Устройство термомагнитного воздействия

 

Использование: в медицинской технике, а именно, в физио- и магнитотерапии. Сущность изобретения: устройство термомагнитного воздействия содержит по крайней мере один индуктор, представляющий собой короткозамкнутую вторичную обмотку трансформатора, выполненную в виде фигурной петли произвольной формы из немагнитной электропроводящей ленты, состоящей по крайней мере из одного замкнутого проводника, внешняя нерабочая часть которой, не соприкасающаяся с кожным покровом пациента, имеет прилегающий ферромагнитный ленточный слой. Устройство повышает оздоровительный аффект за счет обеспечения одновременно теплового контактного и магнитного воздействий, электробезопасность и снижает удельное потребление электроэнергии. 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапии и магнитотерапии.

Известны устройства, способные воздействовать контактным теплом на отдельные части тела пациента с помощью теплоносителя, заключенного в эластичные оболочки, начиная с элементарной медицинской грелки и кончая специальными устройствами (например, устройствами для обогрева суставов, заявка ФРГ N 2457194, МКИ 4 A 61 F 7/00), которые не могут функционировать без сторонних источников тепла для нагрева теплоносителя и принципиально не могут оказывать искусственное магнитотерапевтическое воздействие из-за отсутствия в них источников магнитного поля.

Известны также подобные устройства термического воздействия с встроенными резистивными электронагревателями для контактного локального термического воздействия на организм пациента или для создания ближнего теплового комфорта на поверхности его тела. Поскольку эти устройства предназначены для контактного теплового воздействия на тело пациента, то по условиям электробезопасности (ГОСТ 12.1.038-82) электрическое напряжение на поверхности соприкасающихся с телом элементов ограничивается единицами вольт (в частности, при питании от сети 50 пер./сек не более 2 вольт). Поэтому все эти устройства при эксплуатации должны иметь надежную защиту от возможного появления опасного электрического потенциала на поверхности соприкосновения с кожным покровом пациента, реализуемую различным образом, например: путем отключения от источника питания в период теплового воздействия (Устройство для лечения воспалительных процессов, авт. свид. СССР N 294617, МКИ A 61 F 7/00); за счет автономного электропитания от низковольтного источника - карманной батарейки (Перчатки с электронагревом, патент США N 3569666, МКИ Н 05 В 3/36); путем их изготовления из специальных нагревательных тканей (например, патент США N 4538054, МКИ Н 05 В 3/34), способных функционировать при подключении непосредственно к сети, чаще через понижающий трансформатор, а также изготовления эластичных изделий с хорошо изолированными нитеобразными резисторами (например, "Электроодеяло", патент Великобритании N 1206432, МКИ В 32 В 5/26).

Ограничения и неудобства, связанные с необходимостью применения специальных источников питания таких устройств, в т.ч. автономных понижающих трансформаторов, и существенное снижение электробезопасности их в случае непосредственного подключения к сети (например, 220 вольт) являются основными недостатками устройств для теплового воздействия с электронагревом. Кроме того эти устройства не предназначены и не могут использоваться для магнитотерапии.

С другой стороны известны приборы и устройства для магнитотерапии (формально, одновременно с термическим воздействием окружающей среды), использующие воздействие на организм пациента низкочастотного магнитного поля, например: аппарат для низкочастотной магнитотерапии "Полюс-1" (медицинская техника N 5, 1973, с. 65 66); способ и устройство для лечения ревматизма и других аналогичных заболеваний (заявка Франции N 2448354, МКИ A 61 N 1/42); устройство для воздействия на ткани организма магнитным полем низкочастотного переменного тока (заявка Японии 61-41563 В МКИ A 61 N 1/42, A 61 В 17/56); устройство со спиралью для электромагнитного воздействия на пораженный участок (патент США N 4616629, МКИ A 61 N 1/42, НКИ 128- 1.5).

Конструктивной основой этих устройств являются различные комбинации катушек (в том числе с ферромагнитным сердечником), создающие переменное магнитное поле в заданной зоне при питании этих катушек от специального источника переменного тока или непосредственно от сети промышленной частоты (50-60 пер/сек.) стандартного напряжения 220 вольт.

К основным недостаткам указанных приборов и устройств для магнитотерапии, аналогично электрофицированным устройствам для контактного термического воздействия, описанных выше, относится пониженная электробезопасность, особенно при электропитании непосредственно от сети 220 вольт.

