Вибрационное устройство для лечения заболеваний верхних дыхательных путей
Номер патента: 22211
Опубликовано: 30.11.2015
Авторы: Фаркаш Жольт, Порсас Роберт Криштоф, Надь Арпад Миклош, Панкучи Чаба Ласло, Надь Аттила Золтан, Кишне Хорват Ильдико
Формула / Реферат
1. Вибрационное устройство для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, содержащее
корпус (16);
механический вибратор (11), установленный в указанном корпусе;
источник питания, связанный с механическим вибратором (11);
передатчик (19) механической вибрации, частично расположенный в корпусе и находящийся в механическом и/или физическом контакте с вибратором (11),
отличающееся тем, что передатчик (19) механической вибрации выполнен в виде молотка, препятствующего передаче механических колебаний с частотой ниже нижнего порогового значения 50 Гц к телу человека,
при этом часть передатчика (19) механической вибрации, которая непосредственно соприкасается с телом человека, выполнена в виде элемента, совершающего колебания с частотой, не превышающей 1500 Гц,
причем механический вибратор (11) вырабатывает колебания в виде серии по меньшей мере из 10 циклов увеличения частоты от нижнего порогового значения в 50 Гц до верхнего порогового значения в 1500 Гц и уменьшения частоты от верхнего порогового значения до нижнего порогового значения, причем исполнение всей указанной серии совершается за период величиной 30 с,
при этом вибрационное устройство выполнено в виде блока длиной 50-100 мм и шириной 15-35 мм,
причем вибрационное устройство содержит выключатель (20), чувствительный к пространственному положению, который гарантирует работу устройства при условии, если его держать в правильном положении,
а также устройство содержит акустический излучатель (21), указывающий правильное положение работы устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибратор (11) связан с управляющим устройством, которое определяет частоту вибрации.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вибратор (11) содержит средства электрического привода, а связанное с приводом управляющее устройство содержит генератор пилообразного напряжения, питающий средства привода во время циклов изменения частоты.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с чередующейся полярностью.
5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с прерывающимся выходным сигналом.
6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с асимметричной амплитудой и чередующейся полярностью.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что управляющее устройство содержит ступень выдержки времени, допускающую работу вибратора (11) в течение 30 с.
8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один упругий внешний элемент (22) демпфирования вибрации, который предназначен для контакта с лицом человека, не раздражает кожу и поддается очистке.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что внешний элемент (22) демпфирования вибрации расположен на той поверхности передатчика (19) вибрации, которая предназначена для контакта с лицом человека.
10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один упругий внутренний элемент (22) демпфирования вибрации, расположенный между элементом вибратора (11) и корпусом (16).

Текст
ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ВЕРХНИХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ Хорват Ильдико, Надь Аттила Золтан,Надь Арпад Миклош (HU) Изобретение относится к вибрационному устройству для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, содержащему корпус (16), механический вибратор (11), установленный в указанном корпусе, источник питания, связанный с механическим вибратором (11), передатчик(19) механической вибрации, частично расположенный в корпусе и находящийся в механическом и/или физическом контакте с вибратором (11). Предложенное устройство характеризуется тем,что передатчик (19) механической вибрации выполнен в виде молотка, препятствующего передаче механических колебаний с частотой ниже нижнего порогового значения 50 Гц к телу человека, при этом часть передатчика (19) механической вибрации, которая непосредственно соприкасается с телом человека, выполнена в виде элемента, совершающего колебания с частотой,не превышающей 1500 Гц, причем механический вибратор (11) вырабатывает колебания в виде серии по меньшей мере из 10 циклов увеличения частоты от нижнего порогового значения в 50 Гц до верхнего порогового значения в 1500 Гц и уменьшения частоты от верхнего порогового значения до нижнего порогового значения, причем исполнение всей указанной серии совершается за период величиной 30 с, при этом вибрационное устройство выполнено в виде блока длиной 50-100 мм и шириной 15-35 мм, причем вибрационное устройство содержит выключатель (20), чувствительный к пространственному положению, который гарантирует работу устройства при условии, если его держать в правильном положении, и также содержит акустический излучатель (21), указывающий правильное положение работы устройства. Предложенное устройство пригодно для лечения и диагностики заболеваний нижних и верхних дыхательных путей, обследования легочного кровообращения и, соответственно, например, таких заболеваний, как ринитов, риносинуситов различного происхождения, заложенности носа, простуды, гриппа, бронхита, сужения бронхов,астмы и хронической обструктивной болезни легких. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к вибрационному устройству для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, в особенности для очистки параназальных синусов с целью лечения респираторных заболеваний. Устройство содержит корпус; вибратор, помещенный в указанный корпус; блок питания,соединенный с вибратором; элемент передачи колебаний, имеющий механический/физический контакт с вибратором и частично размещенный в корпусе. Предлагаемое устройство пригодно для лечения заболеваний верхних и нижних дыхательных путей, обследования легочного кровообращения и, соответственно, например, таких заболеваний, как риниты, риносинуситы различного происхождения, заложенности носа, простуда, грипп, бронхит, сужение бронхов и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Предшествующий уровень техники Череп живого существа, например череп человека, содержит несколько заполненных воздухом полостей, так называемых параназальных синусов, сообщающихся с полостью носа. Самый крупный из параназальных синусов - это так называемая гайморова пазуха или лицевая полость, объем которой у взрослого человека составляет 4-35 см 3, в среднем 12 см 3. Параназальные синусы связаны с полостью носа через небольшие отверстия диаметром 1-3 мм. Поскольку слизистая оболочка, выстилающая синусы, представляет собой единое целое со слизистой оболочкой носовой полости, заболевания полости носа и синусов обычно возникают коррелированно друг с другом в виде риносинусита. Риносинусит имеет несколько форм. Наиболее часто встречающаяся форма это банальная простуда,означающая воспаление, вызванное слабой инфекцией в верхних дыхательных путях. Риносинусит аллергического происхождения, вызванный посторонними веществами, главным образом пыльцой растений, и приводящий к воспалению, также встречается часто. Так называемый "медикаментозный ринит" развивается из-за постоянного местного применения в течение более 7-10 дней носовых сосудосуживающих препаратов. Гигиеническое состояние дыхательных путей - в основном функция мукоцилиарного транспорта,играет решающую роль в развитии респираторных заболеваний. Мукоцилиарный транспорт осуществляется за счет одностороннего подхлестывающего действия ресничек слизистой оболочки. На активность транспорта влияет движение ресничек и вязкостно-упругие свойства материала слизистой. Вентиляция синусов одинаково важна в отношении развития респираторных заболеваний: заблокированные или плохо вентилируемые синусы будут подвержены воспалениям. Хорошо известный способ проверки состояния вентиляции синусов связан с измерением количества газа окиси азота (NO), выдыхаемого через нос. Окись азота это вещество, которое продуцирует человеческий организм и которое выполняет защитную функцию. Лечение ринита и заболеваний верхних дыхательных путей обычно довольно простая задача. Пациент нуждается в покое и возмещении жидкости, а также для смягчения симптомов - в лекарствах, например обезболивающих и жаропонижающих, кроме того, в антигистаминных препаратах, витаминах, в разжижающих слизь и отхаркивающих средствах. Что касается ринита, вызванного патогенными факторами, то для вирусов адекватного эффективного лечения не существует. Для предотвращения и лечения бактериальных инфекций используют антибиотики. Если ринит не поддается действию лекарств, то он может распространиться на синусы. Из заболеваний нижних дыхательных путей при лечении астмы и ХОБЛ используются медикаментозные средства, но внезапные временные приступы астмы и ХОБЛ нельзя эффективно предотвратить медикаментами, поскольку такие события обычно вызываются веществами, которые поступают в организм человека внезапно вместе с воздухом. Поэтому является оправданным применение лечения, которое может быстро усиливать механизм самоочищения в системе нижних дыхательных путей, если возникает необходимость. В заявке США 2003/0172939 раскрыт способ и устройство, которое может быть осуществлено для устранения заложенности внутренних придаточных пазух посредством вибрации. С этой целью предлагаемое устройство содержит ручку, в которой размещен источник питания и вибратор, который соединен с внешним элементом передачи вибрации, причем указанный элемент передачи следует прикладывать к намеченной поверхности тела, чтобы осуществить передачу вибрации сквозь поверхность тела к твердым тканям. В частности, отличием указанного способа и соответствующего устройства является то, что оно предназначено для механического уменьшения или устранения заложенности за счет передачи механических колебаний и уменьшения или устранения боли в ухе, причем конструкция элемента передачи вибрации выполнена так, что пользователь может зажимать его парой противоположных зубов, в этом случае согласно документу устройство способно уменьшать зубную боль. Устройство достигает эффекта за счет создания вибрации инфразвуковой частоты, т.е. частоты, находящейся ниже диапазона слышимости человеческого уха. В документе не содержится упоминания о возможности высвобождения NO за счет вибрации и, следовательно, в нем также не содержится и никаких конкретных решений или предложений по такому эффекту. В заявке США 2008/0195001 описаны устройство и способ для ослабления боли в пазухах, причем данное устройство снова осуществлено как устройство, передающее колебания человеческому организму. Чтобы устройство можно было применять и в лежачем положении, оно имеет особую криволиней-1 022211 ную форму, а элемент передачи вибрации, который передает вибрацию поверхности тела, расположен под углом к продольной оси устройства. Такая конструкция также предназначена для механического разжижения и удаления скоплений и устранения заложенности, но в документе не упоминается о частоте вибрации, которая используется. Основной недостаток такой конструкции такой же, что и у ранее упомянутого устройства, и состоит в том, что оно предназначено для прекращения образования скоплений и устранения заложенности, а также неприятных ощущений в целом, за счет механического воздействия. Хорошо известно, что у здорового человека концентрация NO в синусах исключительно высока: она может достигать 20 ppm (долей на миллион молекул). Поэтому вероятно, что высокая концентрацияNO в синусах может также играть некоторую защитную роль. Стремление увеличить концентрацию NO в назальном воздухе опирается на такое предположение. Поскольку истечение NO из синусов в направлении носовой полости затруднено, изобретают всевозможные технические решения, чтобы увеличить концентрацию NO в назальном воздухе. Установлено (см. международную заявку 03/063703), что воздушная струя, в которой возбуждены колебания, существенно увеличивает количество NO в назальном воздухе, поскольку на частоте резонанса синусов усиливается газообмен между синусом и носовой полостью. Согласно заявке 03/063703 имеется возможность увеличивать количество NO в основной новой полости при помощи колеблющейся воздушной струи или при помощи устройств, которые генерируют такую воздушную струю. Колеблющуюся воздушную струю можно создать, если производить гудение с закрытым ртом, т.