Устройство для свч-терапии

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для СВЧ-терапии и диагностики. Цель изобретения - снижение травматичности за счет обеспечения контроля и автоматического регулирования температуры облучаемого участка тела пациента в широком интервале изменений уровня СВЧ мощности. Устройство для СВЧ-терапии содержит коаксиальный резонатор 1 с элементами настройки 2 и 3, в котором установлен полупроводниковый генераторный диод 4 и элемент развязки 5 (вентиль), коаксиальную линию передачи 6, термоэлектрический охладитель 7 на эффекте Пельтье, снабженный металлическими контактными пластинами 8, изолирующими пластинами 9, микрополосковый аппликатор, состоящий из металлического экрана 10, диэлектрической подложки 11 и элемента связи 12, датчик температуры 13, усилитель 14 сигнала постоянного тока, регуляторы тока на п-р-п-транзисторах 15 и 16, фазоинверсный усилитель на полевом МОП-транзисторе 17, резисторы 18 - 22, источник питания 23, радиатор 24. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„30„„1607827 А 1 (51)5 А 61 Х 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЬ

CO

Н

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ rHHT СССР (21) 4389837/30- ) 4 (22) 09.03.88 (46) 23.! 1.90. Бюл. № 43 (71) Днепропетровский отдел здравоохранения (72) Л. В. Ващенко, Н. Е. Житник, А. В. Люлько, С. И. Соколовский, H И. Сыпченко, В. Н. Ткаченко и В. П. Ужва (53) 615.475(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 940387, кл. А 61 N 5/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ-ТЕРАПИИ (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для СВЧ-терапии и диагностики. Цель изобретения — снижение травматичности за счет обеспечения контроля и автоматического регулирования температуры облучаемого участка тела пациента в широком интервале изменений уров..я СВЧ мощности.

Устройство для СВЧ-терапии содержит коаксиальный резонатор 1 с элементами настройки 2 и 3, в котором установлен полупроводниковый генераторный диод 4 и элемент развязки 5 (вентиль), коаксиальную линию передачи 6, термоэлектрический охладитель 7 на эффекте Пельтье, снабженный металлическими контактными пластинами 8, изолирующими пластинами 9, микрополосковый аппликатор, состоящий из металлического экрана 10, диэлектрической подложки 11 и элемента связи 12, датчик температуры 13, усилитель 14 сигнала постоянного тока, регуляторы тока на и-р-лтранзисторах 15 и 16, фазоинверсный усилитель на полевом МОП-транзисторе 17, резисторы 18 — 22, источник питания 23, радиатор 24. 1 ил.

1607827

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для

СВЧ-терапии и диагностики.

Цель изобретения — снижение травматичности за счет обеспечения контроля и автоматического регулирования температуры облучаемого участка тела пациента в широком интервале изменений уровня СВЧ мощности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит коаксиальный резонатор 1 с элементами 2 и 3 настройки частоты и мощности, в котором установлен полупроводниковый генераторный диод 4 (например, диод Ганна, ЛПД и др.), элементы 5 развязки (вентиль, циркулятор), канальную линию 6 передачи, термоэлектрический охладитель 7 на эффекте Пельтье, снабженный металлическими контактными пластинами 8, изолирующими пластинами 9, микрополосковый аппликатор, состоящий из металлического экрана 10, диэлектрической подложки )1 и элемента 12 связи, датчик

l3 температуры, усилитель !4 сигнала датчика температуры тела, регуляторы тока на и-р-и транзисторах 15 и 16, фазоинверсный усилитель на полевом МОП-17, транзисторе 17, резисторы 18 — 22, источник

23 питания, радиатор 24.

Устройство работает следующим образом.

П ри передаче на полупроводниковый генераторный диод 4 от источника 23 питания номинального питающего напряжения в коаксиальном резонаторе 1 возбуждаются СВЧ-колебания, оптимальный по частоте и мощности режим которых устанавливается с помощью элементов 2 и 3 настройки.

