function of the electrode-solution voltage U, is shown in FIG. 2, where both the positive (OA) and negative (VO) branches of the I – V characteristic have sections in which the so-called “residual” current is very small. The presence of such sites is associated with the presence of a potential barrier at the interface between the media "metal electrode - electrolyte solution". An electric current through the interface begins to flow only when the voltage on the anode DES is higher than U a and the voltage on the cathode DES is lower than - U b . The current flowing through the interface between the media “metal electrode - electrolyte solution” is accompanied by an electrochemical reaction, the output of which obeys the Faraday law, according to which the amount of reaction products formed is directly proportional to the amount of electricity flowing through the electrochemical cell. In this connection, it is customary to conventionally call this current the "Faraday" current, and the charge transferred by it to the "Faraday" charge. On the equivalent electrical equivalent circuit of the electrode system of the electric stimulator, the Faraday current is the current flowing through the nonlinear resistive elements D1 and D2.
При подаче внешнего напряжения между электродами Э1 и Э2, находящимися в растворе электролита, в электрической цепи начинает протекать ток, который в начале процесса расходуется почти весь на заряд емкостей двойного электрического слоя C1 и C2. Ток проводимости через границу раздела сред крайне мал до тех пор, пока ДЭС вблизи данного электрода не зарядится до некоторого критического напряжения, соответствующего началу определенной электрохимической реакции. В данном случае для анода это напряжение Ua, а для катода это напряжение -Ub.When an external voltage is applied between the electrodes E1 and E2, which are in the electrolyte solution, a current flows in the electric circuit, which at the beginning of the process consumes almost all of the charge of the capacitances of the double electric layer C1 and C2. The conductivity current through the interface is extremely small until the DEL near the given electrode is charged to a certain critical voltage corresponding to the start of a certain electrochemical reaction. In this case, for the anode, this is the voltage U a , and for the cathode this is the voltage -U b .
Значение тока на участках поляризационной кривой ВО и ОА настолько мало, что даже при значительной длительности паузы между импульсами (единицы секунд) очень большая емкость ДЭС не может существенно разрядиться. Поэтому в стационарном режиме работы непосредственно после прохождения очередного импульса от генератора импульсов ДЭС анода оказывается заряжен до напряжения выше +Ua, а ДЭС катода - до напряжения ниже -Ub. При длительной паузе разность потенциалов на каждой из ДЭС спадает до значений, примерно равных Ua на аноде и - Ub на катоде, а разность потенциалов между электродами электростимулятора ЖКТ - прототипа - спадает до значения напряжения поляризации Up, составляющего величину, равную сумме указанных потенциалов Up = Ua + Ub.The current value in the sections of the polarization curve of VO and OA is so small that even with a significant duration of a pause between pulses (units of seconds), a very large DEL capacitance cannot be significantly discharged. Therefore, in the stationary mode of operation, immediately after the passage of the next pulse from the pulse generator, the anode's DES is charged to a voltage above + U a , and the cathode's DES to a voltage below -U b . With a long pause, the potential difference on each of the DES decreases to values approximately equal to U a at the anode and U b at the cathode, and the potential difference between the electrodes of the gastrointestinal electrostimulator - prototype - drops to a value of polarization voltage U p equal to the sum of the indicated potentials U p = U a + U b .