е. при назальной фонации звуков "м" и "н", или за счет внешнего источника звука. Такие устройства могут использоваться для человека в диагностических целях. Однако сильное гудение довольно утомительно, а гудение при вдыхании через нос и выдыхании через нос струи воздуха, в которой создана вибрация при помощи внешнего устройства, невозможно реализовать, если распухшая слизистая оболочка носа уже препятствует течению воздуха через нос. Поэтому для большинства пациентов клинически невозможно проводить вентиляцию синусов применением колеблющейся воздушной струи. В международной публикации WO 03/013653 раскрыта другая возможность лечения ринитов. Это применение светового пучка, направленного в носовую полость, другими словами - ринофототерапия. Аналогичные решения также описаны, например, в заявке США 2006/0271024. Ринотерапия также имеет недостаток - ее нельзя использовать при заложенном носе. Сущность изобретения Одной из основных проблем при лечении ринитов и риносинуситов является низкая склонность пациентов к сотрудничеству с врачом - пациенты считают данное заболевание неприятным, но не опасным. Пациенты прекращают лечение при ослаблении симптомов, а при возврате симптомов то же самое лечение, естественно, уже менее эффективно или вообще не имеет эффекта. Поэтому имеется существенная необходимость в таких простых и эффективных методах лечения, которые пациент может применять параллельно со своей повседневной рутинной деятельностью. Параметры вибрации для гайморовых и лобных пазух можно соответственно описать известными математическими формулами, уравнением Гельмгольца, где резонансная частота является функцией объема пазухи, диаметра, измеренного в месте соустья пазухи с полостью носа и длины соустья при постоянной скорости распространения колебаний. В процессе измерений по способу, описанному в вышеупомянутой международной публикации WO 03/063703, установлено, что более высокий уровень концентрации NO в носовой полости имеет терапевтический эффект при заболеваниях верхних и нижних дыхательных путей. В то же самое время применение колеблющейся воздушной струи не эффективно при лечении таких заболеваний, поскольку при значительной или полной заложенности носа рассматриваемые способы неприменимы, и, кроме того, имеет место значительный индивидуальный разброс терапевтического эффекта. Следовательно, чтобы лечить пациентов, необходимы способ или устройство,пригодные для увеличения количества NO и запуска терапевтического воздействия в верхних и нижних дыхательных путях, соответственно также и в случае заложенности носа. Как изложено в заявке США 2008/0200848, терапевтическим эффектом обладает вибрация, возбуждаемая на лице, вблизи придаточных пазух. Однако вибратор, описанный в заявке 2008/0200848, вызывает зубную боль у значительной части пациентов, поскольку вибрация, созданная вблизи гайморовой пазухи, распространяется к корням моляров верхних зубов. Хотя есть возможность уменьшить мощность вибратора, прикладываемого к верхнечелюстной кости или вблизи ее, однако количество NO, вентилируемое из гайморовой пазухи в основную носовую полость, а, следовательно, и терапевтический эффект,достигаемый в носовой полости, будет также снижен. Следовательно, требуется такое устройство, создающее вибрацию, которое будет передавать энергию вибрации исключительно к вершине гайморовой пазухи и чтобы колебания не распространялись к нижней стенке гайморовой пазухи и/или к корням зубов, которые находятся близко под ней. Ввиду сложности строения человеческого черепа создание устройства возбуждения вибрации такого типа требует тщательного экспериментального анализа, поскольку фактическое поведение механических колебаний на пространственных поверхностях сложной формы со швами нельзя смоделировать заранее. Эксперименты показывают, что колебания, передаваемые от костей черепа перпендикулярно продольному сечению носа, выше скуловой кости, могут увеличивать количество NO в носовой полости, не причиняя зубной боли. Колебания, возбуждаемые в скуловой кости, испытывают частичное отражение при прохождении через три отростка скуловой кости, а также в месте соединения скуловой и верхнечелюстной костей и частично проникают в челюстные и лобные кости, а также в сосцевидный участок височной кости, где испытывают отражение во множестве направлений, рассеиваются и существенно ослабляются. Волны колебаний, разделенные на три направления, снова собираются вместе в области так называемого остеомеатального комплекса на боковой стороне общей носовой полости. Вершина гайморовой пазухи расположена в скуловой кости. Хотя более 90% объема гайморовой пазухи находится в скуловой кости, колебания скуловой кости, которые достигают вершины гайморовой пазухи, сами по себе способны эвакуировать в носовую полость весь объем NO, который накопился в гайморовой пазухе. Однако при касании скуловой кости частью устройства, которое описано в заявке США 2008/0200848 и которое приводят в контакт с лицом пациента, не установлено никакого увеличения концентрации NO в назальном воздухе. Предположительно частота колебаний, формируемых устройством,не отвечает резонансной частоте гайморовой пазухи, и, следовательно, не происходит увеличения газообмена между гайморовой пазухой и полостью носа. Общеизвестно, что объем и резонансная частота гайморовой пазухи в первую очередь сильно отличаются от пациента к пациенту, и, кроме того, указанные параметры у каждого человека постоянно меняются во времени. Изменения во времени у конкретного индивидуума объясняются так называемым носовым циклом. В течение носового цикла внутреннее сечение носовых ходов периодически изменяется, главным образом, за счет набухания слизистой оболочки. Изменения толщины слизистой оболочки влияют как на сечение, так и на длину соустий гайморовых пазух. Резонансные параметры постоянно изменяются под влиянием