Кроме того, перечисленные устройства для магнитотерапии не приспособлены и не могут быть использованы одновременно с магнитотерапией для контактного искусственного теплового воздействия на кожный покров пациента. Известно также устройство термомагнитного воздействия (Устройство для стимуляции репаративного остеогенеза АС СССР 1342513 МКИ A 61 N 1/42). Это устройство состоит из генератора переменного тока (ультравысокой частоты), 2-х кольцевых индукторов, каждый из которых представляет собой катушку из нескольких витков, ферромагнитного штифта, предназначенного для фиксации обломков костной ткани, причем второй кольцевой индуктор (катушка), подключен к генератору переменного тока и включен встречно с первым, индукторы размещаются симметрично от плоскости перелома, а штифт снабжен полимерной оболочкой из биоинертной пластмассы. Помимо ограниченного применения ( только при наличии в центре индукторов ферромагнитного штифта и для стимуляции репаративного остеогенеза) к недостаткам этого устройства можно отнести: ограниченная электробезопасность, соответствующая величине выходного напряжения генератора переменного тока ультравысокой частоты, к которому непосредственно подключены индукторы; не имеющее природного аналога проникающее тепловое воздействие на ткани и клетки организма за счет электромагнитного излучения ультразвуковой частоты, при котором возможно нарушение естественных физиологических процессов в облучаемых тканях и клектах при отклонениях от назначенного лечебного режима, в т.ч. в зонах торцевых потоков электромагнитного рассеяния; сравнительно высокое удельное потребление энергии на единичные показатели, характеризующие интенсивность магнитного и теплового воздействия, из-за потерь энергии в генераторе электромагнитных колебаний ультравысокой частоты, значительных потоков рассеяния, в т.ч. за счет встречного включения индукторов. Известно устройство для термомагнитного воздействия, принятое за прототип (АС N 1641360, A 61 N 2/00), которое содержит U-образный ферромагнитный наборный сердечник, обмотки возбуждения, ферромагнитные пластины, установленные на торцы сердечника заподлицо с боковыми поверхностями изоляционных каркасов обмоток. К недостаткам этого устройства следует отнести: достаточно высокое удельное потребление электроэнергии для обеспечения требуемой интенсивности магнитного и теплового воздействия из-за наличия разомкнутого U-образного ферромагнитного сердечника, имеющего значительный воздушный промежуток в зоне действия ферромагнитных пластин; большие массогабаритные показатели из-за большого расхода обмоточного провода, связанного со значительными электромагнитными нагрузками цепи намагничивания разомкнутого U -образного ферромагнитного сердечника, а также из-за больших массы и габаритов всего устройства в связи с наличием ферромагнитных пластин; недостаточный оздоровительный эффект, т.к. поверхность воздействия на больные участки тела ограничена поверхностью ферромагнитных пластин, а также из-за отсутствия проникающего электромагнитного воздействия на часть тела или туловище в целом.

Изобретение направлено на повышение оздоровительного эффекта, снижение удельного потребления электроэнергии и уменьшение массогабаритных показателей.

Это достигается в предложенном устройстве термомагнитного воздействия, которое содержит по крайней мере один индуктор, представляющий собой часть короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора и выполненной в виде фигурной петли произвольной формы из гибкой немагнитной проводящей ленты, внешняя часть которой, не соприкасающаяся с кожным покровом пациента имеет ферромагнитный ленточный слой, экранирующий воздействие электромагнитного поля на окружающую среду.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство термомагнитного воздействия, например, в виде термомагнитного пояса с переменной зоной магнитного воздействия; на фиг. 2 аналогичное устройство электрогрелка с точечной зоной магнитного воздействия; на фиг. 3- электрогрелка с линейной зоной магнитного воздействия.

Предлагаемое устройство термомагнитного воздействия, например - термомагнитный пояс, (фиг. 1) содержит трансформатор, например, с шихтованным магнитопроводом, состоящим из двух сердечников, например П-образного 1 и прямоугольного 2. На первом из них намотана изолированная от сердечника первичная обмотка 3, подключаемая непосредственно к сети (например, 50 герц). Второй прямоугольный сердечник 2 охватывает вторичная короткозамкнутая обмотка трансформатора, выполненная в виде гибкой ленточной петли 4 из электропроводящего материала (например, медной или алюминиевой фольги), причем эта часть вторичной обмотки 4 является индуктором. С внешней стороны ленты 4, образующей замкнутый контур вторичной обмотки, выполнен равновеликий по ширине, не замкнутый вокруг сердечника 2 тонкий ферромагнитный слой 5, например, в виде ленты, при этом внутренняя зона 6, образованная гибкой петлей 4, может приобретать различные очертания (например, круглую или типа восьмерки) в зависимости от формы тела к поверхности которого прилегает внутренняя поверхность термомагнитного пояса при его эксплуатации.

Конструкция электрогрелки с точечной зоной магнитного воздействия (фиг. 2) отличается формой гибкой петли 4 с ферромагнитным слоем 5, выполненной в виде плоского или конусообразного ленточного кольца с внутренним отверстием 6 малого диаметра, определяющего зону интенсивного магнитного воздействия. Соответственно, конструкция электрогрелки с линейной зоной магнитного воздействия (фиг.3) отличается формой петли 4 с ферромагнитным слоем 5, имеющей форму гибкого языка с линейным щелевым разрезом 6 любой конфигурации (например, прямой линии), в котором обеспечивается концентрация пронизывающего эту щель магнитного поля, создаваемого током короткого замыкания в гибкой петле 4 вторичной обмотки.

