Электромагнитный аппарат "электромагнитрон" для биомедицинских исследований и физиотерапии

 

Область использования: к медицине, к устройствам для биомедицинских исследований и физиотерапии. Сущность изобретения: аппарат содержащий индуктор, охватывающий рабочую камеру, соединенный с блоком управления, снабжен дополнительной системой излучателей электрического поля и набором физиологических датчиков, устанавливаемых на объекте исследования. Причем индуктор выполнен в виде трех пар взаимно-ортогональных плоских катушек, а излучатели электрического поля в виде трех взаимно-ортогональных сеток из изолированного провода, натянутого на жесткие рамки, размещаемые во внутренней плоскости катушек индуктора. Блок управления выполнен в виде шести усилителей мощности сигналов магнитного и электрического полей, подсоединенных по выходу соответственно к индуктору и излучателям электрического поля, а по входу к программируемому синтезатору возбуждающих сигналов сложной формы, подключенному к выходу ЭВМ, формирующей программу синтеза сигналов, энергетический спектр которых сосредоточен в области биологических ритмов человека и животных, в диапазоне (0-1000) Гц. "Электромагнитрон" решает задачу увеличения эффективности отбора информации в низкочастотных электромагнитных полях различной формы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области медицинского приборостроения и может быть использовано для биомедицинских исследований, включая организмы, животные, растения, а также может быть использовано для проведения сеансов физиотерапии при программируемом воздействии электромагнитного поля сложной формы.

В медицинской практике известны и широко используются в целях физиотерапии различные приборы в виде управляемых генераторов электрических и магнитных полей сложной формы, обеспечивающих облучение отдельных органов человека и вызывающих терапевтический эффект.

Так известны аппарат "Алимп-1", работающий на принципе воздействия бегущим импульсным полем, и импульсный физиотерапевтический аппарат "Инфита" с использованием генераторов низкочастотного поля малой напряженности [1] Однако известные физиотерапевтические и биофизические приборы не являются функционально законченными системами универсального типа, поскольку содержат ограниченный набор функций с локальным типом поля на отдельные участки тела и не предназначен для системных исследований. Известные же экспериментальные стенды для исследований влияния электромагнитных полей на человека имеют узкопрофессиональный набор управляемых параметров поля, сосредоточенных в основном в районе промышленных частот. Между тем, множество природных, наблюдаемых наукой фактов, свидетельствуют о существенном влиянии электромагнитных полей на организм в целом, преимущественно в области частот биологических ритмов. Для человека, например, это в области частот альфа-ритма (8-10 Гц и их гармоник).

Известна магнитотерапевтическая установка "Магнитотурботрон", разработанная в Краснодарском медицинском институте Д.А. Синицким и др. содержащая индуктор, выполненный в виде цилиндра, охватывающего рабочую камеру, на внутреннюю поверхность которого в продольные пазы уложена трехфазная двухполюсная обмотка, питаемая от трехфазного преобразователя частоты. Управление аппаратом и контроль поля осуществляется блоком управления, включающим блоки контроля напряжения источника питания, пуско-регулирующий блок, задатчик-счетчик и блок модуляции магнитного поля в индукторе. Индуктор создает вращающееся, магнитное поле частоты 100 Гц, модулированное по амплитуде [2] Пациент помещается в рабочую камеру так, что магнитное поле воздействует на него как на систему в целом. Этот прибор по структуре наиболее близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа изобретения.

В связи с избирательным воздействием вращающегося магнитного поля на некоторые виды раковых заболеваний магнитотруботрон начал использоваться в клиниках как узкоспециализированный прибор. Для системных исследований и терапии в широком диапазоне частот электромагнитного поля подобный прибор использовать невозможно. Этот прибор не позволяет также проводить исследования в электрическом поле, поскольку он не содержит соответствующих излучений.

Настоящее изобретение решает задачу увеличения эффективности отбора информации в низкочастотных электромагнитных полях различной формы.

Поставленная задача решается, тем что в электромагнитный аппарат для биомедицинских исследований и физиотерапии, включающий индуктор, охватывающий рабочую камеру и соединенный с блоком управления, согласно изобретению, введена система излучателей электрического поля и набор физиологических датчиков, индуктор выполнен в виде трех пар взаимно-ортогональных плоских катушек, а излучатели электрического поля в виде трех пар взаимно-ортогональных сеток из изолированного провода, натянутого на жесткие рамки, каждая из которых размещена во внутренней полости соответствующей катушки, при этом блок управления выполнен с возможностью программного управления параметрами магнитного и электрического полей.

Блок управления включает программный синтезатор возбуждающих сигналов сложной формы, ЭВМ и шесть усилителей мощности с независимой регулировкой усиления, выходы которых подключены к соответствующим катушкам индуктора и излучателем электрического поля, а выходы через программный синтезатор возбуждающих сигналов сложной формы к выходу ЭВМ, формирующей программу синтеза сигналов, энергетический спектр которых лежит в области биологических ритмов человека и животных.