результирующего сужения просвета и одновременного увеличения длины соустий, вызванных набуханием слизистой оболочки, и поэтому они трудно поддаются расчету. Следовательно, необходимо такое устройство возбуждения вибрации, частоту которого можно изменять в заданном интервале путем ручного управления на протяжении одного лечебного цикла, так чтобы несколько раз достигалось равенство частоты возбуждаемых колебаний фактической резонансной частоте синусов. Однако соответствующая заявке США 2008/0200848 механическая конструкция содержит в механической цепи несколько инертных масс, приводимых в движение, которые вызывают сильный шум при быстром изменении частоты, а импульсы силы приводят к быстрому износу точек подвеса механических масс. Поскольку частота резонанса Гельмгольца параназальных синусов может отличаться от человека к человеку и поскольку резонансная частота параназальных синусов конкретного индивидуума непрерывно изменяется с течением носового цикла, необходимо разработать устройство возбуждения вибрации терапевтического назначения, которое будет сканировать возможные резонансные частоты, типичные для параназальных синусов человека, и которое будет пригодно для увеличения количества NO в назальном воздухе, и лечения респираторных заболеваний человека, чтобы при этом колебания, создаваемые таким устройством, не распространялись на верхние зубы и не вызывали зубной боли. Техническое решение Таким образом, необходимо иметь механический вибратор, который обладает возможностью быстрого изменения частоты в требуемом интервале частот в обоих направлениях и детали которого не подвержены значительному фрикционному износу. Известные в технике устройства возбуждения вибрации обычно содержат источник питания, выключатель и другие узлы, способствующие их применению, которые представляют собой закрепленные компоненты, совершающие колебания. Однако вибрация многоэлементных систем создает больше шума. Высокочастотный шум может достигать корней верхних зубов, в то время как низкочастотный шум способен вызывать повреждение глазного яблока. Поэтому необходимо такое устройство, которое не будет передавать в организм человека никакого потенциально опасного шума. Для снижения шума можно использовать, например, конструкции с внутренним и внешним демпфированием вибрации. Внутреннее демпфирование шума можно получить путем включения в конструкцию виброгасящих материалов или путем плотной механической сборки различных частей, совершающих колебания. Использование материалов для внутреннего гашения вибрации ограничено ростом размера устройства. С другой стороны, плотная сборка внутренних узлов осложняет замену источников питания. Установлено, что из устройств возбуждения вибрации, выполненных в различных технических формах, для лечения заболеваний верхних и нижних дыхательных путей подходят соответственно только те их варианты, которые при контакте с лицом пациента не передают на кости лицевого черепа колебания частотой более 1500 Гц и у которых частота колебаний при циклическом режиме работы изменяется от минимального до максимального значения по меньшей мере десять раз за 30 с. Данные и другие задачи изобретения решаются посредством вибрационного устройства, в частности, для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, соответствующего п.1 формулы изобретения. Некоторые дополнительные уточнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Перечень чертежей Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает фрагмент лица человека, на котором отмечены те части лица, на которые воздействует соответствующее изобретению устройство; фиг. 2 А, 2B изображают структуры, окружающие гайморову пазуху, на которые воздействует предлагаемое в изобретении устройство; фиг. 3 представляет собой возможную блок-схему устройства возбуждения вибрации; фиг. 4 представляет собой эскиз возможного варианта осуществления устройства, соответствующего изобретению; фиг. 5 изображает возможный цикл изменения частоты вибрации, формируемый устройством возбуждения вибрации; фиг. 6 А, 6B изображают другие возможные циклы изменения частоты вибрации, формируемые устройством возбуждения вибрации; фиг. 7 и 8 изображают эффект лечения соответствующим изобретению устройством при различных частотах вибрации; фиг. 9 и 10 изображают репрезентативные результаты исследования методом акустической ринометрии соответственно у мужчин и женщин; фиг. 11 изображает изменения резонансной частоты гайморовой пазухи, вызванные носовым циклом у мужчин и женщин; фиг. 12 изображает график изменения частоты вибрации для возможного варианта осуществления устройства, соответствующего настоящему изобретению; фиг. 13 А и 13 В изображают спектры вибрации для возможного варианта осуществления устройства, соответствующего настоящему изобретению, когда обеспечивается максимальный сигнал оксида азота, соответственно для мужчин и женщин; и фиг. 14 схематически, в виде блок-схемы изображает возможный способ работы устройства, соответствующего настоящему изобретению. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Фиг. 1 в целом изображает часть лица человека, на котором обозначены области, которых касается настоящее изобретение. На фигуре изображена лобная пазуха 1, гайморова пазуха 2 и линия слезного протока 3. Вибрация, распространяясь по линии слезного протока 3 вниз в верхнечелюстную кость, достигает верхних зубов и вызывает зубную боль. Фиг. 2 А в укрупненном виде изображает скуловую кость 4, причем стрелка 5 показывает направление распространения возбуждаемых колебаний. Фиг. 2B изображает гайморову пазуху 2, остеомеатальный комплекс 6 (место расположения отверстия, ведущего в носовую полость) и положение верхних зубов 7. Направление, в котором должна происходить передача колебаний к скуловой кости 4, снова отмечено стрелкой 5. На фиг. 3 показан возможный вариант осуществления соответствующего изобретению вибрационного устройства на уровне блок-схемы. Следует отметить, что, исходя из функции, конкретная структура каждого блока должна быть понятной для специалистов в данной области. Вибратор, известный из