Аппарат для низкочастотной магнитотерапии

Изобретение относится к области медицины, в частности к магнитотерапии, и может быть использовано в косметологии, дерматологии, а также для комплексного воздействия на организм человека для профилактики и лечения. Аппарат содержит усилитель мощности, соединенный с индуктором, блок питания, микроконтроллер, выполненный с возможностью генерирования последовательности частот от 100 Гц и ниже, переключатель для подачи питающего напряжения и его выключения, переключатель режимов, подключенный к управляющим входам микроконтроллера, драйвер, схему защиты по питанию от пробоя и элементы индикации в виде светодиодов, включенных между сигнальными выходами микроконтроллера и нулевой шиной, при этом усилитель мощности выполнен на полевом транзисторе, затвор которого через драйвер соединен с выходом микроконтроллера, сток - с нулем питания, а исток - с выводом обмотки катушки индуктора, другой вывод которого соединен с шиной питания, параллельно обмотке включен диод в направлении, обратном к шине питания. Аппарат является портативным устройством, удобным в эксплуатации. Технический результат заключается в повышении лечебного эффекта за счет воздействия низкочастотным полем с частотой 100 Гц и ниже. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к магнитотерапии, и может быть использовано в косметологии, дерматологии, а также для комплексного воздействия на организм человека при профилактики и лечении.

Общеизвестно применение низкочастотной физиотерапии в восстановительной медицине, обладающей ярко выраженным обезболивающим эффектом при большинстве острых и хронических заболеваний за счет:

- физиологичности действия при индивидуальном подборе параметров;

- медленного развития адаптации к воздействию;

- широкого варьирования параметров процедур;

- возможности воздействия на функцию периферической нервной системы и внутренних органов.

(См. «Магнитотерапевтическая аппаратура», Г.Р.Соловьева, М.: Медицина, 1991).

Следует заметить, что непрерывное магнитное поле оказывает седативное действие, а прерывистое - возбуждающее, стимулирующее действие, которое особенно усиливается в неритмичном режиме.

Такое пульсирующее (импульсное) магнитное поле обеспечивает однонаправленные электродинамические силы, которые действуют на заряженные частицы в организме (анионы, катионы, полярные молекулы), перемещая их. Это позволяет активизировать в организме (в зоне действия) процесс диффузии, массопереноса, метаболизма, повышает функциональную активность отдельных органов и организма в целом, т.е. осуществляется новый метод - магнитофорез, т.е. сочетание двух одновременно действующих лечебных факторов: магнитного поля и лекарственного или косметического препарата (в виде крема, геля и т.д.), применяемого как при массаже, так и при лечении.

Одной из проблем современной магнитотерапии является: во-первых, неудобство в эксплуатации в силу громоздкости медицинской техники, а во-вторых, низкий лечебный эффект как следствие первого, т.к. не все участки человеческого тела могут быть подвергнуты лечебным процедурам, в-третьих, отдельно стоит вопрос безопасности пациентов, т.к. в настоящее время, в основном, для питания индукторов применяется промышленная электрическая сеть ˜220 В/50 Гц.

Известно применение бегущего импульсного низкочастотного магнитного поля в лечении больных на основе аппарата «Алимп-1», состоящего из задающего генератора, усилителя мощности и индукторов. Аппарат генерирует магнитное поле с импульсами прямоугольной формы частотой 10-100 Гц, с магнитной индукцией 3 мТл в центре и 10 мТл по краям индуктора (см. ж. «Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры», № 4-89 г., М.: Медицина, стр.43-46).

Недостатком данного аппарата является ограниченность его применения, в основном для лечения поясничного остеохондроза, в силу его громоздкости из-за применения в качестве индукторов соленоидов, которые к тому же требуют дополнительных мер безопасности, т.к. для питания соленоидов используется сеть переменного тока 220 В/50 Гц.

Известен аппарат низкочастотной магнитотерапии АНМТ - «Нейва», предназначенный для терапевтического воздействия на организм человека низкочастотным синусоидальным магнитным полем, см. рекламный проспект (прилагается к материалам заявки). Аппарат до примитивности прост (это его достоинство), нет никаких регулировок по частоте (принята постоянная частота 50 Гц), по магнитной индукции дискретно два режима: для детей и взрослых. Это уже недостатки. Также к его недостаткам относится напряжение питания ˜220 В/50 Гц, что относит его ко II категории по электробезопасности.

