Магнитотерапевтическая установка

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для магнитотерапии, а также для изучения воздействия низкочастотных вихревых магнитных полей на биообъект. Технический результат заключается в повышении терапевтического эффекта за счет воздействия магнитным полем, изменяющимся по величине напряженности и по направлению в пространстве с течением времени. Магнитотерапевтическая установка содержит магнитную систему из трех концентрических катушек индуктивности, установленных взаимно перпендикулярно друг другу, и устройство управления, обеспечивающее задание сигналов для управления питающего напряжения обмотки каждой катушки индуктивности. Устройство управления включает ПЭВМ с программным обеспечением и устройством сопряжения, а также трехканальный усилитель мощности, причем для управления питающим напряжением каждой катушки индуктивности ПЭВМ связана с усилителем мощности, при помощи которого на обмотки катушек индуктивности подается питающее напряжение, при этом обмотки катушек уложены виток к витку таким образом, что одинаковые по счету витки обмоток пересекаются. 5 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для магнитотерапии, а также для изучения воздействия низкочастотных вихревых магнитных полей на биообъект.

Известна магнитотерапевтическая установка (пат. РФ №2084247, МПК⁵ А 61 N 2/00, Б.И. №20, 1997 г.), содержащая блок питания, к которому подключен индуктор, выполненный в виде каркаса с обмоткой, внутри которого имеется полость для размещения биообъекта, причем индуктор разделен на отдельные, телескопически входящие одна в другую катушки, связанные с подъемным устройством. Недостаток известной магнитотерапевтической установки заключается в том, что она является большегабаритной, содержит механически перемещающиеся детали и узлы, не позволяет локализовать облучение в достаточной степени на конкретном органе (части тела) с патологией, установка не использует вихревые магнитные поля, являющиеся наиболее биотропными, то есть имманентными живому организму.

Известно также устройство для генерирования магнитных полей (Житник Н.Е., Новицки Я.В., Привалов В.Н. и др. Вихревые магнитные поля в медицине и биологии //Вестник новых медицинских технологий. - 2000. - Т.VII, №1. - С.46-57), содержащее устройство управления с источником постоянного тока, к которому подключена магнитная система, создающая постоянные и вращающиеся магнитные поля, выполненная на основе комбинации постоянных сосредоточенных магнитов (магнитоидов), часть которых установлена на подвижном вращающемся диске.

Недостатком известного устройства является наличие механически перемещающейся (от электродвигателя) магнитной системы, сложность переключения направления вращения поля, невозможность регулировки интенсивности поля, ограничивает диапазон частоты вращения поля и сложность его (механической) регулировки. В результате названных ограничений устройство не позволяет создать магнитное поле, изменяющееся в трехмерном пространстве по модулю и направлению и воздействующее на локальные участки тела человека. Именно такое поле является имманентным живому организму, то есть обеспечивает максимальный терапевтический эффект.

Наиболее близкой по отношению к заявляемой является магнитотерапевтическая установка, включающая магнитную систему из трех концентрических катушек индуктивности, установленных взаимно перпендикулярно друг другу, и блок формирования питающего напряжения для каждой из катушек (см. DE 2244394 A1, Schauf Gerhar Prof, 20.06.85). В известном устройстве, также как и в заявляемом, три взаимно перпендикулярные катушки описывают сферу, образующую камеру, в которой размещают объект воздействия. При этом питающее напряжение на обмотку каждой из катушек подается раздельно, что позволяет формировать в камере сложное магнитное поле. Однако в известной установке управление сложным (суммарным) магнитным полем не осуществляется при помощи ПЭВМ с программным обеспечением. Кроме того, в заявляемой установке обмотки катушек уложены виток к витку таким образом, что одинаковые по счету витки обмоток пересекаются, чем обеспечивается прочность конструкции, а также идентичность трех катушек (геометрическая форма, размеры, количество витков), чем достигается равенство модулей напряженности магнитных полей трех катушек при подаче одинаковых сигналов.