прежних конструкций, согласно изобретению связан с управляющим устройством нового типа. В представленном примере функциональный генератор, вырабатывающий периодический сигнал, представляет собой генератор пилообразного напряжения (хотя это может быть напряжение какой-то другой формы),выполненный на микропроцессоре 8, в качестве которого может использоваться микропроцессор типаAtmel ATtiny 261, работающий в режиме стандартного подключения. Генератор пилообразного напряжения включается выключателем 9, который в данном случае выполнен в виде кнопки, которая размещена в корпусе устройства, соответствующего настоящему изобретению, так чтобы было обеспечено удобное ручное управление (на чертеже кнопка отдельно не показана). Микропроцессор 8 формирует напряжение, подводимое к электродвигателю 11, а за счет этого и частоту вибрации, измеряемую датчиком 10. Электродвигатель 11, который, по существу, составляет основную часть вибратора, в данном примере представляет собой высокооборотный двигатель, например, типа Penny серии 1202 илиFaulhaber серии 0206, однако при соответствующем задании параметров может быть использован любой электродвигатель 11, стандартный для таких устройств. Кроме того, генератор пилообразного напряжения микропроцессора 8 соединен со ступенью 12 включения и выдержки времени, предназначенной частично для соединения источника 13 питания устройства с генератором пилообразного напряжения и частично, как вариант, для обеспечения 30-секундного лечебного цикла, который согласно исследованиям является идеальным и необходимым. Датчик 10 вибрации посредством одного или нескольких электрических преобразователей контролирует частоту и амплитуду возбуждаемых колебаний и обеспечивает обратную связь, которая оказывает влияние на формирование колебаний с определенной номинальной частотой и амплитудой посредством гене-4 022211 ратора пилообразного напряжения. Ступень 12 соединена с выключателем 20, чувствительным к пространственному положению устройства, роль которого будет рассмотрена ниже. Предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению вибрационного устройства содержит микропроцессор 8, который можно перепрограммировать при помощи внешнего компьютера на несколько режимов работы и запускать из памяти оптимальные режимы сканирования по частотам. В силу этого устройство можно эффективно использовать с несколькими типами групп пациентов. Чтобы гарантировать оптимальный эффект, в предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрена возможность встраивать датчик частоты вращения или вибрации в ту часть устройства,которая находится в контакте с телом человека и которая тогда известным образом обеспечивает сигнал обратной связи в микропроцессор 8 и поддерживает рабочие параметры в требуемых пределах. Фиг. 4 представляет собой эскиз возможной физической реализации устройства, соответствующего изобретению, в которое всегда могут быть внесены изменения в соответствии с областью применения,требованиями и возможностями. Чтобы устройство можно было держать в руке, корпус 16 в виде стержня, расположенного в специальном кожухе 15, содержит источник 17 питания, который может представлять собой батарею, аккумулятор или другой источник электрического тока, если используется электрический вибратор. Устройство управления вибрацией содержит ступень 12 включения и выдержки времени, микропроцессор 8 с генератором пилообразного напряжения и датчик 10 вибрации. За указанными устройствами следует вибратор, который содержит электродвигатель 11 с эксцентриком 18, который выполнен в виде единой детали с осью или в виде колеса с установленным на нем клином, при этом эксцентрик передает колебания далее через передатчик 19 вибрации (молоток), который выступает с боковой стороны корпуса 16 устройства, и показан символически. Выключатель 20, чувствительный к пространственному положению устройства, гарантирует работу устройства при условии, если его держать в правильном положении, которое указано акустическим излучателем 21. Конструктивно, все устройство может быть выполнено в виде блока длиной 50-100 мм и шириной 15-35 мм (или диаметром, если используется цилиндрический корпус), который может быть закреплен даже на кольце для ключей, в готовности к применению в любое время. Согласно изобретению, чтобы избежать зубной боли, передатчик вибрации, предусмотренный для контакта с телом пациента, частично оснащен материалом, гасящим вибрацию (элемент 22 демпфирования вибрации). Кроме того, благодаря конструкции устройство можно держать естественным хватом,причем так, что колебания, возбуждаемые устройством, не распространяются вниз в направлении зубов,а разделяются и направляются вдоль трех отростков скуловой кости 4, и достигают верхних зубов значительно ослабленными. Что касается технической конструкции, то устройство содержит максимум один вибратор, который состоит не более чем из двух независимых механических компонентов (пьезокерамического вибратора,эксцентрика 18 в виде колеса или колеса с клином или механического элемента, приводимого в движение электромагнитом); кроме того, устройство содержит по меньшей мере один эластичный или упругий внутренний элемент демпфирования вибрации (например, пружину, поджимающую источник 17 питания) и по меньшей мере один упругий внешний элемент 22 демпфирования вибрации, который входит в соприкосновение с лицом пациента, приятен для кожи и легко очищается. В число хорошо известных,приятных для кожи виброгасящих материалов входят полиуретановые вспененные резины без ПВХ, но такие материалы трудно чистить, поскольку влаге требуется большое время, чтобы проникнуть внутрь пены при чистке. Существуют также приятные для кожи виброгасящие материалы в виде силиконовой резины с водонепроницаемой поверхностью, однако данные материалы в меньшей степени гасят низкочастотные колебания. Простейшее устройство возбуждения вибрации представляет собой эксцентриковое колесо, установленное на вращающейся оси, вращение которой обеспечивается магнитным полем или какой-либо механической силой, действующей на ось. Вращение эксцентрикового колеса