Через элементы развязки (вентиль, циркулятор) СВЧ-энергия поступает в коаксиальную линию 6 передачи, центральный проводник которой соединен с элементом 12 связи аппликатора (преимущественно, кольцевой формы), а наружный проводник линии — с металлическим экраном 10 аппликатора. Диэлектрическая подложка 11 аппликагора, расположенная между элементом 12 связи и экраном 10 аппликатора, выполнена из материала с высокой теплопроводностью например из бериллиевой керамики. С помощью аппликатора СВЧ энергия вводится в тело пациента, при этом аппликатор имеет непосредственный контакт с облучаемым участком тела. Датчик 13 температуры, выполненный, например, в виде термопары, расположен на элементе 12 связи в плоскости его контакта с облучаемым участком тела, и, таким образом, регистрирует изменения температуры тела, вызванные нагревом СВЧ энергией, в месте контакта.

Ввиду высокой теплопроводности диэлектрической подложки 11 температура на поверхности тела одинакова по всей нлощади аппликатора. Усиленное с помощью усилителя 14 напряжение сигнала с датчика 13 температуры поступает на затвор полевого МОП-транзистора 17 фазоинверсного усилителя. Выходные напряжения в фазоинверсном усилителе, равные по величине, что достигается при равенстве сопротивлений резисторов !8 и 20, и противоположные по фазе, снимаемые с резисторов 18 (истоковый выход) и 20 (стоковый выход) поступают соответственно на базы и-р-п-транзисторов 15 и 16, выпоняющих функции управляемых регуляторов тока. При этом на истоковом выходе напряжение находится в фазе с входным сигналом, а на стоковом — в противофазе. Режимы работы транзисторов 15 и 16 устанавливаются с помощью регулируемых резисторов 21, 22, а также с помощью выбора резисторов 18 и 20, величины сопротивлений которых должны быть равны, как указывалось выше, чтобы обеспечить равенство выходных напряжений с фазоинверсного усилителя на МОП-транзисторе 17. Регулятор тока на транзисторе 16 включен параллельно с соединенными последовательно регулятором тока на транзисторе 15 и термоэлектрическим охладителем 7. В цепи диода 4 протекает ток, соответствующий номинальному генераторному режиму, и этот же ток протекает через транзистор 15 и термоэлектрический охладитель 7.

В рабочем режиме, когда температура облучаемого участка тела пациента находится в пределах допустимой величины, через транзисторы 15 и 16 протекают токи, величина которых зависит от величины напряжения, подаваемого на их базы, а сумма указанных токов равна величине рабочего тока диода 4. При повышении температуры облучаемого участка тела, вызванного нагревом СВЧ энергией, напряжение сигнала датчика температуры соответственно увеличится, а следовательно, изменится и величина напряжений, поступающих на базы транзисторов 15 и 16 с выходов фазоинверсного усилителя 17. Гlричем, так как напряжение, поступающее на базу транзистора 15, синфазно с напряжением датчика температуры, а напряжение, поступающее на базу транзистора 16, противофазно ему, то, соответственно, ток, протекающий через транзистор 16, уменьшится, а ток, протекающий через транзистор 15, увеличится на такую же величину. Соответственно, увеличится и ток, протекающий через термоэлектрический охладитель, а так как температура «холодной» стороны термоэлектрического охладителя, обращенной к участку тела, пропорциональна протекаемому току, то облучаемый участок тела охладится, а величина тока генераторного диода 4 не изменится, заданная частота генерации также не изменится.!

607827

50 (лечение рака кожи). ри этом удается регулировать тем черятуГ:у облучаемого участ- 55 кя и поддерживать ее н строго заданном интервале, поддерживать температурныи режим в области нагрева в течеПри достижении нижнего допустимого значения температуры тока произойдет обратный указанному процесс: напряжение, снимаемое с датчика температуры, уменьшится, величина тока, протекающего через транзистор (5 и термоэлектрический охладитель, уменьшится, что приведет к повышению температуры стороны охладителя, обращенной к телу пациента, При этом все указанные вариации токов обеспечивают постоянство тока через генераторный диод и неизменность частоты генерации.

Съем тепла с горячей стороны термоэлектрического охладителя осуществляется радиатором 24.

