УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОТЕРАПИИ Российский патент 1999 года по МПК A61N2/04 

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения магнитным полем, и может быть использовано в медицинской практике для оптимизации процессов регенерации мягких и твердых тканей.

Воздействие магнитным полем при лечении ряда соматических и вегетативных заболеваний, а также заболеваний опорно-двигательного аппарата и возникающий при этом положительный результат обоснованы в работах [1, 2, 3, 4].

Известно устройство для магнитотерапии, содержащее индуктор, источник питания, усилитель, электроды для снятия биопотенциалов с точек акупунктуры и измеритель тока [5]. Терапия осуществляется магнитным полем, форма и частота которого адекватны магнитному полю на участке, подвергаемом магнитотерапии.

Известно устройство для магнитной терапии, содержащее блок управления, генератор линейно меняющегося напряжения и генератор высокочастотного сигнала, усилитель, блок согласования, индуктор с измерительным прибором магнитного поля и программирующий таймер [6].

Однако все известные устройства обладают существенным недостатком: магнитное поле воздействует на ткани по параметрам, не соответствующим параметрам биоэнергетических полей организма, и отсутствие дозированного воздействия магнитного поля.

Из известных устройств для магнитотерапии наиболее близким аналогом является устройство для магнитотерапии, которое частично устраняет недостатки вышеперечисленных аналогов и принято нами за прототип [7].

Устройство для магнитотерапии содержит генератор тактовых импульсов, формирователь, коммутатор, два генератора электрических сигналов, модулятор, реле, аттенюатор, усилитель, два резонансных контура с входящими в них индукторами и индикаторами. Известное устройство обеспечивает высокую эффективность при лечении магнитотерапией большого круга заболеваний путем широкого регулирования параметров магнитного поля /амплитуды, формы, частоты следования модулирующих импульсов и пространственной ориентации магнитного поля/ при обеспечении точности дозирования.

Известное устройство также обладает рядом недостатков, заключающихся в создании электромагнитного лечебного поля с параметрами амплитудно-частотного спектра, не соответствующими биоэлектрическим параметрам органов и тканей, что снижает лечебный эффект.

Сложность устройства при эксплуатации.

Из анализа существующего уровня техники выявлено воздействие постоянного, переменного, низкочастотного магнитного поля на биологические объекты. Имеются данные о роли геомагнитных пульсаций инфракрасной частоты в стимуляции и росте биосистем. Установлено, что магнитная пульсация малой интенсивности в диапазоне частот 0,02-0,2 Гц оказывает благоприятное влияние на развитие биологических систем [8]. Автору неизвестны технические решения, создающие магнитные поля с параметрами, совпадающими с параметрами биоэлектрических /биомагнитных/ процессов органов и тканей. Поэтому автором поставлена и решена задача - создание технического устройства для магнитотерапии, параметры магнитного поля которого совпадают с параметрами биоэлектрических процессов органов и тканей, для активизации и ускорения репаративных процессов в пораженных тканях. Автором установлено, что магнитная стимуляция малой интенсивности /10-25 Гамм/ в диапазоне частот 0,5-3,0 Гц оказывает благоприятное воздействие на репаративные процессы, интенсивность которых повышается в среднем в 1,5-1,8 раза. Это подтверждается исследованиями автора, и им впервые было доказано, что в органах и тканях /костях и мышцах/ можно зарегистрировать электрическую активность, представляющую собой волны с частотой от 0,2 до 3 Гц и амплитудой до 50-60 мкВ. В дальнейшем было доказано, что эта активность коррелирует с микродвижениями органов и тканей, которые выполняют по крайней мере три функции:
1. способствуют более быстрому прохождению крови через орган,
2. обеспечивают повышенный обмен веществ и газов между кровью и тканями,
3. обеспечивают лимфодренаж.