Задачей настоящего изобретения является повышение терапевтического эффекта путем создания магнитного поля, которое изменяется не только по величине напряженности, но и по направлению в пространстве с течением времени, причем программа изменения магнитного поля задается на ЭВМ. Магнитное поле воздействует на локальные участки человека (конечности). Устройство является в определенном смысле универсальным, поскольку позволяет создавать любое поле, изменяющееся по величине и по направлению в пространстве при широком диапазоне частот его изменения. Максимальный эффект лечения достигается тем, что наиболее подходящая программа изменения магнитного поля в установке выбирается исходя из диагноза.

Заявляемая магнитотерапевтическая установка включает в себя устройство управления, которым является персональный компьютер с подключенным к нему устройством сопряжения и трехканальным усилителем, и магнитную систему. Персональный компьютер снабжается программным обеспечением, при помощи которого задается программа изменения магнитного поля.

Установка отличается тем, что магнитная система выполнена из трех концентрических катушек индуктивности, взаимно перпендикулярных друг другу. Обмотки катушек уложены виток к витку с чередованием намоток первой, второй и третьей катушек, то есть производится намотка 1-го ряда 1-ой катушки, затем 1-го ряда 2-ой, 1-го ряда 3-ей, затем 2-го ряда 1-ой катушки и так далее. Такое выполнение катушек магнитной системы, во-первых, обеспечивает механическую прочность всей конструкции, во-вторых, обеспечивается идентичность трех катушек (геометрическая форма, размеры, количество витков), чем достигается равенство модулей напряженности магнитных полей трех катушек при подаче одинаковых сигналов (выполняется требование симметрии полей). Необходимость в таком укладывании обмоток возникает при создании магнитной системы, обеспечивающей необходимую величину магнитной индукции. Величина же магнитной индукции зависит от протекающего в катушке тока и количества витков. Предельная величина тока связана с поперечным сечением провода и его длиной. Последние две величины выражают активное сопротивление провода. Следовательно, для получения требуемой величины магнитного поля (единицы мТл) необходимо иметь обмотку из провода достаточно большого сечения, намотанного в несколько сотен или тысяч витков. Таким образом, получаем достаточно большую величину площади поперечного сечения всей обмотки одной катушки. При попытке намотать катушки иным образом получим различные величины средних радиусов намотки катушек и различные площади охвата внутреннего пространства камеры, что приведет к несимметричности полей катушек, то есть при подаче одинаковых сигналов катушки создадут различные по величине магнитные поля. Наконец, такой способ укладывания обмоток обеспечивает лучшую и более равномерную передачу тепла с обмоток на каркас, что уменьшает вероятность образования участков локального перегрева обмоток и увеличивает надежность установки.

Три катушки, пересекаясь, образуют восемь окон в виде сферических треугольников, через одно из которых в магнитную систему вводится конечность, а через другое противоположное окно конечность выходит наружу. Три взаимно перпендикулярные катушки описывают сферу, образующую камеру, в которой и происходит воздействие на участок конечности. Таким образом, производится локализация участка воздействия.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемая магнитотерапевтическая установка отличается от прототипа тем, что в ней в составе устройства управления используется ПЭВМ с программным обеспечением и устройство сопряжения, а также трехканальный усилитель мощности, причем для управления питающим напряжением каждой катушки индуктивности ПЭВМ через устройство сопряжения связана с усилителем мощности, при помощи которого на обмотки катушек индуктивности подается питающее напряжение. Тем самым обеспечивается наиболее гибкое управление магнитным полем, необходимое для более успешного лечения заболеваний, так как ПЭВМ выполняет программу управления полем - то есть программу, задающую мировую линию (функцию от трех координат по координатным осям и от времени) движения конца вектора магнитной индукции суммарного магнитного поля в магнитной системе.