Вообще приборов для магнитотерапии довольно большое разнообразие, но они все имеют следующие недостатки:

- простые по схеме и конструкции, довольно дешевы ≈20-30$, но малофункциональны;

- многофункциональные имеют различные регулировки: по частоте, виду импульсов (прямоугольные, треугольные, знакопеременные и т.д.), по амплитуде, величине магнитной индукции и т.д., но они сложны в работе, не каждый пользователь сумеет в них разобраться, и как следствие этого они довольно дороги до 200-500$.

Однако лечебное применение импульсных низкочастотных устройств может быть еще более расширено при использовании новых данных о физиологии нервной системы.

Исследования, проведенные Л.Х.Гаркави, Е.Б.Квакиной, Т.С.Кузьменко (1998), доказали, что помимо состояния стресса, возникающего при чрезвычайных психологических, физических и физиологических нагрузках (самые различные заболевания и травмы), в организме могут возникать переходные состояния (тренировка, спокойная и повышенная активация). Достижение этих так называемых адаптационных реакций способствует установлению оптимального функционирования не только нервной, но и иммунной систем организма, что позволяет достигать более быстрого выздоровления и предотвращения возникновения самых различных заболеваний. Разработанная Л.Х.Гаркави активационная терапия заключается в вызове и поддержании в организме антистрессовых реакций высоких уровней реактивности. Основой активационной терапии является использование колебательных свойств организма для коррекции его функционального состояния. В качестве основного фактора воздействия автор активационной терапии использовал воздействие низкочастотного переменного магнитного поля на головной мозг.

Оказывается, более простым и менее эффективным воздействием может являться использование низкочастотных импульсных токов, поскольку близость их параметров к колебаниям естественных биотоков организма человека позволяет ритмически организованной информации, распространяющейся по восходящим путям спинного мозга, достигать высших вегетативных центров спинного мозга. Перевод организма из состояния стресса в состояние адаптации может достигаться пошаговым изменением частоты или силы тока согласно подобранному и апробированному Л.Х.Гаркави коэффициенту реакции.

Принципиально значимым с практической точки зрения является возможность использования предлагаемого способа как для местного (на непосредственный очаг поражения), так и для общего (антистрессорного) воздействия, см. открытие №158.

К недостаткам способа относятся следующие: так в нем принято, что интервал воздействующих частот между собой подчиняется определенному музыкальному звукоряду, а именно малой терции, а воздействующие эффекты связываются с понятием диссонансных и консонансных звуков в музыкальном ряду. Практика показывает, что связь физиологии и музыки не более чем «красивый образ» и научного обоснования не имеет. Т.о. выбранные частоты воздействия только иногда близки к реальным, действительно воздействующим на организм в нужном направлении.

К недостаткам прототипа относится недостаточность физиологического воздействия.

Технической задачей изобретения является повышение лечебного эффекта за счет воздействия низкочастотным полем с частотой 100 Гц и ниже.

Для решения этой задачи предлагается аппарат для низкочастотной магнитотерапии, содержащий усилитель мощности соединенный с индуктором, блок питания, микропроцессор, выполненный с возможностью генерирования последовательности частот от 100 Гц и ниже, переключатель для подачи питающего напряжения и его выключения, переключатель режимов, подключенный к управляющим входам микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены драйвер, схема защиты по питанию от пробоя и элементы индикации в виде светодиодов, включенных между сигнальными выходами микроконтроллера и нулевой шиной, при этом усилитель мощности выполнен на полевом транзисторе, затвор которого через драйвер соединен с выходом микроконтроллера, сток - с нулем питания, а исток - в выводом обмотки катушки индуктора, другой вывод которого соединен с шиной питания, параллельно обмотке включен диод в направлении обратном к шине питания; электрорадиоэлементы размещены внутри корпуса на печатной плате с поверхностным монтажом, а соединения между печатной платой, блоком питания, индуктором, переключателями и элементами индикации и сигнализации выполнены плоскими кабелями; корпус выполнен в форме, удобной для размещения его в ладони; корпус выполнен разъемным из материала Lustron QE-1088 с возможностью крепления разъемных частей между собой; в качестве блока питания используют аккумулятор, а в аппарат введена схема защиты микроконтроллера от пониженного напряжения питания, включенная между плюсовой шиной питания и входом микроконтроллера и снабженная элементом сигнализации в виде светодиода; аккумулятор расположен в месте минимальной толщины корпуса и имеет разъем для подключения адаптера; на одной стороне корпуса размещены переключатели и элементы индикации, а на другой стороне - индуктор и крышка аккумуляторного блока; катушка индуктора выполнена с правосторонней намоткой.

