Устройство для воздействия магнитным полем (варианты)

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для физиотерапии импульсным низкочастотным магнитным полем. Устройство для воздействия магнитным полем содержит ряд соленоидов со стержневыми постоянными магнитами в качестве сердечников. Между соленоидами размещены промежуточные стержневые постоянные магниты. Промежуточные постоянные магниты ориентированы в рабочем направлении полюсами, противоположными полюсам постоянных магнитов в соленоидах. Техническое средство для управления работой соленоидов выполнено с возможностью подачи на соседние соленоиды электрических импульсов в противофазе. Устройство выполнено с возможностью получения результирующего колеблющегося магнитного поля с индукцией переменной составляющей, меняющейся не более чем на 1/3 от значения индукции постоянной составляющей поля. Изобретение позволяет уменьшить распространение возбуждения периферической нервной системы за пределы области воздействия, увеличить рабочую область воздействия и повысить эффективность магнитотерапевтического воздействия. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к средствам медицинской техники и предназначено для магнитотерапии или магнитной обработки воды.

Одним из методов физиотерапии является воздействие на ткани и органы тела человека магнитным полем. Магнитное поле обладает широким спектром биологических эффектов, проявляющихся при воздействии. Для низкочастотного магнитного поля характерно возбуждение периферической нервной системы в отличие от постоянного магнитного поля, оказывающего на нее тормозное влияние (Боголюбов В.М. и Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. Санкт-Петербург: "СЛП", 1997, с.157).

Для того чтобы иметь возможность воздействовать на ткани и органы, расположенные в глубине тела, необходимо создать достаточно мощное для этого магнитное поле. Избежать при этом увеличения потребления электрической энергии, а следовательно, иметь возможность создания портативных устройств с автономными источниками электрического питания можно путем совмещения действия постоянного магнитного поля (обеспечивает относительно глубокое проникновение поля внутрь тела) и переменного магнитного поля (обеспечивает наличие в результирующем поле переменной составляющей).

Подобный подход, в котором постоянный магнит предназначен для получения постоянного магнитного поля, модулируемого пульсирующем магнитным полем соленоида, известен из описания к международной заявке W0 2007/071543 А1, дата публикации 28.06.2007. Известное из указанной международной заявки устройство для воздействия магнитным полем содержит соленоид и соосно расположенный внутри него постоянный магнит соответствующей длины.

Однако известное устройство при воздействии низкочастотным магнитным полем не позволит оказать локальное терапевтическое воздействие, без дальнейшего побочного возбуждения периферической нервной системы. Известное устройство также может оказывать воздействие только на относительно ограниченную область поверхности тела.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, лишенного указанных недостатков, что ведет к повышению эффективности физиотерапии.

Первый обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в уменьшении распространения возбуждения периферической нервной системы за пределы области воздействия, что позволит улучшить избирательность магнитотерапии при оказании воздействия в основном только на выбранные ткани и органы.

Второй обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в увеличении рабочей области воздействия.

Третий обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в обеспечении возможности создании магнитного поля с переменной составляющей, относительно малой по сравнению с его постоянной составляющей, что ведет к повышению эффективности воздействия. Практическая целесообразность использования магнитного поля с указанным соотношением его постоянной и переменной составляющих установлена опытным путем.

Указанные технические результаты достигаются благодаря тому, что первый вариант устройства для воздействия магнитным полем содержит излучатель постоянного магнитного поля, излучатель переменного магнитного поля и техническое средство для управления работой излучателя переменного магнитного поля. Излучатели постоянного и переменного магнитных полей ориентированы в пространстве так, чтобы обеспечить возможность получения результирующего магнитного поля, характеризующегося постоянством направления вектора магнитной индукции в каждой точке рабочей области воздействия во времени. Причем устройство дополнительно содержит одну или более таких пар излучателей и техническое средство для управления работой двух или более излучателей переменного магнитного поля, выполненное с возможностью такого включения излучателей, что области максимума и минимума индукции результирующего магнитного поля соответствуют соседним группам излучателей, а индукция результирующего магнитного поля изменяется не более чем на 1/3 от величины индукции его постоянной составляющей.

В частном случае своего выполнения устройство характеризуется тем, что средство для управления работой излучателей выполнено с возможностью включения излучателей переменного магнитного поля, входящих в соседние группы, в противофазе.

Каждый излучатель переменного магнитного поля сгруппирован в пару с соответствующим излучателем постоянного магнитного поля так, что магнитные оси излучателя переменного магнитного поля и излучателя постоянного магнитного поля совпадают, для обеспечения возможности излучения магнитных полей излучателей пары вдоль одной оси.

В другом частном случае все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности, размещенную над постоянным магнитом, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.