Все эти свойства можно объединить под одним общим понятием "Микроциркуляция" [9]. Автором предложено техническое решение, которое устраняет недостатки известных технических решений и решает поставленную задачу путем обеспечения данных функций.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в устройство для магнитной терапии, содержащее генератор тактовых импульсов, усилитель, индуктор, амплитудный модулятор, дополнительно включены цифровой генератор шума, два фильтра нижних частот, переключатель. При этом генератор тактовых импульсов подключен ко входам цифрового генератора и амплитудного модулятора, выход которого подключен ко входу одного из фильтров нижних частот, выход которого в свою очередь соединен с переключателем, последовательно соединенным с усилителем постоянного тока, индуктором, выход цифрового генератора шума соединен со входом второго фильтра нижних частот, один из выходов которого соединен со входом амплитудного модулятора, а второй выход фильтра низких частот подключен ко второму входу переключателя.

Новым в предложенном устройстве являются введенные цифровой генератор шума, два фильтра нижних частот и взаимосвязь всех элементов устройства.

Автором не выявлено устройство аналогичной предложенной совокупности признаков, тем более с предложенной взаимосвязью элементов, что на выходе устройства обеспечивало бы выявленное свойство. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Для доказательства критерия "промышленная применимость" рассмотрим работоспособность каждого элемента схемы устройства и всю совокупность признаков в целом.

Генератор тактовых импульсов 1 предназначен для получения импульсов с частотой следования 50 Гц и состоит из генератора прямоугольных импульсов, выполненного по известной схеме на двух элементах "исключающее ИЛИ" с частотно-задающей RC-цепью и построенного, например, на основе микросхемы К561ЛП2.

Цифровой генератор шума /ЦГШ/ 2 предназначен для получения прямоугольных импульсов с псевдослучайной /шумовой/ частотой следования в диапазоне 0,2-3,0 Гц и выполнен на сдвиговом регистре, охваченном несколькими кольцами обратной связи. ЦГШ может быть построен, например, на основе двух 8-разрядных регистров К561ИР2 и двух элементов "исключающее ИЛИ" /микросхема К561ЛП2/ в цепи обратной связи.

Амплитудный модулятор 3 предназначен для модуляции сигнала частотой 50 Гц по амплитуде низкочастотным шумовым сигналом и выполнен по схеме амплитудного модулятора на двух биополярных транзисторах, один из которых работает в линейном, другой - в ключевом режиме. Фильтры нижних частот /ФНЧ/ 4,5 предназначены для получения аналоговых сигналов прямоугольной формы и выполнены по схеме двухфазного Г-образного RC-фильтра.

Переключатель 6 стандартного типа предназначен для переключения режимов работы индуктора.

Усилитель постоянного тока /УПТ/ 7 предназначен для усиления низкочастотного шумового сигнала или модулированного сигнала частотой 50 Гц и выполнен подобно известной балансовой схеме на двух операционных усилителях. УПТ может быть построен, например, на микросхеме К11404Д20 [cм. источники инф.: 10,11,12,13,14].

Индуктор 8 предназначен для получения магнитного поля, воздействующего на биологически активные точки, и выполнен в виде соленоида с магнитопроводом.

Для выполнения предложенного устройства и обеспечения его работоспособности использованы известные средства, осуществление из взаимосвязи не требует специальных приспособлений и отклонений от общепринятых правил, что соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".

Предложенное техническое решение отвечает и критерию изобретения "изобретательский уровень", так как не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Предложенная совокупность признаков и их новая взаимосвязь обеспечивают новое свойство, а именно получение магнитного поля с автоматически настраивающейся частотой и амплитудой, параметры которых совпадают с биоэлектрическими параметрами процессов органов и тканей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.