Таким образом, разность потенциалов на каждой из ДЭС первого и второго электрода при работе электростимулятора ЖКТ - прототипа - в растворе электролита не может упасть ниже определенного потенциала поляризации в данной среде. При этом потенциалы поляризации при установившемся режиме работы электростимулятора являются как бы "пьедесталом", начиная с которого происходит изменение напряжения на двойных электрических слоях при прохождении следующего импульса. Следовательно, электроды электростимулятора при этом постоянно находятся в "активных" частях своих поляризационных кривых, а именно левее точки "B" (фиг. 2) для катода и правее точки "A" для анода. Поэтому не только при прохождении импульсов тока от генератора импульсов, но и в паузах между импульсами между электродами электростимулятора сохраняется некоторая разность потенциалов за счет заряда на конденсаторах C1 и C2, а через нелинейные резистивные элементы D1 и D2 продолжает постоянно протекать некоторый фарадеевский ток, сопровождаемый процессами электрохимических реакций вблизи электродов. Отсюда следует вывод, что весь электрический заряд, переносимый током, вырабатываемым генератором импульсов, является фарадеевским зарядом и полностью расходуется на катодную и анодную электрохимические реакции. На катоде протекание фарадеевского тока вызывает выделение водорода, пузырьки которого всегда наблюдаются визуально при работе электростимулятора ЖКТ - прототипа, а на аноде имеет место растворение материала электрода и его окисление. Thus, the potential difference on each of the DES of the first and second electrode during operation of the gastrointestinal tract electrical stimulator - the prototype - in the electrolyte solution cannot fall below a certain polarization potential in this medium. In this case, the polarization potentials in the steady state mode of operation of the electric stimulator are like a “pedestal”, starting from which the voltage changes on the double electric layers during the passage of the next pulse. Therefore, the electrostimulator electrodes are constantly located in the "active" parts of their polarization curves, namely, to the left of point "B" (Fig. 2) for the cathode and to the right of point "A" for the anode. Therefore, not only during the passage of current pulses from the pulse generator, but also in the pauses between pulses between the electrostimulator electrodes, there is a certain potential difference due to the charge on the capacitors C1 and C2, and some non-linear resistive elements D1 and D2 continue to flow some Faraday current, accompanied by processes electrochemical reactions near electrodes. It follows from this that all the electric charge carried by the current generated by the pulse generator is a Faraday charge and is completely consumed by the cathodic and anodic electrochemical reactions. At the cathode, the flow of the Faraday current causes the evolution of hydrogen, the bubbles of which are always observed visually when the gastrointestinal electrostimulator is the prototype, and the electrode material dissolves and oxidizes.
В отличие от электростимулятора ЖКТ - прототипа, новым в предлагаемом электростимуляторе ЖКТ является добавление в устройство некоторого ключевого элемента, закорачивающего электроды во время отсутствия импульсов тока от генератора, то есть во время пауз между импульсами. Закорачивание электродов в течение паузы приводит к быстрому разряду конденсаторов C1 и C2, отображающих емкостные свойства двойного электрического слоя на границе раздела сред "металлический электрод - раствор электролита", в результате чего практически полностью подавляется электрохимическая поляризация электродов и связанные с ней негативные последствия. In contrast to the gastrointestinal tract electrical stimulator - the prototype, the novelty in the gastrointestinal tract electrical stimulator proposed is the addition of some key element to the device, shorting the electrodes during the absence of current pulses from the generator, that is, during pauses between pulses. Shorting the electrodes during a pause leads to a fast discharge of the capacitors C1 and C2, which display the capacitive properties of the double electric layer at the interface between the metal electrode – electrolyte solution, and as a result, the electrochemical polarization of the electrodes and the associated negative consequences are almost completely suppressed.
Технический результат выражается в практически полном подавлении поляризации электродов при работе предлагаемого электростимулятора ЖКТ, отсутствии выделения водорода на катодном электроде, практически полном исключении растворения материала анодного электрода и его окисления и, как следствие, исключении гипермикроэлементоза в организме человека или животного при электрической стимуляции ЖКТ. В дополнение к этому, использование указанного предложения позволяет существенно расширить диапазон конструкторских решений электростимуляторов в плане выбора материала электродов и необходимого напряжения питания. Указанное предложение, позволяющее подавить эффекты поляризации электродов, может быть использовано при конструировании электростимуляторов различных органов человека и животных (не только желудочно-кишечного тракта), а также при конструировании биоэлектрических датчиков. The technical result is expressed in the almost complete suppression of the polarization of the electrodes during operation of the proposed gastrointestinal electrostimulator, the absence of hydrogen evolution at the cathode electrode, the almost complete elimination of dissolution of the anode electrode material and its oxidation, and, as a result, the exclusion of hypermicroelementosis in the human or animal body during electrical stimulation of the gastrointestinal tract. In addition, the use of this proposal can significantly expand the range of design solutions of electric stimulators in terms of the choice of electrode material and the required supply voltage. This proposal, which allows to suppress the effects of polarization of the electrodes, can be used in the design of electrical stimulators of various organs of man and animals (not only the gastrointestinal tract), as well as in the design of bioelectric sensors.
