Магнитотерапевтический аппарат

 

Область использования: медицина, а именно устройства для воздействия синусоидальным или импульсным магнитным полем. Сущность изобретения: позволяет повысить эффективность лечения за счет создания в точках болевого очага центрального векторного магнитного поля, а также увеличения количества векторов этого поля, достижения его концетрации внутри индуктора. В изобретении предложен ряд вариантов выполнения индукторов, в одном из которых четыре плоские катушки в виде равносторонних треугольников совмещены и образуют ребра тетраэдра. В другом варианте индуктор, предназначенный для обхвата болевого очага, содержит шесть катушек, каждая из которых состоит из двух обмоток, намотанных вдоль периметров треугольников, соприкасающихся по ребрам тетраэдра. Для лечения, например, суставов плеча и конечностей предложено обмотки индуктора выполнять в виде сферических равносторонних треугольников, совмещенных по сферической поверхности. В аппарат введен поканальный распределитель сигнала, в котором каналы содержат схему смещения фазы сигнала генератора на величину Π(N - 1)/n для синусоидального и 2Π(N - 1)/n для импульсного сигналов при n катушках, периоде 2Π и номере канала N. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для магнитотерапии, и предназначено для воздействия синусоидальным или импульсным магнитным полем на болевые очаги тела человека.

Среди ряда объяснений терапевтического воздействия переменным электромагнитным полем на болевой очаг человека видное место занимает то, согласно которому происходит возбуждение клеток на резонансной частоте поглощения. Для достижения такого возбуждения, кроме совпадения названной частоты клеток и частоты внешнего поля, необходимо также совпадение направлений векторов внешнего поля и поля клетки.

С этой целью в зоне воздействия болевого очага необходимо изменять вектор магнитного поля по угловому положению (по направлению) так, чтобы в каждой точке поле характеризовалось как центральное векторное поле. В этом случае будет увеличена вероятность возбуждения клетки и, как следствие, достигнут большой терапевтический эффект.

Известен ряд аппаратов, в которых происходит изменение положения вектора магнитного поля в зоне болевого очага. Широкое распространение получили аппараты с индукторами, состоящими из секционных катушек, где каждая секция запитывается отдельным током.

В известном аппарате для лечения магнитным полем (1) используются катушки, что означает пересечение двух систем, чередующихся во времени коллинеарных векторов, образующих в конечном счете систему компланарных векторов. Однако известно, что для объемного изменения векторов требуется не менее трех взаимно перпендикулярных направлений. Это означает, что терапевтическая эффективность этого аппарата является низкой.

Наиболее близким по крайней мере по сути постановки задачи, а именно изменение векторов магнитного поля в области болевого очага по направлению, является аппарат для магнитотерапии (2). Этот аппарат оказывает терапевтическое действие путем автоматического изменения направления и распределения магнитного поля. Однако, на самом деле, все приведенные на чертежах конструктивные решения этого аппарата предусматривают изменения направления магнитного поля только параллельно плоскости, проходящей через болевой очаг, т.е. поле может быть охарактеризовано системой компланарных векторов. Более того, приведенные на чертеже катушки, размещенные на кольцевом замкнутом ферромагнитном сердечнике, как это известно, вообще не будут создавать сколько-нибудь существенного магнитного поля. Таким образом, противопоставляемый аппарат (1) создает магнитное поле, векторы которого будут изменяться по направлению только параллельно плоскости, проходящей через болевой очаг (компланарные векторы) и не имеет технических решений для изменения векторов магнитного поля перпендикулярно указанной плоскости с тем, чтобы достичь объемного изменения векторов поля. Это означает, что терапевтическая эффективность аппарата будет недостаточной.

Изобретение позволяет повысить эффект лечения за счет создания в каждой точке болевого очага центрального векторного магнитного поля за счет увеличения числа направлений векторов центрального векторного поля, и, наконец, за счет концентрации магнитного поля внутри индуктора, а также повысить удобство эксплуатации за счет уменьшения габаритов индуктора и придания ему удобной, обтекаемой формы и, наконец, за счет исключения необходимости какой-либо ориентации индуктора относительно болевого очага.

Это достигается тем, что индуктор аппарата выполнен из четырех катушек, расположенных и соpиентированных на сферической поверхности так, чтобы их магнитные оси совпадали с высотами тетраэдра, вписанного в эту сферу. В такой конструкции индуктора векторы магнитного поля вблизи его катушек поочередно будут занимать положения вдоль каждой оси, образованной названными высотами, представляющими собой четырехкоординатную систему. Для сравнения отметим, что с целью объемного изменения векторов магнитного поля, то есть с целью создания в каждой точке болевого очага центрального векторного магнитного поля, достаточно использовать известную трехкоординатную декартовую систему, Однако, во-первых, увеличения количества осей координат, по которым ориентируются векторы магнитного поля, повышает вероятность эффекта лечения и, во-вторых, конструктивно "четырехкоординатный" индуктор оказывается более простым для использования.