вызывает вибрацию оси электродвигателя 11, которая передается на точки крепления оси, корпус 16 электродвигателя 11, а затем на кожух 15 электродвигателя 11, на котором установлен передатчик 19 вибрации, передающий вибрацию телу пациента. Передатчик 19 вибрации расположен перпендикулярно оси электродвигателя 11 или максимально под углом 45 к оси электродвигателя. Волны колебаний, которые разошлись на три направления в скуловой кости 4, снова сходятся на латеральной стенке общей носовой полости, в области так называемого остеомеатального комплекса 6, и, следовательно, колебания, возбужденные устройством, в основном достигают вершины гайморовой пазухи 2. Колебания, проникающие в верхнечелюстную кость, достигают верхних зубов, лишь пройдя расстояние, которое в сотни раз больше, причем в рассеянном и ослабленном виде, и, следовательно, не вызывают зубной боли. На фиг. 5 представлен пример перестройки частоты колебаний, создаваемой генератором пилообразного напряжения микропроцессора 8. В представленном случае генератор пилообразного напряжения создает периодические участки линейно изменяющейся частоты, которые соответственно несколько раз сканируют частотный интервал от 50 до 1500 Гц, при этом один цикл вибрации занимает около 1 с. Как уже говорилось, продолжительность полного лечебного цикла не превышает 30 с; это обеспечивается ступенью 12 включения и выдержки времени. На фиг. 6 А и 6B показаны графики, аналогичные фиг. 5, но в данном случае продолжительность цикла вибрации гораздо короче чем 1 с. Изменение частоты, изображенное на фиг. 6 А, получено за счет тока чередующейся полярности, показанного на фиг. 6B, что на практике означает вибрацию, получаемую при вращении двигателя в противоположных направлениях, при этом амплитуды колебаний при вращении в противоположных направлениях одинаковы. Смена полярности приводит к резкой остановке электродвигателя, создающего вибрацию, и поэтому отдельные участки изменения частоты становятся короче по времени, а общий лечебный цикл не превышает 30 с. На фиг. 7 и 8 показан эффект лечения при помощи вибрационного устройства, соответствующего настоящему изобретению, при различных параметрах вибрации. Фиг. 7 показывает уровень концентрации окиси азота NO, высвобожденной в носовую полость, при различных параметрах вибрации. Наибольший уровень NO получен, когда устройство применяли в сканирующем режиме. Из фиг. 8 видно,что выведение NO из синусов увеличивает активность мукоцилиарного транспорта в носу, на что указывает сокращение времени мукоцилиарного транспорта (сахариновый тест). Наибольшие изменения происходят, если устройство используется в сканирующем режиме. Кроме того, как показано на фиг. 7 и 8, степень эффекта, достигаемого соответственно у мужчин и у женщин, различна. Это объясняется тем фактом, что степень влияния носового цикла на резонансную частоту параназальных синусов различается у мужчин и женщин. На фиг. 9 и 10 показаны результаты экспериментальных измерений, которые демонстрируют непрерывное и специфичное к полу изменение внутренних параметров носа в течение носового цикла, которые можно получить, например, посредством акустической ринометрии. В течение носового цикла при уменьшении набухания слизистой оболочки носа (спаде отека) участок входа (устья) в параназальные синусы носовой полости расширяется и, следовательно, резонансная частота синусов увеличивается. Фиг. 9 изображает репрезентативную картину акустической ринометрии для взрослого человека мужского пола, при которой объем увеличился до 6 см 3. Фиг. 10 изображает идентичное измерение для взрослой женщины, при котором изменение оказалось больше обычного и прибор не смог зарегистрировать дальнейшее увеличение. Записи производились с интервалом 1 мин. Точка Р, указанная стрелкой, представляет устье гайморовой пазухи 2, соответственно с левой и правой стороны. Когда в процессе носового цикла устье расширяется, кривые измерений над стрелкой показывают увеличенное поперечное сечение носа, поскольку также происходит отражение ультразвука от синусов (J. Appl. Physiol. 99:616-623, 2005). Другая причина того, что изменения резонансной частоты в ходе носового цикла различаются для мужчин и женщин, заключается в том, что средние величины объема синуса также отличаются друг от друга: у женщин объем синуса меньше, и, следовательно, при открытых синусах резонансная частота выше. В случае закрытых или частично закрытых синусов разница между мужчинами и женщинами незначительна. Это можно видеть на фиг. 11, где показаны изменения в ходе носового цикла резонансной частоты гайморовой пазухи 2 у мужчин (первый ряд) и женщин (задний ряд). У мужчин резонансная частота изменяется в интервале 9-164 Гц. В результате лечения при помощи соответствующего изобретению устройства синус открывается и резонансная частота открытых синусов оказывается в интервале 132-164 Гц, в среднем составляя 144 Гц (n=5). У женщин резонансная частота изменяется в интервале 9348 Гц, а в результате лечения указанным устройством синус открывается, а резонансная частота открытого синуса оказывается в интервале 111-348 Гц, в среднем составляя 227 Гц (n=5). Вентиляция синусов, заполненных окисью азота (NO), и одновременно измеряемое в носовой полости количество NO будут достигать максимума, когда вибраторы будут работать на фактической типичной резонансной частоте параназального синуса. Поэтому устройство, предназначенное для осуществления вентиляции гайморовой пазухи 2 и для лечения различных заболеваний посредством увеличения уровня концентрации NO в носовой полости, должно быть способно работать в особых режимах частотного сканирования для мужчин, женщин, детей и соответственно иных подгрупп пациентов (азиатского,африканского или европейского типа). На фиг. 12 на репрезентативном примере показаны частоты вибрации для возможного варианта осуществления настоящего изобретения. Вибрация в первом режиме 12 А будет открывать и вентилировать гайморову пазуху 2 мужчины европейского типа, в то время как вибрация во втором режиме 12 В будет открывать и вентилировать гайморову пазуху 2 женщины европейского типа. Дополнительно к режимам 12 А и 12 В вибрации, которые показаны только для примера,могут также быть обеспечены и другие режимы, например для детей. Во время процедуры лечения представленные режимы вибрации можно повторять и комбинировать в некотором порядке, выбранном по своему усмотрению, который обеспечит эффективное использование устройства для пациентов разного пола, возраста и т.