В случае выхода из строя системы охлаждения (вызванного, например, неисправностью термоэлектрического охладителя или обрывом в ветви цепи питания диода 4, включенного последовательно с термоэлектрическим охладителем) весь ток булет проходить через транзистор l6. Так как охлаждение в таком случае отсутствует, то температура этого участка тела поднимается, возрастает напряжение, снимаемое с датчика температуры, напряжение, поступающее на базу транзистора (6, достигнет значения напряжения запирания, ток через диод резко уменьшится, что приведет к срыву

СВЧ-генерации, источник облучения будет отключен, что и обеспечит надежную защиту пациента от ожогов. Это повышает надежность терапевтических СВЧ-устройств, снижает общую нагрузку на организм пациента нри лечении, реш-Iет в значительной мере проблему безонасносги нри использовании устройства указанного назначения.

Преимуществом устройства является также и то, что оНо позволяет производить лечение СВЧ-излучение..; участков тела и органов, расположенных на различной глубине в организме человека, так как снимаются ограничения, связанные с необходимостью увеличения генерируемой мощности для глубинного воздействия и обычно вызывающие перегрев, ожиги поверхностных тканей тела: проникающая способность излучения внутрь теза пациента за счет увеличения СВЧ мощности достигается

np«c I po! o заданной температуре поверхности участка тела, при больших вариациях величины генерируемой мощности.

Снижение тепловой нагрузки на кожу снимает нагрузку и ня сердечно-сосудистую систему Кроме того, возможность в предлагаемом техническом решении. регулировать температуру участка тела и поддерживать ее с высокой точностью позволяет нри необходимости осуществлять и гиперемию поверхнсстных участков тела

ЗБ

45 ние необходимого отрезка времени, оперативно управлять величиной мощности и временем воздействия. И этим выгодно отличается от гиперемии по методу регионарной перегрузки (нагрев за счет введения от аппарата искусственного кровообращения нагретой крови в пораженный участок тела) или по отношению к методу общего нагрева организма в водяной или водоструйной ванне. Указанная возможность осуществлять ввод СВЧ энергии как в поверхностные, так и в глубоко расположенные участки (слои) биологического объекта делает метод электромагнитной терапии единственно возможным и эффективным при терапии или гиперемии глазного яблока человека и экспериментальных животных. Это расширяет функциональные возможности электромагнитной терапии, повышает надежность функционирования устройств СВЧ-терапии, снижает общую нагрузку на организм при проведении процедуры лечения. Повышается также эффективность использования электромагнитного излучения непосредственно для физиотерапевтического воздействия, так как потери СВЧ мощности в системе охлаждения в предложенном устройстве отсутствуют.

Использование в предложенном устройстве транзисторов одного типа проводимости (n-p-n типа) в виде сборки из двух совершенно идентичных транзисторов и поддержание температуры с помощью термоэлектрического охладителя на эффекте Пельтье позволяет также предотвратить ложные выключения работы СВЧ-генератора вследствие температурных изменений коллекторного тока транзистора !5. Однако разброс параметров элементов несколько усложняет настройку устройства.

Фор.чула азобретени.ч

Устройство для СВЧ-терапии, содержащее коаксиальный СВЧ-генератop ня полупроводниковом диоде, источник питания н излучающее устройство. о гличаюи еея тем, что, с целью снижения травматичностн зя счет обеспечения контроля и автоматического регулирования температуры облучяемого участка тела пациента в широком интервале изменений уровня СБ мощности, излучающее устройство выполнено в виде микрополосковогo янпликяторя, в устройство введен блок регулирования температуры излучающего устройства, одержящий термоэлектрический охлядитель. расположенный на микрополосковом 3IIIIлнкяторе, последовательно соединенные датчик температуры, усилитель постоянного тока н фязоинверсный усилитель, а также двя;активных регулятора тока, управляющие входы которых но к протнвофазным выходах фазоннверсного усилителя.

1607827

Составитель А. Рыжих

Редактор В. Данко Техред А. Кравчук Корректор И. Эрдейи

Заказ 3576 Тираж 535 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Пр<>пзводственьк>-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 а силовые входы соедьнены с источником питания, причем термоэлектрический охладитель включен между силовыми выходами активных регуляторов тока, а ввод питания коаксиального СВЧ-генератора на полупроводниковом диоде подключен к силовому выходу одного из активных регуляторов тока.