На фиг. 2, 3, 4, 5 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для магнитотерапии содержит генератор тактовых импульсов /ГТИ/ 1, к одному из входов которого подключен цифровой генератор шума /ЦГШ/ 2, а к другому выходу подключен амплитудный модулятор /АМ/ 3. Выход амплитудного модулятора 3 подключен к фильтру нижних частот /ФНЧ-2/ 4, выход которого соединен с одним из входов переключателя 5. Выход цифрового генератора шума 2 подключен к фильтру нижних частот /ФНЧ-1/ 6, один из выходов которого подключен ко входу амплитудного модулятора 3, а другой выход соединен со вторым входом переключателя 5. Последовательно с переключателем 5 соединены усилитель постоянного тока /УПТ/ 7 и индуктор /ИН/ 8, непосредственно воздействующий магнитным полем на объект.

Устройство для магнитотерапии работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов /1/ вырабатывает импульсы прямоугольной формы, следующие с частотой повторения 50 Гц, которые, поступая на вход цифрового генератора шума, управляют им. Цифровой генератор шума /2/ формирует импульсы стандартной амплитуды прямоугольной формы с псевдослучайной частотой следования в диапазоне 0,2-3,0 Гц /см. фиг. 2/, которые поступают на фильтр нижних частот /6/ с постоянной времени 0,25 с. После фильтра /6/ сигнал преобразуется в псевдослучайный аналоговый сигнал в диапазоне частот 0,2-3,0 Гц /см. фиг. 3/ и далее поступает на переключатель /5/. Одновременно с генератора тактовых импульсов /1/ импульсы прямоугольной формы поступают на один из входов амплитудного модулятора /3/, а на другой вход поступает псевдослучайный аналоговый сигнал с фильтра нижних частот /6/. В амплитудном модуляторе прямоугольной формы сигнал частотой 50 Гц модулируется по амплитуде псевдослучайным сигналом в диапазоне частот 0,2-3,0 Гц, глубина модуляции при этом составляет не менее 30%. Таким образом, на выходе амплитудного модулятора /3/ сформирована последовательность импульсов с несущей частотой 50 Гц и амплитудой, изменяющейся по случайному закону /см. фиг.4/. Далее модулированный прямоугольный сигнал, поступая на фильтр нижних частот /4/ с постоянной времени 10 мс, преобразуется в аналоговый /фиг.5/ и поступает на переключатель /5/. Сигналы с переключателя /5/ поступают на усилитель постоянного тока /7/, нагрузкой которого является индуктор /8/, непосредственно воздействующий магнитным полем на ткань.

Переключатель /5/ обеспечивает один из двух режимов работы индуктора 8; I - воздействие магнитным полем, напряженность которого изменяется с амплитудой случайным образом; II - воздействие переменным магнитным полем частотой 50 Гц, модулированным по амплитуде шумовым сигналом с глубиной модуляции не менее 30%. Индуктор /8/ непосредственно воздействует магнитным полем на ткани.

Рассмотрим работу устройства в режиме I.

В этом режиме сигнал с фильтра нижних частот 4 через переключатель 1 поступает на усилитель постоянного тока 7, нагрузкой которого является индуктор 8. В индукторе 8 генерируется магнитное поле, величина которого изменяется по случайному закону.

Работа устройства в режиме II.

Сигнал с фильтра нижних частот 6 поступает через переключатель 5 на усилитель постоянного тока 7, нагрузкой которого является индуктор 8, формирующий переменное магнитное поле частотой 50 Гц, модулированный по амплитуде по случайному закону.

По сравнению с известными предлагаемое устройство обладает возможностью получения магнитного поля с автоматически регулируемой частотой и амплитудой, параметры которых совпадают с биоэлектрическими процессами органов и тканей. Использование резонансной частоты ЭМП позволяет стимулировать микроциркуляцию органов и тканей и позволяет применять не только для увеличения скорости репаративных процессов, но и при лечении широкого круга заболеваний внутренних органов.

Выводы: 1. Использование устройства на больных с ложными суставами плеча и голени позволило увеличить скорость репаративных процессов в 1,5-1,8 раза.

2. Портативность, простота применения, возможность комплектования с другими портативными приборами значительно расширяют его применение в клинических, амбулаторных и домашних условиях.