На фиг. 1 изображена эквивалентная электрическая схема замещения электродной системы электростимулятора ЖКТ в среде водного раствора электролита. In FIG. 1 depicts an equivalent electrical equivalent circuit of the electrode system of the gastrointestinal electrostimulator in an aqueous electrolyte solution.
На фиг. 2 изображен вид поляризационной кривой электродов электростимулятора. In FIG. 2 shows a view of the polarization curve of the electrostimulator electrodes.
На фиг. 3 изображена структурная схема электростимулятора ЖКТ, включающая источник питания ИП, генератор импульсов ГИ, первый электрод Э1, второй электрод Э2 и ключевой элемент КЭ, управляемый генератором импульсов и закорачивающий электроды Э1 и Э2 во время паузы между импульсами. In FIG. 3 shows a block diagram of a gastrointestinal tract electric stimulator, including a PI power source, a GI pulse generator, a first E1 electrode, a second E2 electrode and a CE key element controlled by a pulse generator and shorting the electrodes E1 and E2 during a pause between pulses.
Ключевой элемент имеет основные выводы 1, 3 и входной вывод 2, по которому осуществляется управление. При поступлении управляющего сигнала на вывод 2 ключевого элемента с выхода 2 генератора импульсов сопротивление ключевого элемента между его основными выводами 1 и 3 мало, в результате чего этот элемент закopaчивает электроды Э1 и Э2 электростимулятора. При отсутствии управляющего сигнала на вывод 2 с выхода 2 генератора импульсов сопротивление ключевого элемента между его основными выводами 1 и 3 велико и ключевой элемент не оказывает влияния на прохождение импульса стимулирующего тока с выхода 1 генератора импульсов на электрод Э1. В качестве ключевого элемента может быть использован любой известный электронный управляемый элемент, например полевой или биполярный транзистор. The key element has the
Электростимулятор желудочно-кишечного тракта работает следующим образом. Электростимулятор вводится в организм человека или животного одним из известных способов. При контакте с содержимым желудочно-кишечного тракта или его слизистой оболочкой генератор импульсов электростимулятора автоматически включается в работу, вырабатывая импульсы тока, разделенные промежутками пауз в соответствии с заданной временной диаграммой, такой же как и для электростимулятора ЖКТ - прототипа. Electrical stimulator of the gastrointestinal tract works as follows. An electrical stimulator is introduced into the human or animal organism by one of the known methods. Upon contact with the contents of the gastrointestinal tract or its mucous membrane, the pulse generator of the electric stimulator is automatically turned on, generating current pulses separated by intervals of pauses in accordance with a given time diagram, the same as for the gastrointestinal electrostimulator - prototype.
Импульсы тока с выхода 1 генератора импульсов подаются на электрод Э1, вызывая стимулирующее воздействие. В течение этой фазы управляющий сигнал с выхода 2 генератора импульсов отсутствует, сопротивление ключевого элемента между его основными выводами 1 и 3 велико и ключевой элемент не оказывает влияния на прохождение импульса стимулирующего тока на электрод Э1. В течение промежутка паузы импульсы тока с выхода 1 генератора импульсов отсутствуют. В этой фазе работы электростимулятора с выхода 2 генератора импульсов на вывод 2 ключевого элемента подается сигнал управления. Ключевой элемент переходит в низкоимпедансное состояние, закорачивая электроды Э1 и Э2, тем самым, как было показано выше, подавляя поляризацию электродов и ликвидируя связанные с ней негативные последствия. The current pulses from the
Экспериментальные исследования работы лабораторных образцов в различных исследовательских жидкостях - кислых средах, водных растворах HCl различной концентрации, желудочных соках человека с повышенной и пониженной кислотностью, а также желчи - показали, что применение предлагаемого данным изобретением электростимулятора ЖКТ практически исключает электрохимическое растворение материала электродов. При этом внешний вид анода и прозрачность раствора оставались практически без изменений в течение нескольких суток работы электростимулятора в растворах различных электролитов. Выделение водорода на катодном электроде электростимулятора не наблюдалось. У контрольных образцов электростимулятора ЖКТ - прототипа - при проведении подобных исследований катод через несколько минут покрывался пузырьками выделяющегося водорода, а анод за время эксперимента приобретал бурую окраску и значительно корродировал, причем раствор приобретал соответствующую окраску из-за растворения в нем ионов металлов. Experimental studies of the operation of laboratory samples in various research liquids - acidic media, HCl aqueous solutions of various concentrations, human gastric juices with high and low acidity, as well as bile - showed that the use of the gastrointestinal stimulator proposed by this invention practically eliminates the electrochemical dissolution of the electrode material. In this case, the appearance of the anode and the transparency of the solution remained practically unchanged for several days of operation of the electric stimulator in solutions of various electrolytes. Hydrogen evolution was not observed at the cathode electrode of the electrostimulator. In control samples of the gastrointestinal tract electrical stimulator - the prototype - during such studies, the cathode was covered with bubbles of released hydrogen after a few minutes, and the anode during the experiment acquired a brown color and significantly corroded, and the solution acquired the corresponding color due to the dissolution of metal ions in it.
