УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ-ТЕРАПИИ Российский патент 1994 года по МПК A61N5/02 A61N5/00 

Изобретение относится к медицине и биологии, в частности к устройствам для генерирования сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, и может быть использовано для разрушения опухолевых клеток.

Известно устройство для облучения, содержащее высоковольтный трансформатор, выпрямитель, искровой генератор токов высокой частоты, дополнительный трансформатор, электроды.

Данное устройство при воздействии на опухолевые клетки не вызывает процесс их разрушения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для СВЧ-терапии, содержащее СВЧ-генератор с многочастотным выходом и аппликатор, состоящий из внутреннего и внешнего рупорного проводников, причем внутренний и внешний проводники расположены так, что их оси симметрии совпадают.

В данном устройстве излучатель требует контакта внутреннего и внешнего рупорного проводников с поверхностью объекта воздействия. Основным излучением устройства в зоне контакта является электрическая составляющая электромагнитного поля излучения, которая резко ослабляется биологическим объектом и вся мощность излучения расходуется на воздействие по ближним слоям биологического объекта. Диапазон излучения устройства ограничен примененными сосредоточенными индуктивностями и емкостями и излучение носит резонансный характер, а также в нем присутствуют гармоники частот излучения. Данное устройство также не вызывает процесс разрушения опухолевых клеток.

Цель изобретения - увеличение глубины проникновения воздействующего поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аппликатор, состоящий из внутреннего и внешнего рупорного проводников, расположенных соосно, и СВЧ-генератор, выполненный в виде мультивибратора, включающего два транзистора n-p-n-структуры, эмиттер одного из которых соединен с первым резистором, конденсатор, второй, третий и четвертый резисторы, два последних из которых подключены к минусу источника питания, введены ферритовые кольца и дополнительный проводник, пропущенный вместе с внутренним проводником через ферритовые кольца и представляющий собой замкнутый контур, при этом средняя точка внутреннего проводника соединена с плюсом источника питания, а концы подключены к эмиттерам соответствующих транзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами третьего и четвертого резисторов соответственно и через конденсатор соединены между собой, а причем база первого транзистора подключена ко второму выводу первого резистора, база и эмиттер второго транзистора соединены через второй резистор, а внешний проводник выполнен в виде конуса.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для СВЧ-терапии.

Устройство содержит клеммы для подключения источника питания 1, 13, резисторы 2, 3, 6, 8, транзисторы n-p-n-структуры 5, 7, дополнительный замкнутый проводник 9, ферритовые кольца 10, внутренний проводник 11, металлический конусообразный внешний проводник 12.

Коллекторы транзисторов 5 и 7 n-p-n-структуры через резисторы 2 и 3 подключены к минусовой шине питания 1, конденсатор 4 включен между коллекторами транзисторов 5 и 7, базы транзисторов 5 и 7 соединены с эмиттерами резисторами 6 и 8, эмиттеры транзисторов 5 и 7 соединены между собой внутренним проводником 11, на котором расположены ферритовые кольца 10, середина внутреннего проводника 11 подключена к плюсовой шине питания 13, через ферритовые кольца 10 проходит дополнительный замкнутый проводник 9, ферритовые кольца 10 и проводники 10 и 11 помещены во внешний металлический конусообразный проводник 12.

Устройство работает следующим образом. В схеме данного устройства в качестве активных элементов используются транзисторы 5 и 7 в лавинно-пробивном режиме работы. Напряжение источника питания, подключаемое к клеммам 1 и 13, резисторы 2, 3, 6 и 8, емкость 4 выбираются таким образом, чтобы обеспечить автоколебательный режим работы транзисторов 5 и 7.

В начальный момент работы один из транзисторов, например 5, будет включен, а второй 7 выключен.

В этом случае на коллекторе транзистора 5 устанавливается остаточное напряжение. Так как транзистор 7 закрыт, то хронирующий конденсатор 4 заряжается через резистор 3 и напряжение на коллекторе транзистора 7 возрастает. После достижения напряжения на конденсаторе 4 напряжения пробоя транзистор 7 включается и напряжение на его коллекторе быстро падает. Быстрый перепад напряжения с коллектора включившегося транзистора 7 передается через конденсатор 4 на коллектор транзистора 5, уменьшая напряжение на нем. После этого транзистор 5 выключается, а на коллекторе включившегося транзистора 7 устанавливается остаточное напряжение. Конденсатор 4 начинает перезаряжаться в обратном направлении через резистор 2. Резисторы 6 и 8 стабилизируют ток базы транзисторов 5 и 7.

В результате описанных процессов в нагрузке транзисторов 5 и 7 формируются импульсы напряжения короткие по длительности с крутыми передними фронтами. Импульс напряжения распространяется по внутреннему проводнику 11 до клеммы 13 источника питания.

Часть энергии импульса отражается от ферритовых колец 10, часть проходит далее по цепи 11, часть теряется, часть поступает в петлю излучения 9, часть энергии достигает поверхности металлического конусообразного внешнего проводника 12 и отражается от него. Возникает взаимодействие возникающих токов и электромагнитных излучений, что приводит к формированию излучения в широком диапазоне частот.