Для равномерного распределения по времени векторов магнитного поля по осям координатной системы, во второй и последующие каналы распределителя сигналов аппарата введена схема сдвига фазы сину- соидального сигнала на величину или сдвига по времени импульсного сигнала на величину при периоде сигнала 2 π, номере канала N и количестве каналов (катушек) n.

Для достижения удобства эксплуатации катушки индуктора предложено выполнять в виде плоских равносторонних треугольников попарно совмещенных между собой так, чтобы совмещаемые стороны образовали ребра тетраэдра. При такой конструкции достигаются наименьшие габариты индуктора при сохранении его медико-технических характеристик. Поскольку магнитные поля рассеяния каждой катушки одинаковы по обе стороны ее плоскости, то индуктор такой конструкции будет иметь одинаковые параметры магнитного поля, как внутри, так и снаружи индуктора, независимо от его ориентации относительно точки измерения поля.

Для дальнейшего повышения эффективности лечения за счет увеличения осей (направлений) координатной системы, по которым поочередно могут быть ориентированы векторы магнитного поля, предложено индуктор выполнять из шести катушек. При этом катушка состоит из двух обмоток, намотанных вдоль периметров треугольников, соприкасающихся по ребру тетраэдра. Магнитные оси шести таких катушек будут проходить через центр образованного тетраэдра, где каждая ось перпендикулярна противоположному ребру тетраэдра. Поскольку величина магнитного поля имеет наибольшее значение между обмотками катушек, т. е. внутри тетраэдра, то такой индуктор предпочтительно использовать при лечении конечностей и плечевых суставов, а при соответствующих размерах - головы и туловища.

Наконец, совершенствуя аппарат с целью достижения удобства эксплуатации и концентрации поля во внутренней части индуктора, в изобретении предложено обмотки его катушек выполнять в виде сферических равносторонних треугольников с длинами сторон попарно совмещенных по сферической поверхности. В этом случае индуктор будет иметь обтекаемую форму, удобную при эксплуатации. Некоторая концентрация магнитного поля при этом будет происходить за счет вогнутости плоскости треугольной обмотки.

На фиг. 1 показан тетраэдр, вдоль ребер которого укладываются обмотки индуктора; на фиг.2 - контуры индуктора, в котором обмотки намотаны в виде сферических равносторонних треугольников, совмещенных на сферической поверхности; на фиг.3 - контуры одной обмотки, витки которой уложены по периметрам двух смежных треугольников тетраэдра; на фиг.4 - примерное распределение линий магнитной индукции для обмотки, контуры которой представлены на фиг.3; на фиг.5 - примерное распределение линий магнитной индукции обмотки, согнутой по сферической поверхности; на фиг.6 - упрощенная блок-схема предлагаемого аппарата; на фиг. 7 - диаграммы синусоидальных сигналов для четырехобмоточного индуктора; на фиг.8 - диаграмма локального распределения импульсов для четырехобмоточного индуктора; на фиг.9 - примеры магнитотерапии суставов плеча и конечностей при помощи индуктора, контуры которого показаны на фиг.2.

Рассматривая примеры конкретного выполнения аппарата и его составных частей отметим, что самым простым способом решения технической задачи для достижения поставленной цели можно было бы использовать четыре соленоидальные катушки, размещенные вокруг болевого очага по сферической поверхности так, чтобы их оси были совмещены с высотами тетраэдра, вписанного в эту сферу. Выполнить такую конструкцию легко, однако как это очевидно, она будет громоздкой и малопригодной для использования магнитного поля снаружи такого индуктора. Компактным и удобным является индуктор, выполненный из четырех плоских равносторонних треугольных обмоток, собранных в единую конструкцию, образующих ребра тетраэдра (см.фиг.1).

Конструкция эта легко осуществима, а поле такого индуктора можно использовать как снаружи индуктора, так и внутри его. Если все обмотки такого индуктора выполнены в виде сферических треугольников, то получим индуктор, контуры которого показаны на фиг.2. При катушках индуктора, выполненных по форме сферических треугольников, будет достигнута некоторая концентрация индукции магнитного поля в центре сфероидального индуктора. Эта особенность поясняется показанным распределением магнитных силовых линий для такой катушки (фиг.5).