Использование предлагаемого устройства благодаря подавлению эффектов поляризации электродов практически исключает анодное растворение и коррозию материала электродов, что позволяет исключить или существенно снизить вероятность гипермикроэлементоза в организме человека или животного при проведении электрической стимуляции ЖКТ. Использование указанного предложения позволяет существенно расширить диапазон конструкторских решений электростимуляторов в плане выбора материала электродов и необходимого напряжения питания. Подобное решение подавления поляризации электродов может быть использовано при конструировании электростимуляторов различных органов человека и животных (не только ЖКТ), а также при конструировании биоэлектрических датчиков. Using the proposed device due to the suppression of the effects of polarization of the electrodes virtually eliminates the anodic dissolution and corrosion of the electrode material, which eliminates or significantly reduces the likelihood of hypermicroelementosis in the human or animal body during electrical stimulation of the gastrointestinal tract. Using this proposal allows you to significantly expand the range of design solutions of electric stimulators in terms of the choice of electrode material and the required supply voltage. A similar solution to suppress the polarization of the electrodes can be used in the design of electrical stimulators of various organs of humans and animals (not only the gastrointestinal tract), as well as in the design of bioelectric sensors.
Библиографические данные источников информации
1. Авт. свид. N 936931, заявлено 25.01.80. Пекарский В.В., Агафонников В.Ф., Дамбаев Г.Ц., Кобозев В.И., Попов О.С. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта.Bibliographic information sources
1. Auth. testimonial. N 936931, claimed 25.01.80. Pekarsky V.V., Agafonnikov V.F., Dambaev G.Ts., Kobozev V.I., Popov O.S. Gastrointestinal tract stimulator.
2. Патент N 936931 на изобретение "Электростимулятор желудочно-кишечного тракта". Пекарский В.В., Агафонников В.Ф., Дамбаев Г.Ц., Кобозев В.И., Попов О.С. Приоритет изобретения 25 января 1980 г. 2. Patent N 936931 for the invention of "Electrostimulator of the gastrointestinal tract." Pekarsky V.V., Agafonnikov V.F., Dambaev G.Ts., Kobozev V.I., Popov O.S. Priority of the invention January 25, 1980
3. Кокорин В.В., Чарыков Н.А. Автономные электростимуляторы желудочно-кишечного тракта и слизистых оболочек (обзор). В сб. "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах (метрология, диагностика, технология)": Материалы докл.науч.-техн.семинара (Москва. 2 - 5 декабря 1996 г.). - М.: МНТОРЭС" им. А.С. Попова, МЭИ, 1997, с.426 - 433. 3. Kokorin V.V., Charykov N.A. Autonomous stimulants of the gastrointestinal tract and mucous membranes (review). On Sat "Noise and degradation processes in semiconductor devices (metrology, diagnostics, technology)": Materials of a report of a scientific-technical seminar (Moscow. December 2 - 5, 1996). - M .: MNTORES "named after A.S. Popov, MPEI, 1997, p. 426 - 433.
4. Пекарский В.В., Агафонников В.Ф., Дамбаев Г.Ц., Попов О.С., Мартусевич А.Г. Автономные электростимуляторы организма человека и животных. - Томск: Изд-во ТПУ, 1995. 4. Pekarsky V.V., Agafonnikov V.F., Dambaev G.Ts., Popov O.S., Martusevich A.G. Autonomous electrical stimulators of the human and animal body. - Tomsk: TPU Publishing House, 1995.