Рабочее состояние предлагаемых устройств как термомагнитного пояса, так и электрогрелок с магнитным воздействием (фиг. 1, 2, 3) определяется условием замкнутости магнитопровода трансформатора, при этом должно быть предусмотрено обеспечение минимального значения немагнитного зазора при сочленении сердечников 1 и 2 любым известным способом. Возможно также исполнение неразборного магнитопровода, хотя в этом случае усложняется технология изготовления предлагаемых устройств и появляются неудобства при их эксплуатации (в частности, при санитарной обработке петли 4).

Предлагаемое устройство, например, термомагнитный пояс (фиг. 1) функционирует следующим образом.

При включении первичной обмотки 3 в сеть в магнитопроводе трансформатора, составленном из сердечников 1 и 2, образуется переменный магнитный поток, пульсирующий с частотой сети (например, 50 герц), в результате которого в электропроводящей ленточной петле 4 индуцируется ток короткого замыкания вторичной обмотки, который нагревает эту петлю до заданной расчетной температуры, соизмеримой с температурой тела пациента. Соответственно, при появлении в петле 4 тока короткого замыкания достаточно большой величины (измеряемой сотнями ампер) внутри контура, созданного этой петлей в зоне 6 создается переменное магнитное поле с частотой сети, ориентированное перпендикулярно плоскости этого контура. При этом существенно важно, что:
во-первых, температура нагрева петли 4, зависящая от квадрата протекающего по ней тока и омического сопротивления замкнутой петли 4, не зависит от конфигурации гибкого контура, образованного этой петлей, что позволяет путем варьирования конфигурацией контура этой петли изменять интенсивность магнитного воздействия без изменения величины напряжения или частоты источника питания и
во-вторых, наличие внешней ферромагнитной полосы 5 у электропроводящей петли 4 позволяет уменьшить магнитное сопротивление потокам рассеивания вокруг петли, что позволяет снизить удельное энергопотребление устройства на единицу магнитной индукции внутри зоны 6 магнитного воздействия и практически исключить магнитное воздействие за ее пределами, т.е. во внешней зоне.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства (термомагнитного пояса) например, для терапии коленного сустава, возможно одновременное тепловое контактное воздействие при соприкосновении части петли 4 с кожным покровом вокруг сустава и магнитное воздействие на сустав переменным магнитным полем, ориентированным вдоль костной ткани ноги. Возможно также одновременное тепловое и магнитное воздействие сразу на оба коленных сустава путем восстанавливаемой деформации гибкой петли 4, прилегающей к обеим коленным суставам.

Кроме того, термомагнитный пояс может функционировать и как немагнитная электрическая грелка, если гибкую петлю 4, обтекаемую вторичным током, деформировать в продольную (языкообразную) двухслойную ленту и приложить ее к кожному покрову пациента для контактного нагрева соответствующей зоны, т.к. в этом случае бифилярная лента, обтекаемая током, не является источником внешнего магнитного поля.

Механизм функционирования электрогрелок с точечной (фиг. 2) и линейной (фиг. 3) зонами магнитного воздействия аналогичен функционированию термомагнитного пояса и отличается способностью избирательной локальной концентрации магнитного воздействия в заданной зоне одновременного контактного теплового воздействия на кожный покров пациента.

Технический эффект предлагаемого устройства термомагнитного воздействия состоит в следующем:
обеспечивается повышение оздоровительного эффекта за счет того, что обеспечивается возможность в термомагнитном поясе (фиг. 1) изменения величины магнитной индукции в зоне 6, за счет легко деформируемой конфигурации гибкой ленточной петли 4 без изменения уровня нагрева (температуры) петли 4, соприкасающейся с телом пациента). Соответственно в электрогрелках с точечной и линейной зонами магнитного воздействия (фиг.2 и 3) обеспечивается возможность избирательной точечной или линейной концентрации магнитного поля в зоне соприкосновения петли 4 с кожным покровом пациента, а также за счет увеличения поверхности воздействия на болевые участки и обеспечения проникающего электромагнитного воздействия на часть или все тело пациента в целом;
обеспечивается снижение удельного потребления электроэнергии на единицу магнитной индукции в зоне воздействия на пациента в связи с выполнением индуктора в виде замкнутой петли.

Формула изобретения

Устройство для термомагнитного воздействия, содержащее индуктор с ферромагнитным шихтованным сердечником, отличающееся тем, что индуктор представляет собой короткозамкнутую вторичную обмотку трансформатора и выполнен в виде петли произвольной формы из гибкой немагнитной электропроводящей ленты, состоящей по крайней мере из одного проводника, на нерабочей поверхности которой размещен ферромагнитный слой, выполняющий роль экрана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3