п. Специалистам в данной области должно быть очевидно, что рассматриваемое устройство можно сконструировать как прибор, способный возбуждать только один тип вибрации и предназначенный для использования в определенной целевой группе. Хотя теоретические значения резонансных частот открытых синусов могут быть рассчитаны по математическим формулам, на практике измерения анатомических параметров столь неточны, что расчетные и эффективные значения резонансных частот значительно различаются и, к тому же, подвержены постоянному изменению вследствие носового цикла. С терапевтической точки зрения эффективная резонансная частота или полоса резонансных частот должна быть той, при которой из синусов выводится максимум NO. На фиг. 13 А и 13 В показан спектр колебаний для возможного варианта осуществления настоящего изобретения, который обеспечивает максимум сигнала концентрации NO, соответственно, у мужчин и женщин. В случае мужчин измеренная резонансная частота ниже, чем частота, рассчитанная по формуле,в то время как для женщин резонансная частота, установленная измерениями, выше, чем соответствующая расчетная величина. Измерения концентрации NO в носовой полости с разрешением 5 ppb (долей на миллиард молекул) показывают, что вместо средней резонансной частоты 144 Гц, рассчитанной для мужчин между минимальным значением 130 Гц и максимальным значением 164 Гц, в реальности оптимальной является вибрация с частотой 120 Гц, в то время как для женщин вместо средней резонансной частоты 227 Гц, рассчитанной между минимальным значением 111 Гц и максимальным значением 348 Гц, в реальности вибрация с частотой 380 Гц обеспечивает максимальное увеличение концентрацииNO в носовой полости в случае открытых синусов. Аналогичное расхождение обнаружено и в отношении сокращения времени мукоцилиарного транспорта. Причиной данных расхождений может быть то,что расчетное значение резонансной частоты на самом деле может быть получено только для индивидуальных синусов, например для наибольшей по объему гайморовой пазухи, в то время как на практике колебания распространяются во все параназальные синусы, и по изменению концентрации NO определяем реальную результирующую резонансную частоту, которая относится к каждому параназальному синусу, в котором содержится NO. Протокол требований к устройству, соответствующему настоящему изобретению, должен также учитывать то, что под влиянием вибрации закрытые или частично закрытые гайморовы пазухи 2, обладающие низкой резонансной частотой (9-46 Гц), могут открыться, в силу чего результирующая резонансная частота резко и значительно увеличится (111-348 Гц), особенно у женщин. Поэтому согласно изобретению лечение всегда следует проводить в определенном интервале частот, в сканирующем режиме. Применение низкочастотной вибрации (0-111 Гц) предпочтительно только до тех пор, пока закрытые синусы не откроются под действием лечения. После этого воздействие вибрации следует сохранять далее на более высокой резонансной частоте открытых синусов, чтобы способствовать максимальному увеличению концентрации NO в назальном воздухе. Чтобы увеличить эффективность, предпочтительно частоту вибрации на короткое время поднять выше ожидаемой резонансной частоты, чтобы также осуществить вентиляцию параназальных синусов, которые имеют объем ниже среднего. В то же самое время следует демпфировать сопутствующий высокочастотный шум, чтобы избежать всяческих отрицательных влияний. Работа вибрационного устройства, соответствующее изобретению и на возможном примере описанное выше, показана на фиг. 14 в виде алгоритма, который (вдобавок к уникальному сканирующему режиму работы) подчеркивает еще два отличительных признака устройства, в силу которых пользоваться устройством можно только при надлежащем его положении и надлежащих параметрах, т.е. устройство отличается наличием контроля вертикального положения и периода использования/циклов. После каждого цикла вибрации следует вводить паузу (0,1-3,0 мс, см. фиг. 12) в какой-то мере для того, чтобы обеспечить частичное пополнение синусов окисью азота NO, а с другой стороны - потому,что возобновляющийся цикл вибрации в интервале своих низких частот способствует открытию частично закрытых синусов, которые полностью еще не открылись во время предыдущего цикла вибрации. Общий лечебный цикл длительностью 20-30 с составлен из циклов вибрации, повторенных несколько раз. Между лечебными циклами следует делать 4-5 мин перерывы, чтобы дать возможность параназальным синусам полностью наполниться газом NO. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления предлагаемое устройство выполнено с возможностью работы в течение определенного времени только после включения, затем устройство автоматически прекращает работу и его нельзя снова включить в течение следующих 4 мин, потому что ступень 12 включения и выдержки времени (фиг. 3) блокирует включение. Вышеприведенные примеры демонстрируют, что устройство, действующее в соответствии с расчетной резонансной частотой индивидуальных параназальных синусов, не подходит для вентиляции биологически активного газа NO из параназальных синусов, поскольку эта расчетная резонансная частота и резонансная частота, измеренная при изменении концентрации NO в назальном воздухе, не одинаковы в силу нескольких факторов. То есть, надлежащую частоту вибрации устройств, используемых в терапевтических целях и пригодных для увеличения концентрации NO в назальном воздухе, нельзя определить заранее с достаточной точностью, и, кроме того, несомненно, что применение постоянной частоты вибрации не будет подходить для каждого индивидуума. Может существовать несколько видов временных циклов оптимальных режимов вибрации, из