На фиг.1 изображена электрическая принципиальная схема аппарата, на фиг.2 - конструктив аппарата, на фиг.3 - временные диаграммы на выходе индуктора для частот 100 и 30 Гц (пример).

На фиг.1 обозначено: АК - аккумулятор, Ш - разъем для его зарядки, СН1-СН2 - сенсорные переключатели для подачи напряжения на электронную схему аппарата и его выключения, соответственно, Пр - предохранитель (плавкая вставка), VD1 - быстродействующий стабилитрон, С - конденсатор для защиты от внешних помех, R1 - защитный резистор от превышения тока на полевом транзисторе VT1, Инд - индуктор (катушка индуктивности на стальном сердечнике) для создания магнитного поля, VD2 - защитный диод индуктора, VD3 - стабилитрон для защиты VT1 от превышения напряжения, СН3 - сенсорный переключатель режимов, МС - микроконтроллер, драйвер с резисторами R2 и R3 для задания режима VT1, HL1-HL6 - индикаторные светодиоды сигнализации режима от 100 Гц и ниже, HL7 - индикаторный светодиод о падении напряжения на АК ниже допустимого, СП - схема защиты МС от пониженного напряжения.

На фиг.2 обозначены основные размеры и расположение органов управления и индикации.

Все комплектующие могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС.

АК - желательно с большим количеством ампер-часов, чтобы можно было использовать в полевых условиях; СН1-СН3 - псевдосенсоры, например, на пленочной клавиатуре «Testa-Flex», стабилитрон VD1 типа Р6КЕ 6.8СА; С - любой высочастотный конденсатор, емкостью ≈1000 пФ; R1-R4 - любые типа С2-33 ±5%-0,125 Вт; МС - микроконтроллер, типа Zilok, PIC или любой другой с достаточным функциональным программным обеспечением; драйвер серии ИМС 555; светодиоды HL1-HL6 - типа КИПД-45В-М, мигающий светодиод HL7 типа L297 YD-F; СП - типа КР1171 СП-42; стабилитрон VD3 - типа Д814; диод VD2 - типа Д223.

Электрическая принципиальная схема имеет следующие соединения: входной разъем Ш плюсом соединен с плюсовой клеммой АК, а минусом - с минусовой клеммой АК и с общим минусом всей схемы (⊥); плюс АК через сенсоры СН1-СН2 и через Пр образует общую шину питания «а», которая на прямую соединена с МС, драйвером, СП и конденсатором С, а через R1 - с катодом VD2 и одним концом индуктора, второй конец индуктора соединен с катодом VD3, стоком VT1 и анодом VD2; сенсор СНЗ «Режим» соединен с управляющим входом МС, импульсный выход которого через драйвер и общей точкой резисторов R2 и R3 соединен с затвором VT1, а сигнальные выходы через светодиоды HL1-HL7 соединены с общим минусом схемы; вход IN СП соединен с плюсовой клеммой АК напрямую, выход out - с этим же плюсом через резистор R4 и с входом отключения МС (MCLR).

Аппарат для низкочастотной терапии работает следующим образом. При нормально заряженном аккумуляторе АК и при нажатии кнопки СН1 «Питание» «Вкл» микроконтроллер МС начинает выдавать частоту 100 Гц, о чем сигнализирует свечение индикатора (светодиода) HL1. При этом пациент (пользователь) прикладывает индуктор прибора к гипотоламусу (затылочная часть головы) и держит его назначенное время (≈5-10 мин). После чего нажимает кнопку «Режим», при этом МС генерирует частоту 30 Гц (при этом гаснет светодиод HL1 и загорается светодиод HL2), а пользователь прикладывает индуктор аппарата к ушибленному или больному месту организма и также держит его назначенное время (те же 5-10 мин) и т.д., проходя все частоты (всего шесть частот), контролируя их по последовательному загоранию соответствующих светодиодов до HL6 включительно. На этом процедура заканчивается. Для некоторых стрессов или заболеваний, например при зубной боли, порядок прохождения частот другой, а именно: на больное место назначается частота 100 Гц на время 10-20 минут, а затем уже переходим на гипоталамус низкими частотами 30 и менее Гц.