В частном случае своего выполнения катушка индуктивности представляет собой соленоид.

В еще одном частном случае устройство для воздействия магнитным полем выполнено с возможностью получения результирующего магнитного поля, характеризующегося индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл и частотой изменения 8 Гц.

Технические результаты, обеспечиваемые заявленным изобретением, обеспечиваются также тем, что второй вариант устройства для воздействия магнитным полем содержит катушку индуктивности и постоянный магнит, магнитные оси которых совпадают при прохождении через обмотку катушки индуктивности электрического тока, а также техническое средство для управления работой катушки индуктивности. Причем устройство дополнительно содержит одну или более таких пар источников магнитного поля, между которыми размещены дополнительные постоянные магниты, ориентированные в рабочем направлении полюсами, противоположными полюсам постоянных магнитов в парах, техническое средство для управления работой более чем одной катушкой индуктивности, выполненное с возможностью подачи на соседние катушки индуктивности электрических импульсов в противофазе.

В частном случае выполнения все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности (например, в виде соленоида), размещенную над постоянным магнитом, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.

Техническое средство для управления работой катушек индуктивности выполнено, в частном случае, с возможностью подачи на катушки таких электрических импульсов, что создаваемое результирующее магнитное поле характеризуется индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл, изменением величины индукции не более чем на 1/3 от значения индукции его постоянной составляющей, и частотой изменения 8 Гц.

В еще одном частном случае постоянные магниты размещены на общем основании из магнитопроводящего материала.

В другом частном случае пары излучателей расположены линейно рядами.

Изобретение поясняется следующими фигурами:

- фиг.1. Схематическое изображение компоновки магнитной системы;

- фиг.2. Принципиальная схема устройства;

- фиг.3. Изображение сигнала, подаваемого на соленоид.

Устройство для воздействия магнитным полем по настоящему изобретению конструктивно выполнено и работает следующим образом.

На общем основании 1 (см. фиг.1А), выполненном из магнитопроводящего материала, закреплены постоянные магниты 2, 3 и 4, ориентированные одним своим полюсом в рабочем направлении, перпендикулярно основанию 1. Указанные магниты расположены на основании последовательно, вдоль одной линии, хотя возможен вариант выполнения устройства, в котором магниты расположены более чем в один ряд.

Поверх магнитов 2 и 4 установлены соленоиды 5 и 6, имеющие сердечники из ферромагнитного материала. Поверх магнита 3 также установлен стержень 7, выполненный из ферромагнитного материала. Высота стержня 7 соответствует высоте соленоидов 5 и 6. Магнит 2 и соленоид 5 образуют первую пару излучателей, а магнит 4 и соленоид 6 - вторую пару. Таким образом, каждая пара излучателей содержит источник постоянного магнитного поля в виде магнитов 2 и 4, а также источник переменного магнитного поля, функцию которого выполняют соленоиды 5 и 6 при пропускании через них электрического тока, в результате подачи на выводы данных соленоидов импульсов электрического напряжения.

Так как в каждой паре магнит и соленоид установлены соосно и магнитные оси излучателей совпадают, то благодаря этому обеспечена возможность излучения магнитных полей вдоль одной общей для них оси. Таким образом обеспечена возможность получения результирующего магнитного поля, характеризующегося постоянством, в заданных пределах, направления вектора магнитной индукции в каждой точке рабочей области воздействия во времени, что не выполнялось при не соосном расположении соленоидов и постоянного магнита, как показано на фиг.1Б (одна из ранее известных компоновок).

Выводы обмоток соленоидов, входящих в состав блока магнитного воздействия 8, электрически связаны с блоком питания 9 через микроконтроллер 10, электрически связанного своими соответствующими входами-выходами с органами управления и средствами индикации 11 (см. фиг.2).

Следует отметить, источник постоянного магнитного поля может иметь иные варианты своего выполнения, например в виде электромагнита. При этом микроконтроллер 10 должен обеспечить управление работой всех катушек индуктивности.

Функции и режимы работы микроконтроллера 10, органов управления и средств индикации 11 в составе устройства по настоящему изобретению позволяют использовать для реализации указанных блоков обычную в данной области техники элементную базу. В частности, почти весь основной функционал устройства реализован посредством микроконтроллера ATmega88 компании Atmel Corp.

Основным элементом блока питания предпочтительно являются подходящие электрические батареи или аккумуляторы, позволяющие обеспечить портативность устройства.