Использованная литература
1. Куницина Л. А. и др. Эффективность применения низкочастотного магнитного поля для лечения больных с начальными проявлениями недостаточности мозгового кровообращения. //Курортология и физиотерапия (Киев). -1990. -N23. -С.33-35.

2. Байчев Б. и др. Изучение влияния переменного магнитного поля на сосудисто-вегетативные и моторные нарушения у больных инсультом. //Курортол. и физиотер. -1990. -27- N3.-С.6-14. Болг.

3. Васильев Ю. М. и др. Магнитотерапия в кардиологии. //Врач. дело. -1990.-N3-С.42-47. Рус.

4. Sieron Aleksander и др. Магнитотерапия - собственные опыты - предварительные сообщения. // Post. fiz. med. -1989.- 24. N2. С. 81-85. -Пол.; рез. рус., англ.

5. Авт. свид. СССР N 1317723, МКИ A 61 N 1/42, ДСП.

6. Заявка ФРГ N OS 3605148, МКИ4 A 61 N 1/42, 87.08.20, N34.

7. Авт. свид. СССР N1593667, МКИ5 A 61 N 2/00, 23.09.90. Бюл. 35.

8. Рудаков Я.Я., Красногорская Н.В., Чернышева Г.А. Состояние биосистем, воздействие на них магнитными пульсациями инфранизкой частоты малой интенсивности. //Исследов. динамических свойств распределителей сред. - М., 1989, -с. 127-137.

9. Бутуханов В. В. с соавторами. Медленноволновая электрическая активность и спонтанные ритмические движения органов и тканей. Рук.деп. ВИНИТИ И 5366- B.86.

10. Зельдин Е. А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л., Энергоатомиздат, 1986.

11. Сикарев А.В., Лебедев О.И. Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов.- М., Радио и связь, 1983.

12. Горошков Б. И. Радиоэлектронные устройства. - М., Радио и связь, 1985.

13. Ленк Дж. Электронные схемы.- М., Мир, 1985.

14. Граф Р. Электронные схемы.- М., Мир, 1989.

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения магнитным полем, и может быть использовано в медицинской практике для оптимизации процессов регенерации мягких и твердых тканей. Обеспечивает повышение терапевтического эффекта путем создания магнитного поля с автоматически настраивающейся частотой и амплитудой, параметры которых совпадают с параметрами биоэлектрических (биомагнитных) процессов органов и тканей. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, усилитель постоянного тока, индуктор, амплитудный модулятор, цифровой генератор шума, два фильтра нижних частот и переключатель. При этом генератор тактовых импульсов подключен ко входам цифрового генератора шума и амплитудного модулятора, выход которого подключен ко входу одного из фильтров нижних частот, выход которого, в свою очередь, соединен с переключателем, последовательно соединенным с усилителем постоянного тока индуктором. Выход цифрового генератора шума соединен со входом второго фильтра нижних частот, один из выходов которого соединен со входом амплитудного модулятора, а второй выход фильтра низких частот подключен ко второму входу переключателя и далее через переключатель, усилитель постоянного тока к индуктору. 5 ил.

Устройство для магнитотерапии, включающее генератор тактовых импульсов, усилитель, индуктор, амплитудный модулятор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено цифровым генератором шума с псевдослучайной частотой следования в диапазоне 0,2 - 3,0 Гц, тактовым генератором импульсов с частотой 50 Гц, двумя фильтрами нижних частот, переключателем, при этом генератор тактовых импульсов подключен ко входам цифрового генератора и амплитудного модулятора, выход которого подключен ко входу одного из фильтров нижних частот, выход которого, в свою очередь, соединен с переключателем, последовательно соединенным с усилителем постоянного тока и индуктором, выход цифрового генератора шума соединен со входом второго фильтра нижних частот, один из выходов которого соединен со входом амплитудного модулятора, а второй его выход соединен со вторым входом переключателя.