RU2277429C2

RU2277429C2 - Gastrointestinal tract electrical stimulator with microelement endogenous iontophoresis

Info

Publication number: RU2277429C2
Application number: RU2004124415/14A
Authority: RU
Inventors: Виктор Филиппович Агафонников (RU); Виктор Филиппович Агафонников
Original assignee: Виктор Филиппович Агафонников
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-06-10
Also published as: RU2004124415A; WO2006031145A1

Abstract

FIELD: medicine; veterinary.

SUBSTANCE: electrical stimulator can be used for restoration motor-evacuator function of gastrointestinal tract and for iontophoresis of microelements. Gastrointestinal electrical stimulator with endogenous iontophoresis of microelements has electrodes with coatings made in form of two electrically insulated parts of airtight capsule. Electric power source and pulse former are disposed inside the capsule. Pulse former is connected with electrodes. Coating applied onto electrodes has microelements in form of layers of materials having different electrode potentials.

EFFECT: improved efficiency of operation.

3 cl, 1 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.The invention relates to medicine and veterinary medicine, namely to electrical stimulators (ES) of the gastrointestinal tract (GIT) with endogenous iontophoresis of trace elements, which 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.

Известен ЭС ЖКТ, включающий источник питания и формирователь импульсов, размещенный 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].Known ES 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 microns [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].Also known is an electronic normalizer (EN) containing electrodes made of metal 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].

Известно, что протекающий ток через границу электрод-раствор состоит из тока заряжения (i_з) двойного электрического слоя и тока за счет протекания электрохимической реакции (Фарадеева тока i_ф)It is known that the current flowing through the electrode-solution boundary consists of the charging current (i _h ) of the double electric layer and the current due to the electrochemical reaction (Faraday current i _f )

i=i_з+i_ф i = i _s + i _f

Фарадеева составляющая тока обеспечивает эндогенный ионофорез материала электрода в стенку кишечника. То есть защитная пленка покрытия электрода электростимулятора растворяется в среде кишечника и обеспечивает моноионофорез материала покрытия.The Faraday component of the current provides endogenous iontophoresis of the electrode material into the intestinal wall. That is, the protective film of the coating of the electrode of the electrostimulator dissolves in the intestine and provides monoionophoresis of the coating material.

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

Например, при сахарном диабете наблюдается дефицит в организме больного цинка, хрома и меди [3].For example, in diabetes mellitus, there is a deficiency in the body of a sick zinc, chromium and copper [3].

Целью изобретения является создание электростимулятора, обеспечивающего многокомпонентный ионофорез микроэлементов, недостающих больному организму человека или животного.The aim of the invention is the creation of an electrical stimulator that provides multicomponent iontophoresis of trace elements lacking in a diseased human or animal body.

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 слоев из материалов с различными нормальными (стандартными) электродными потенциалами Е^о. Покрытие наносится на электрод так, что нижние слои, прилегающие к основному материалу электрода, имеют большие значения Е^о, чем последующие.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 are a power supply and a pulse shaper connected to the electrodes, the electrode coating containing microelements is made in the form of layers from materials with various normal (standard) electrode potentials E ^about . The coating is applied to the electrode so that the lower layers adjacent to the main material of the electrode have larger values of E ^about than the subsequent ones.

Сущность изобретения заключается в том, что введение комплекса микроэлементов в живой организм с поверхности электродов ЭС ЖКТ происходит за счет последовательного растворения слоев микроэлементов нанесенных на электроды.The essence of the invention lies in the fact that the introduction of a complex of trace elements into a living organism from the surface of the electrodes of the gastrointestinal tract occurs due to the sequential dissolution of layers of trace elements deposited on the electrodes.

Указанное усовершенствование позволяет более эффективно использовать ЭС для введения в живой организм недостающих микроэлементов на фоне электростимуляции ЖКТ или других органов.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 чертеже изображен пример конструкции ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом микроэлементов.The drawing shows an example of the design of the ES gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of trace elements.