При переводе устройства в рабочий режим с заданными параметрами воздействия посредством соответствующих органов управления, например кнопок или переключателей, микроконтроллер имеющий соответствующее программное обеспечение генерирует управляющий сигнал для подачи на обмотку первого соленоида 5 импульса положительной полярности. Одновременно на обмотку соседнего соленоида 6 подается такой же импульс, но имеющий отрицательную полярность (см. фиг.3). Таким образом излучатели переменного магнитного поля, входящие в соседние группы, работают в противофазе. Если устройство содержит множество пар излучателей, то одинаковые импульсы электрического напряжения подаются на соленоиды через один или в шахматном порядке.

Подобное включение соленоидов ведет к тому, что результирующее магнитное поле характеризуется в заданный момент времени наличием по меньшей мере одной области с максимальным значением индукции и по меньшей мере одной области с минимальным значением индукции. Причем пространственное расположение указанных областей максимума и минимума индукции соответствуют соседним группам излучателей, работающих в противофазе. Такая пространственная конфигурация магнитного поля предотвращает распространение возбуждения периферической нервной системы за пределы области воздействия.

Для увеличения полезного объема рабочей области воздействия в состав излучателей блока магнитного воздействия 8 включен постоянный магнит 3 или магниты, при количестве пар упомянутых ранее излучателей больше одной, расположенные таким же образом, то есть между такими парами излучателей. Прохождение силовых линий магнитного поля при отсутствии магнита 3 показано на фиг.1В. На данной фигуре видно, что пространство рабочей области воздействия между парами излучателей характеризуется малой плотностью силовых линий из-за того, что силовые линии стремятся замкнуться на противоположный полюс магнита этой же пары.

Однако при введении дополнительного магнита 3 картина меняется. В пространстве рабочей области воздействия плотность силовых линий увеличивается благодаря растяжению магнитного поля между парами излучателей.

Получение требуемых параметров результирующего магнитного поля осуществляется по алгоритмам программного обеспечения микроконтроллера 10 и технических сложностей при реализации известными из уровня техники средствами не вызывает. В рамках настоящего изобретения признано наиболее целесообразным применять магнитное поле, индукция которого изменяется не более чем на 1/3 от значения индукции его постоянной составляющей и характеризующегося индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл и частотой изменения 8 Гц. Опытным путем установлено, что именно такие параметры магнитного поля используемой конфигурации обеспечивают наибольший физиологический эффект.

1. Устройство для воздействия магнитным полем, содержащее излучатель постоянного магнитного поля, излучатель переменного магнитного поля и техническое средство для управления работой излучателя переменного магнитного поля, причем излучатели постоянного и переменного магнитных полей ориентированы в пространстве так, чтобы обеспечить возможность получения результирующего магнитного поля, характеризующегося постоянством направления вектора магнитной индукции в каждой точке рабочей области воздействия во времени, отличающееся тем, что дополнительно содержит одну или более таких пар излучателей, техническое средство для управления работой двух или более излучателей, выполненное с возможностью такого включения излучателей, что области максимума и минимума индукции результирующего магнитного поля соответствуют соседним группам излучателей, а индукция результирующего магнитного поля изменяется не более чем на 1/3 от величины индукции его постоянной составляющей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для управления работой излучателей выполнено с возможностью включения излучателей переменного магнитного поля, входящих в соседние группы, в противофазе.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый излучатель переменного магнитного поля сгруппирован в пару с соответствующим излучателем постоянного магнитного поля так, чтобы обеспечить возможность излучения магнитных полей излучателей пары вдоль одной оси.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что магнитные оси излучателя переменного магнитного поля и излучателя постоянного магнитного поля совпадают.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности, размещенную над постоянным магнитом или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что катушка индуктивности представляет собой соленоид.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью получения результирующего магнитного поля, характеризующегося индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл и частотой изменения 8 Гц.

8. Устройство для воздействия магнитным полем, содержащее катушку индуктивности и постоянный магнит, магнитные оси которых совпадают при прохождении через обмотку катушки индуктивности электрического тока и техническое средство для управления работой катушки индуктивности, отличающееся тем, что дополнительно содержит одну или более таких пар источников магнитного поля, между которыми размещены дополнительные постоянные магниты, ориентированные в рабочем направлении полюсами, противоположными полюсам постоянных магнитов в парах, и техническое средство для управления работой более чем одной катушкой индуктивности, выполненное с возможностью подачи на соседние катушки индуктивности электрических импульсов в противофазе.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности, размещенную над постоянным магнитом или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что катушки индуктивности представляют собой соленоиды.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что техническое средство для управления работой катушек индуктивности выполнено с возможностью подачи на катушки таких электрических импульсов, что создаваемое результирующее магнитное поле характеризуется индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл, изменением величины индукции не более чем на 1/3 от значения индукции его постоянной составляющей и частотой изменения 8 Гц.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что постоянные магниты размещены на общем основании из магнитопроводящего материала.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что пары излучателей расположены линейно.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что пары излучателей расположены рядами.