Плечи мультивибратора работают поочередно, соответственно поочередно работают половины внутреннего проводника 11. При возбуждении первой половины проводника 11 электромагнитная энергия распространяется по второй половине. И наоборот, при возбуждении второй половины, электромагнитная энергия распространяется по первой половине проводника 11.

Внутренний проводник 11, ферритовые кольца 10, дополнительный замкнутый проводник 9, металлический конусообразный внешний проводник 12 формируют электромагнитное излучение в широком диапазоне частот.

Был разработан и изготовлен опытный образец устройства для СВЧ-терапии, который прошел опытную проверку. В качестве транзисторов 5 и 7 использованы КТ 312Б; резисторы 2 и 3 300 Ом; конденсатор 4 34 Н; резисторы 6 и 8 100 кОм; источник питания 9 В; ферритовые кольца марки 2ВТ размером 1 мм х 0,7 мм х 0,35 мм; внешний конусообразный проводник - медь.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

П р и м е р. В эксперимент взяты беспородные крысы весом 180-200 г одного разведения с дальнейшей перевивкой в правую заднюю подошву стопы гомогената саркомы М1 с дальнейшим метастазированием в бедренный лимфоузел. Через 65 дней, к началу эксперимента по облучению, животные имели близкие размеры опухолей 627,6 и 627,5 мм³ (см. таблицу, поз. 1).

Облучение экспериментальной крысы производилось устройством в течение 18 дней при фиксированном излучателе на штативе. Расстояние выхода излучателя до обрабатываемой опухоли равно 200 мм. Время экспозиции всегда было 30 мин.

Данные объемных размеров опухолей представлены в таблице.

Из таблицы видно, что размеры контрольной опухоли увеличиваются с 627,6 до 27715,0 мм³. При рассмотрении данных роста опухоли в случае облучения также отмечен рост от размеров 627,5 до 20251,0 мм³.

Из сравнения размеров облученной опухоли относительно контрольной имеет место различие к концу эксперимента.

Из таблицы следует, что к концу эксперимента объемный размер облучаемой опухоли меньше контрольной.

На 18-й день эксперимента проведена вивисекция облученного и контрольного опухоленосителя. Полученные материалы контрольной и экспериментальной опухоли были фиксированы в стандартном 10%-ном растворе формальдегида с дальнейшим проведением микросрезов, прокрашивания и фиксации на предметном стекле.

Сравнение и анализ контрольной и облученной опухолей подтверждает, что предлагаемое устройство производит разрушение опухолевых клеток и их капсулизацию.

Технико-экономические преимущества от использования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в том, что устройство генерирует электромагнитное излучение в широком диапазоне частот и его можно применять для облучения опухолевых клеток с целью их разрушения и капсулизации. Предлагаемое устройство не имеет электрического контакта с поверхностью тела живого организма. В ближней зоне излучения поля устройством имеется сильно выраженное преобладание магнитной составляющей электромагнитного поля над электрической составляющей электромагнитного поля. Магнитная составляющая излучения глубоко проникает в биологические среды, взаимодействует с клетками и вызывает необходимый эффект.

Область применения: медицинская техника, в частности в устройствах для лечения злокачественных новообразований. Сущность изобретения: устройство содержит аппликатор, состоящий из внутреннего и внешнего рупорного проводников, расположенных соосно, и СВЧ-генератор, выполненный в виде мультивибратора, кроме того содержит ферритовые кольца и дополнительный проводник, пропущенный вместе с внутренним проводником через ферритовые кольца и представляющий собой замкнутый контур. При этом средняя точка внутреннего проводника соединена с плюсом источника питания, а концы подключены к эмиттерам транзисторов мультивибраторов, внешний проводник выполнен в виде конуса. Позволяет увеличить глубину проникновения воздействующего поля. 1 ил., 1 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЧ-ТЕРАПИИ, содержащее аппликатор, состоящий из внутреннего и внешнего рупорного проводников, расположенных соосно, и СВЧ-генератор, выполненный в виде мультивибратора, включающего два транзистора n-p-n-структуры, эмиттер одного из которых соединен с первым резистором, конденсатор, второй, третий и четвертый резисторы, два последних из которых подключены к минусу источника питания, отличающееся тем, что, с целью увеличения глубины проникновения воздействующего поля, в него введены ферритовые кольца и дополнительный проводник, пропущенный вместе с внутренним проводником через ферритовые кольца и представляющий собой замкнутый контур, при этом средняя точка внутреннего проводника соединена с полюсом источника питания, а концы подключены к эмиттерам соответствующих транзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами третьего и четвертого резисторов соответственно, и через конденсатор соединены между собой, причем база первого транзистора подключена к второму выводу первого резистора, база и эмиттер второго транзистора соединены через второй резистор, а внешний проводник выполнен в виде конуса.