Суммарное магнитное поле изменяется в трехмерном пространстве по направлению и по величине при широком диапазоне частот, причем наиболее подходящая программа изменения поля задается (выбирается или рассчитывается) на ПЭВМ исходя из диагноза. Воздействующее магнитное поле является суммой трех полей, создаваемых каждой катушкой.

Программное обеспечение описывает интерфейс - для выбора или расчета мировой линии движения конца вектора магнитной индукции суммарного магнитного поля в магнитной системе, алгоритм расчета функций трех управляющих сигналов, установку протокола обмена данных через порт с устройством сопряжения и алгоритм передачи данных в устройство сопряжения в реальном масштабе времени.

На чертежах изображено: фиг.1 - магнитная система, вид спереди; фиг.2 - магнитная система, вид слева; фиг.3 - магнитная система, вид сверху; фиг.4 - структурная схема магнитотерапевтического аппарата; фиг.5 - принцип формирования магнитного поля в установке.

Магнитная система аппарата состоит из алюминиевого немагнитного каркаса 1, на котором намотаны обмотки 2 трех перпендикулярных друг другу катушек, образующих камеру 3, в которую помещается конечность. Обмотки имеют выводы 4, подключаемые к трехканальному усилителю мощности. Каркас 1 винтами при помощи ножек 5 крепится к основанию 6, которое выполнено в виде прямоугольной плиты.

Магнитотерапевтическая установка работает следующим образом.

Пациент принимает процедуру сидя, лежа или в ином положении в зависимости от облучаемой части тела. Установка основанием 6 ставится на горизонтальную поверхность. Пациент вводит облучаемую конечность через окно в виде сферического треугольника в камеру 3 так, чтобы подвергаемый облучению участок конечности оказался в камере 3 полностью. Оператор включает установку в сеть и задает программу движения магнитного поля на ПЭВМ. Через проводники усилителя мощности и выводы обмоток 4, три управляющих напряжения подаются на обмотки 2 катушек. Каждая из трех катушек создает свое магнитное поле с индукциями соответственно (фиг.3). Длина и направление каждого из названных векторов зависят от частоты сигнала, а также от направления и силы протекающего по соответствующей катушке тока. Последний же через сопротивление зависит от напряжения, приложенного к концам обмотки катушки. Необходимые три напряжения создаются тремя усилителями, управляемыми блоком управления на три канала. В установке используется принцип суперпозиции (сложения) магнитных полей. Векторы направлены вдоль осей координат х, у и z декартовой системы координат. В любой момент времени t векторы образуют стороны прямоугольного параллелепипеда, а диагональю параллелепипеда является вектор . То есть вектор является геометрической суммой векторов . В следующий момент времени t+Δt векторы меняют свою длину и направление (на фиг.3 это векторы ), а результирующий вектор уже отличается по модулю и направлению от вектора . В результате конец вектора чертит в пространстве кривую, которая программируется устройством управления путем задания во времени трех управляющих напряжений.

Установка проста в обслуживании и не требует специальной подготовки (в техническом плане) оператора; ее изготовление возможно на любом машиностроительном предприятии.

Установка может использоваться в физиотерапевтических кабинетах, палатах лечебно-профилактических учреждений и для научных исследований по созданию новых медицинских технологий.

Реализация предполагаемой магнитотерапевтической установки намечается в лечебных учреждениях Тульского региона.

Магнитотерапевтическая установка, содержащая магнитную систему из трех концентрических катушек индуктивности, установленных взаимно перпендикулярно друг другу, и устройство управления, обеспечивающее задание сигналов для управления питающего напряжения обмотки каждой катушки индуктивности, отличающаяся тем, что устройство управления включает ПЭВМ с программным обеспечением и устройством сопряжения, а также трехканальный усилитель мощности, причем для управления питающим напряжением каждой катушки индуктивности ПЭВМ связана с усилителем мощности, при помощи которого на обмотки катушек индуктивности подается питающее напряжение, при этом обмотки катушек уложены виток к витку таким образом, что одинаковые по счету витки обмоток пересекаются.