которых только экспериментальным путем может быть определен предпочтительный протокол для данной группы пациентов. Устройство приводят в контакт с лицом в области скуловой кости 4 таким образом, чтобы та часть устройства, где находится источник питания, была сверху, что, например, указано выступающей стрелкой на внешнем кожухе устройства. В одном предпочтительном варианте осуществления устройство содержит внутренний выключатель 20, чувствительный к пространственному положению устройства,-7 022211 который дает возможность включить устройство только в правильном, близком к вертикальному, положении. В указанном положении, близком к вертикальному, колебания, передаваемые на скуловую кость,будут в основном распространяться в направлении зоны остеомеатального комплекса 6 гайморовой пазухи 2. Если предпринять попытку направить колебания вниз, то устройство, удерживаемое правильным образом (стрелкой вверх):i) в силу своего размера ляжет на височную или лобную кость и его не удастся развернуть в направлении глазного яблока (внутрь и вверх) либоii) внутренний выключатель 20, чувствительный к пространственному положению устройства, заблокирует его работу. В силу этого направление распространения колебаний, передаваемых устройством на кости черепа,не может быть таким, чтобы колебания напрямую распространялись в направлении корней верхних зубов. Если бы потребитель стал использовать устройство на носовой или лобной кости, то снова оказалось бы невозможным наклонить правильно удерживаемое устройство так, чтобы колебания распространялись вниз в направлении зубов 7, поскольку невозможно запустить устройство, если его держат под неправильным углом. Следовательно, применение устройства возбуждения вибрации в соответствии с инструкцией не будет приводить к зубной боли, поскольку эксплуатация устройства возможна только в правильном положении, показанном на чертеже. Возможная механическая и, если требуется, электронная конструкция соответствующего изобретению устройства должна быть очевидна для специалистов в данной области и проста в реализации. Возможные технические решения описаны по одному и в различных сочетаниях подробно в заявках США 2008/0200848, 2008/0195001 и соответственно 2003/0172939, содержание которых в отношении практической реализации устройства можно в полной мере рассматривать как ссылочный материал. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вибрационное устройство для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, содержащее корпус (16); механический вибратор (11), установленный в указанном корпусе; источник питания, связанный с механическим вибратором (11); передатчик (19) механической вибрации, частично расположенный в корпусе и находящийся в механическом и/или физическом контакте с вибратором (11),отличающееся тем, что передатчик (19) механической вибрации выполнен в виде молотка, препятствующего передаче механических колебаний с частотой ниже нижнего порогового значения 50 Гц к телу человека,при этом часть передатчика (19) механической вибрации, которая непосредственно соприкасается с телом человека, выполнена в виде элемента, совершающего колебания с частотой, не превышающей 1500 Гц,причем механический вибратор (11) вырабатывает колебания в виде серии по меньшей мере из 10 циклов увеличения частоты от нижнего порогового значения в 50 Гц до верхнего порогового значения в 1500 Гц и уменьшения частоты от верхнего порогового значения до нижнего порогового значения, причем исполнение всей указанной серии совершается за период величиной 30 с,при этом вибрационное устройство выполнено в виде блока длиной 50-100 мм и шириной 15-35 мм,причем вибрационное устройство содержит выключатель (20), чувствительный к пространственному положению, который гарантирует работу устройства при условии, если его держать в правильном положении,а также устройство содержит акустический излучатель (21), указывающий правильное положение работы устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибратор (11) связан с управляющим устройством, которое определяет частоту вибрации. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вибратор (11) содержит средства электрического привода, а связанное с приводом управляющее устройство содержит генератор пилообразного напряжения,питающий средства привода во время циклов изменения частоты. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с чередующейся полярностью. 5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с прерывающимся выходным сигналом. 6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что генератор пилообразного напряжения представляет собой генератор пилообразного напряжения с асимметричной амплитудой и чередующейся полярностью. 7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что управляющее устройство содержит ступень выдержки времени, допускающую работу вибратора (11) в течение 30 с. 8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один упругий внешний элемент (22) демпфирования вибрации, который предназначен для контакта с лицом человека, не раздражает кожу и поддается очистке. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что внешний элемент (22) демпфирования вибрации расположен на той поверхности передатчика (19) вибрации, которая предназначена для контакта с лицом человека. 10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один упругий внутренний элемент (22) демпфирования вибрации, расположенный между элементом вибратора (11) и корпусом (16).
МПК / Метки
МПК: A61H 7/00, A61H 23/02, B60B 1/02
Метки: устройство, заболеваний, вибрационное, верхних, путей, лечения, дыхательных
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/14-22211-vibracionnoe-ustrojjstvo-dlya-lecheniya-zabolevanijj-verhnih-dyhatelnyh-putejj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Вибрационное устройство для лечения заболеваний верхних дыхательных путей</a>
Предыдущий патент: Дигидроэторфины и их получение
Следующий патент: Короткоцепочечные пептиды в качестве агониста рецептора паратиреоидного гормона (pth)
Случайный патент: Способ регенерирования катализатора гидрирования