5. Фрумкин А.Н. и др. Кинетика электродных процессов. - М.: Изд-во МГУ, 1952. 5. Frumkin A.N. and other Kinetics of electrode processes. - M.: Publishing House of Moscow State University, 1952.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97111993A RU2153365C2 (en) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Electrostimulation device for treating gastroenteric tract |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97111993A RU2153365C2 (en) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Electrostimulation device for treating gastroenteric tract |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97111993A RU97111993A (en) | 1999-06-10 |
| RU2153365C2 true RU2153365C2 (en) | 2000-07-27 |
Family
ID=20195293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97111993A RU2153365C2 (en) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Electrostimulation device for treating gastroenteric tract |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2153365C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234345C2 (en) * | 2002-05-07 | 2004-08-20 | Государственное учреждение системы высшего и послевузовского профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет" | Gastrointestinal tract electrostimulator |
| RU2236267C2 (en) * | 2002-08-07 | 2004-09-20 | Государственное учреждение системы высшего и послевузовского профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет" | Gastrointestinal tract electrostimulator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU936931A1 (en) * | 1980-01-25 | 1982-06-23 | Томский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Медицинский Институт | Electric stimulus for gastroenteric tract |
-
1997
- 1997-07-16 RU RU97111993A patent/RU2153365C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU936931A1 (en) * | 1980-01-25 | 1982-06-23 | Томский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Медицинский Институт | Electric stimulus for gastroenteric tract |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234345C2 (en) * | 2002-05-07 | 2004-08-20 | Государственное учреждение системы высшего и послевузовского профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет" | Gastrointestinal tract electrostimulator |
| RU2236267C2 (en) * | 2002-08-07 | 2004-09-20 | Государственное учреждение системы высшего и послевузовского профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет" | Gastrointestinal tract electrostimulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dymond | Characteristics of the metal-tissue interface of stimulation electrodes | |
| DE69218629T2 (en) | DEVICE FOR REGULATED IONTOPHORESIS | |
| DE3855143T2 (en) | Electrolytic delivery of polypeptides through the skin | |
| Aryan et al. | Stimulation and recording electrodes for neural prostheses | |
| Vrabec et al. | Characterization of high capacitance electrodes for the application of direct current electrical nerve block | |
| Merrill | The electrochemistry of charge injection at the electrode/tissue interface | |
| US3842843A (en) | Biogalvanic power supply device and method | |
| Van Dongen et al. | Design of Efficient and Safe Neural Stimulators | |
| Juhlin | Skin reactions to iontophoretically administered epinephrine and norepinephrine in atopic dermatitis | |
| RU2153365C2 (en) | Electrostimulation device for treating gastroenteric tract | |
| Shah et al. | Improved chronic neural stimulation using high surface area platinum electrodes | |
| Kadan-Jamal et al. | Electrical stimulation of cells: drivers, technology, and effects | |
| Walton et al. | Platinum pacemaker electrodes: Origins and effects of the electrode‐tissue interface impedance | |
| Bonner et al. | The pulse‐clamp method for analyzing the electrochemistry on neural stimulating electrodes | |
| RU2134595C1 (en) | Electrostimulator of gastroenteric tract | |
| Musa et al. | Coulometric detection of irreversible electrochemical reactions occurring at Pt microelectrodes used for neural stimulation | |
| Mortimer et al. | Fundamentals of electrical stimulation | |
| Vrabec et al. | Use of high surface area electrodes for safe delivery of direct current for nerve conduction block | |
| Zhou et al. | Electrochemical characterization of titanium nitride microelectrode arrays for charge-injection applications | |
| Takmakov | Electrochemistry of a robust neural interface | |
| Meza-Cuevas | Stimulation of Neurons by Electrical Means | |
| RU2140301C1 (en) | Electric stimulator of gastroenteric tract | |
| Pfau et al. | In Situ Measurement of Stimulus Induced pH Changes Using ThinFilm Embedded IrOx pH Electrodes | |
| Nomura et al. | Effects of Long-Term In vivo Stimulation on the Electrochemical Properties of a Porous Stimulation Electrode for a Suprachoroidal--Transretinal Stimulation (STS) Retinal Prosthesis. | |
| Vrabec et al. | A novel waveform for no-onset nerve block combining direct current and kilohertz frequency alternating current |