ЭС состоит из герметичной капсулы, выполненной в виде двух электродов-колпачков 1 и 2, изолированных втулкой 3. Внутри капсулы размещены источники 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 слоев. 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, isolated by a sleeve 3. Inside the capsule are placed power sources 4 and an integrated circuit of a pulse shaper 5. One pole of the power source 4 is in contact with a rivet 6 mounted on the sleeve 3, the second - with a spring 7 mounted on the electrode 1. On the electrodes 1 and (or) 2, coatings 8 are formed in the form of layers. The 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 digestive 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 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 guaranteed not to pass into the body during the exposure in amounts that can cause poisoning or hypermicroelements. Since far from all trace elements fully satisfy the specified requirements, it seems more flexible to manufacture an electrode - a base from a neutral, fairly inert material, followed by coating containing trace elements in the optimal dose.

Пример. В лечении больных сахарным диабетом показаны микроэлементы медь, хром, цинк. ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом указанного комплекса микроэлементов может быть выполнен на базе серийного выпускаемого автономного ЭС ЖКТ 1МО.089.331 ТУ с электродами из нержавеющей стали 12Х18Н9. ЭС ЖКТ с эндогенным ионофорезом микроэлементов, изображен на чертеже. На электроды-колпачки 1 и (или) 2 из нержавеющей стали нанесены слои последовательно медь, хром, цинк. Стандартные электродные потенциалы (Е^о), массы микроэлементов на электроде (М), соответствующие среднестатистической суточной потребности организма человека в указанных микроэлементах, скорости коррозии (J), приведены в таблице. Регуляция скорости коррозии и соответственно поступления микроэлементов в организм достигается изменением толщины пленки микроэлементов на электроде.Example. In the treatment of patients with diabetes, the trace elements copper, chromium, and zinc are indicated. ES GIT with endogenous iontophoresis of the indicated complex of microelements can be performed on the basis of a mass-produced autonomous ES GIT 1MO.089.331 TU with 12X18H9 stainless steel electrodes. ES gastrointestinal tract with endogenous iontophoresis of trace elements, is shown in the drawing. On the electrodes-caps 1 and (or) 2 of stainless steel layers are applied sequentially copper, chromium, zinc. Standard electrode potentials (Е ^о ), mass of microelements on the electrode (M), corresponding to the average daily requirement of the human body for these microelements, corrosion rate (J), are given in the table. Regulation of the corrosion rate and, accordingly, the entry of trace elements into the body is achieved by changing the thickness of the film of trace elements on the electrode.

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. 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. 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.

Источники информацииInformation sources

1. Электростимулятор желудочно-кишечного тракта / В.Ф.Агафонников. Патент РФ №2036671, 1995.1. Electrical stimulator of the gastrointestinal tract / V.F. Agafonnikov. RF patent No. 2036671, 1995.

2. Электронный нормализатор / С.А.Хворостов. Патент РФ №2071368, 1997.2. Electronic normalizer / S.A. Khvorostov. RF patent No. 2071368, 1997.

3. Физиологическая роль и практическое применение микроэлементов. Рига: "Закатне", 1976.3. The physiological role and practical use of trace elements. Riga: "Sunset", 1976.

ТаблицаTable МикроэлементTrace element РеакцияReaction E^o, ВE ^o , In М, мгM mg J, мг/часJ, mg / hour МедьCopper Cu→Cu²⁺+2eCu → Cu ²⁺ + 2e -0,34-0.34 2-52-5 0,08-0,210.08-0.21 ХромChromium Cr→Cr²⁺+2eCr → Cr ²⁺ + 2e -0,41-0.41 5-105-10 0,21-0,420.21-0.42 ЦинкZinc Zn→Zn²⁺+2eZn → Zn ²⁺ + 2e -0,76-0.76 10-1510-15 0,42-0,630.42-0.63

Claims

1. Electro-stimulator 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 which are a power source and a pulse shaper connected to the electrodes, characterized in that the coating of the electrodes containing trace elements made in the form of layers of trace elements with different electrode potentials.

2. The pacemaker according to claim 1, characterized in that the layers of trace elements are applied to the electrodes so that the lower layers have a larger standard electrode potential with respect to the upper layers.

3. The pacemaker according to claim 1, characterized in that the layers of trace elements have a mass less than or equal to the average daily requirement of the body for this trace element.