Электронная схема аппарата имеет ряд защитных элементов, как-то:

- аппарат можно запитывать от адаптера, преобразующего напряжение ˜220 В/50 Гц в постоянное напряжение под выбранный тип аккумулятора, при этом предусмотрено, что этим же напряжением заряжается аккумулятор, а от превышения напряжения выше допустимого или даже от пробоя ˜220 В/50 Гц на вход аппарата служит предохранитель и быстродействующий стабилитрон VD1, который ограничивает напряжение на уровне стабилизации до тех пор, пока не срабатывает предохранитель. Для подключения адаптера служит стандартный разъем Ш;

- при пользовании аппаратом без адаптера питание электронной схемы происходит от аккумулятора, емкость которого рассчитана на 10-12 часов непрерывной работы, при этом предусмотрена защита МС от пониженного напряжения питания (ИМС СП), которая выключает МС и включает мигающий светодиод HL7, который и сигнализирует о разряде аккумулятора ниже допустимого;

- остальные электрорадиоэлементы служат для задания рабочих режимов электронной схемы и не представляют особого интереса.

Конструктив аппарата выполнен с учетом требований эргономики и современного дизайна, форма его слегка закруглена, удобно ложится в ладонь, как бы является продолжением руки, это мнемонически соответствует ее естественным движениям при пользовании: круговое, последовательное, сканирующее (галсами), массажное и т.д.

Само управление аппаратом и задание режимов максимально облегчено и легко доступно любому пациенту, как ребенку, так и пожилым людям, поскольку исключены все механические части: тумблеры, галетные переключатели и пр., которые к тому же снижают надежность.

Особо хочется отметить, что аппарат в целом (особенно его принципиальная схема) разработан из условия «стоимость-эффективность». Если учесть, что современные аппараты для магнитотерапии, как отечественные, так и зарубежные, стоят порядка 200 и более долларов, что, конечно, недоступно большинству пенсионеров, то цена предложенного аппарата не превышает 60-70$ при серийном производстве.

Аппарат в целом обладает следующими достоинствами, а именно:

- имеет эффективную рыночную стоимость и коммерческую жизнеспособность;

- имеет низкий уровень потребляемой мощности, т.е. высокий КПД;

- незначительные геометрические размеры;

- низкую стоимость аппаратных средств;

- технологическую прозрачность.

Далее обратим внимание, что большинство современных аппаратов для низкочастотной магнитотерапии совершенно не учитывают направление знака поля (его закрученность), а напрасно. Из теории торсионных полей известно, что правозакрученное поле оказывает положительное влияние, а левозакрученное - наоборот, но магнитное или электромагнитное поля - это разновидность торсионных полей, поэтому в прелагаемом аппарате строго учитывается направление «закрутки»: только по часовой стрелке, т.е. правозакрученное, если смотреть со стороны мембраны индуктора, которую прикладывают к пациенту.

1. Аппарат для низкочастотной магнитотерапии, содержащий усилитель мощности, соединенный с индуктором, блок питания, микроконтроллер, выполненный с возможностью генерирования последовательности частот от 100 Гц и ниже, переключатель для подачи питающего напряжения и его выключения, переключатель режимов, подключенный к управляющим входам микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены драйвер, схема защиты по питанию от пробоя и элементы индикации в виде светодиодов, включенных между сигнальными выходами микроконтроллера и нулевой шиной, при этом усилитель мощности выполнен на полевом транзисторе, затвор которого через драйвер соединен с выходом микроконтроллера, сток - с нулем питания, а исток - с выводом обмотки катушки индуктора, другой вывод которого соединен с шиной питания, параллельно обмотке включен диод в направлении, обратном к шине питания.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что электрорадиоэлементы размещены внутри корпуса на печатной плате с поверхностным монтажом, а соединения между печатной платой, блоком питания, индуктором, переключателями и элементами индикации и сигнализации выполнены плоскими кабелями.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме, удобной для размещения его в ладони.

4. Аппарат по п.3, отличающийся тем. что корпус выполнен разъемным из материала Lustron QE-1088 с возможностью крепления разъемных частей между собой.

5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что в качестве блока питания используют аккумулятор, в аппарат введена схема защиты микроконтроллера от пониженного напряжения питания, включенная между плюсовой шиной питания и входом микроконтроллера и снабженная элементом сигнализации в виде светодиода.

6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что аккумулятор расположен в месте минимальной толщины корпуса и имеет разъем для подключения адаптера.

7. Аппарат по п.6, отличающийся тем, что на одной стороне корпуса размещены переключатели и элементы индикации, а на другой стороне - индуктор и крышка аккумуляторного блока.

8. Аппарат по пп.1-6, отличающийся тем, что катушка индуктора выполнена с правосторонней намоткой.