В другой модификации индуктор состоит из шести обмоток. Контуры одной катушки показаны на фиг.3, а пример распределения магнитных силовых линий в такой катушке показаны на фиг.4. Конструктивно такой индуктор может быть выполнен в виде обмоток стянутых изолирующей тканью и представляющий собой жесткую систему. Могут быть и другие конструкторские решения. Следующей, более совершенной конструкцией шестиобмоточного индуктора является та, в которой обмоткам придана форма сферических треугольников, а сам индуктор имеет форму, показанную на фиг.2.

Аппарат магнитотерапевтический, как это показано на упрощенной блок-схеме (фиг.6), состоит из генератора 1 распределителя сигналов 2 и индуктора с обмотками 3. В данном случае использован индуктор четырехобмоточный. Генератор 1 в зависимости от требований магнитотерапии может быть генератором синусоидальных колебаний или генератором импульсов. Распределитель сигналов имеет четыре выхода, сигналы между которыми сдвинуты по фазе на величину для синусоидального сигнала или сдвинуты по времени на величину для импульсного сигнала при периоде сигналов 2π. Диаграммы распределения сигналов по фазе или по времени показаны соответственно на фиг.7 и 8. В общем случае при числе катушек n, номере канала N, периоде сигнала 2 π, смещение фазы синусоидального сигнала в отдельном канале можно определить по формуле ϕ_N= для импульсного сигнала смещение во времени в отдельном канале определяется по формуле ϕ_NN= Основная суть при описании работы аппарата заключается в особенностях формирования магнитного поля, например, внутри индуктора. При этом, самой интересной является работа индуктора при синусоидальном токе. Так, например, для четырехкоординатной системы индуктора векторы магнитного поля за период будут вращаться от одной оси координат к следующей и т.д., пока не вернутся в исходное состояние за половину периода, затем, сменив направление на 180^о, снова повторяют этот же путь. Несколько проще поясняется работа индуктора при питании его обмоток импульсами тока, распределенными по времени. В этом случае векторы магнитного поля за период будут ориентироваться вдоль всех осей катушек (осей координат).

Конструкция индукторов предлагаемого аппарата отвечает высоким требованиям удобства эксплуатации,не требует какой-либо их ориентации. На фиг.9 приведены возможные варианты магнитотерапии суставов плеча и конечностей.

При оценке достигнутого положительного эффекта изобретения можно выбрать критерии, характеризующие количество пространственных положений векторов магнитного поля в точках эффективности магнитотерапии. При синусоидальном питающем токе векторы магнитного поля в течение периода будут поворачиваться относительно сектора, образованные смежными осями принятой системы координат. В нашем случае это будет 4 или 6 секторов. Если учесть изменение полярности синусоидального сигнала, то количество изменений положений векторов будет удвоено.

Итак, имея ввиду два оценочных критерия: изменения векторов магнитного поля в объемном пространстве болевого очага и количество положений векторов магнитного поля, точнее настолько это количество больше или равно для выполнения необходимого условия объемного изменения, можно сделать вывод, что, во-первых, векторы магнитного поля изменяют свое направление в пространстве объема болевого очага, и, во-вторых, количество таких изменений превышает минимально необходимое. Это означает, что при использовании изобретения эффективность терапевтического воздействия на болевой очаг будет существенно выше, чем у известных аппаратов. Кроме этого, при оценке эффективности изобретения необходимо учитывать эксплуатационные характеристики аппарата, такие, как минимальные габариты, удобство, обтекаемые формы индукторов, которые не требуют какой-либо ориентации относительно болевого очага.

Формула изобретения

1. МАГНИТОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ, содержащий последовательно соединенные генератор синусоидального или импульсного тока, поканальный распределитель сигнала и индуктор из k катушек, отличающийся тем, что индуктор выполнен не менее чем из четырех катушек, обмотки которых расположены по поверхности сферы, при этом магнитные оси катушек совмещены с высотами тетраэдра, вписанного в сферу, а в каждый канал распределителя сигнала введена схема смещения фазы сигнал генератора на величину для синусоидального и 2 для импульсного сигналов, где 2π - период сигнала, N - номер канала, n - число катушек.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что обмотки катушек выполнены плоскими, при этом витки уложены вдоль ребер соответствующей грани тетраэдра.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в него введены две дополнительные катушки с двумя обмотками, а в основные катушки введены вторые обмотки, при этом обмотки каждой основной и дополнительной катушек намотаны вдоль ребер соседних граней тетраэдра, а каждая из катушек своими обмотками обхватывает соответствующее ребро тетраэдра.

4. Аппарат по пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что витки катушек уложены вдоль сторон сферических равносторонних треугольников.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9