Физиологические датчики подключены через аналого-цифровой преобразователь к выходам ЭВМ.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства является наличие ортогональной системы из шести пар излучателей магнитного и электрического полей, соединенных с программируемым синтезатором возбуждающего сигнала. За счет изменения программы возбуждения объект исследований может быть облучен магнитным полем, либо тем и другим одновременно в каком-либо из участков частотного спектра в диапазоне основных биологических ритмов 0^oC1000 Гц, включая широкополосное излучение. Кроме того, в камере может быть установлен режим с изменяемой поляризацией. Программное изменение действующих параметров электромагнитного поля и автоматическая регистрация реакции физиологических параметров объекта исследования позволяет получить с помощью ЭВМ многофакторную математическую модель связи воздействие реакция в автоматическом режиме, без участия человека, что значительно ускоряет процесс исследования.

Вновь введенные признаки разрешают техническое противоречие между неопределенностью наиболее важного для объекта параметра возбуждающего электромагнитного поля и техническими ограничениями по реализации необходимого для этого возбуждения в электрических системах.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит: источник магнитного поля по трем взаимно-ортогональным осям x, y, z индуктор 1, охватывающий рабочую камеру 2; систему излучателей электрического поля 3 по трем взаимно-ортогональным осям x, y, z, размещаемых во внутренней полости катушек индуктора; каждый из излучателей подсоединен к блоку управления 4, содержащему усилители мощности 5 10 с независимой регулировкой усиления, причем катушки индуктора подключены к усилителям 5, 6, 7, а излучатели электрического поля к усилителям 8, 9, 10; выходы всех усилителей мощности подсоединены к программируемому синтезатору возбуждающих сигналов 11, подключенному к управляющему выходу ЗВМ 12; на объекте исследования 13, помещенном в рабочую камеру 2, устанавливается набор физиологических датчиков 14, подсоединенных через АЦП 15 к выходу ЭВМ 12. К выходу ЭВМ подсоединен принтер 16. Вся конструкция снаружи замещена изолирующими пластинами (стенками) 17.

Индуктор 1 выполнен в виде трех пар плоских катушек, размещенных по стенкам рабочей камеры 2, а излучатели электрического поля выполнены в виде трех пар взаимно-ортогональных сеток из изолированного провода, натянутого на жесткие рамки, размещенные во внутренних полостях катушек индуктора.

Программа синтеза, набираемая на ЭВМ, позволят реализовать один из следующих видов сигналов возбуждения: гармонический, узкополосный, с переключением частот в диапазоне 0^oC1000 Гц; гармонический, модулированный детерминированной последовательностью импульсов; гармонический, модулированный псевдослучайной последовательностью видеоимпульсов, видеоимпульсная последовательность без несущей.

Электромагнитный аппарат "Электромагнитрон" работает следующим образом.

Объект исследования 13 (животное, клеточный материал или растение) помещается в рабочую камеру 2, на объект устанавливаются физиологические датчики 14 (измерители температуры давления, ЭКГ и др.). Далее по программе ЭВМ с помощью программируемого синтезатора возбуждающих сигналов 11 на усилители мощности 5 10 одновременно, либо по очереди, подается какой-либо возбуждающий сигнал выбранной формы. Вид поляризации подбирается изменением соотношения фаз, времени задержки, либо интенсивности излучаемых сигналов по магнитной и электрической компонентам. Исследователь вводит в ЭВМ одну из наработанных программ смены поляризации, интенсивности и формы излучений. Далее, "Электромагнитрон" работает в автоматическом режиме, вводя с выхода физиологических датчиков 14 в память ЭВМ 12 рефлекторные отклики объекта исследования 13 на последовательность установок электромагнитных сигналов.

Программное обеспечение исследователя должно обеспечивать получение многофакторной математической модели связи: электромагнитное воздействие - отклик.

Поскольку весь процесс измерений производится автоматически по программе, то "Электромагнитрон" без участия человека может работать круглосуточно, накапливая большой статистический материал наблюдений. Распечатка принтером графических зависимостей существенно облегчает интерпретацию полученных данных.

После обработки методики "Электромагнитрон" может быть использован для физиотерапии в безопасных для здоровья человека режимах.

Формула изобретения

1. Электромагнитный аппарат для биомедицинских исследований и физиотерапии, включающий индуктор, охватывающий рабочую камеру и соединенный с блоком управления, отличающийся тем, что в него введена система излучателей электрического поля и набор физиологических датчиков, индуктор выполнен в виде трех пар взаимно ортогональных плоских катушек, а излучатели электрического поля в виде трех пар взаимно ортогональных сеток из изолированного провода, натянутого на жесткие рамки, каждая их которых размещена во внутренней полости соответствующей катушки, при этом блок управления выполнен с возможностью программного управления параметрами магнитного и электрического полей.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что блок управления включает программный синтезатор возбуждающих сигналов сложной формы, ЭВМ и шесть усилителей мощности с независимой регулировкой усиления, выходы которых подключены к соответствующим катушкам индуктора и излучателям электрического поля, а входы через программный синтезатор возбуждающих сигналов сложной формы к выходу ЭВМ, формирующей программу синтеза сигналов, энергетический спектр которых лежит в области биологических ритмов человека и животных.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что физиологические датчики подключены через аналого-цифровой преобразователь к входам ЭВМ.