Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при создании аппаратуры для магнитотерапевтического воздействия, предназначенной для лечебных и восстановительных процедур с управлением уровнем воздействия по текущему состоянию пациента.
Известен способ формирования магнитотерапевтического воздействия для пациента, реализованный в устройстве [1], основанный на подаче сигналов тока в индукторы магнитного поля в течение заданного промежутка времени. Однако этот способ имеет низкие функциональные возможности, т. к. задаваемые интервалы времени, амплитуды и полярности электрических сигналов являются фиксированными для сеанса лечения и связаны со структурным построением устройства.
Известен способ формирования магнитотерапевтического воздействия вокруг пациента, реализованный в устройстве [2], основанный на подаче сигналов тока в индукторы магнитного поля в течение заданного промежутка времени. Однако реализация известного способа не позволяет оперативно формировать и изменять последовательности магнитотерапевтического воздействия с разными длительностями и интенсивностями в течение одного сеанса.
Наиболее близким к заявляемому является способ формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия и устройство для его осуществления [3], основанные на подаче в систему индукторов электрических сигналов в форме двоичных импульсных последовательностей. Общим недостатком известных способов является невозможность изменения относительной интенсивности воздействия без его остановки и последующего возобновления, что не позволяет адаптировать интенсивность воздействия к состоянию конкретного пациента и его изменениям непосредственно в ходе воздействия.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей магнитотерапевтической аппаратуры и повышение эффективности воздействия за счет управления интенсивностью магнитного поля в соответствии с состоянием и особенностями пациента и их изменениями в ходе лечебного сеанса.
Технический результат, реализуемый в способе формирования сигналов управления магнитотерапевтическим воздействием, достигается тем, что в течение каждого периода τS временного интервала Δti формирование двоичной последовательности осуществляется с частотой fи=1/tи=f0/ND, где tи - период следования импульсов; ND - переменный коэффициент, задаваемый автоматически или вручную, и длительностью интервалов с единичным уровнем напряжения τp1 = p1•tи = p1•ND/f0.
Сформированную таким образом двоичную импульсную последовательность преобразуют в электрический сигнал с уровнем тока Ii:
где - среднее значение напряжения двоичной импульсной последовательности за период τS; Uи - амплитуда напряжения импульсов двоичной импульсной последовательности; R - сопротивление обмотки индуктора. В случае, когда τp1≤τS (при ND≤kNs/p1), при завершении двоичной импульсной последовательности в индуктор в течение интервала времени до прихода следующего импульса частоты fs подают сигнал с нулевым уровнем тока. Когда же τp1>τS (при ND>kNs/p1), в момент прихода очередного импульса частоты is подачу двоичной импульсной последовательности начинают с первого промежутка, независимо от числа оставшихся в текущей последовательности интервалов и их уровней.
Устройство для формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия содержит шину опорного напряжения, подключенную к потенциальным входам блоков формирования магнитного воздействия, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа, фильтра, переключателя полярности и индуктора (секции индукторов). При этом потенциальные входы блоков формирования магнитного воздействия являются потенциальными входами ключей. Кроме того, устройство содержит шину данных, подключенную к информационным входам запоминающего устройства двоичных последовательностей, запоминающего устройства полярностей и запоминающего устройства длительностей тактов. В состав устройства входит генератор опорной частоты, входом соединенный с входом устройства, а выходом подключенный к вычитающему входу счетчика длительности такта, информационные входы которого соединены с выходами запоминающего устройства длительностей тактов. При этом шина данных подключена к входам параллельной записи счетчика двоичной последовательности и счетчика тактов, выходы которого подсоединены к адресным входам запоминающего устройства полярностей, запоминающего устройства длительностей тактов и к адресным входам старших разрядов запоминающего устройства двоичных последовательностей. Выходы последнего соединены с одними входами элементов "И", выходы которых подключены к управляющим входам ключей. Выходы запоминающего устройства полярностей соединены с управляющими входами переключателей полярности, а выход счетчика длительности такта соединен со счетным входом счетчика тактов. Выход генератора опорной частоты подключен к входу неуправляемого делителя частоты, выходом подсоединенного к одному входу триггера и к запрещающему входу счетчика двоичной последовательности, выход переполнения которого подключен к другому входу триггера, а информационные выходы - к адресным входам младших разрядов запоминающего устройства двоичных последовательностей. Выход генератора опорной частоты соединен также с тактовым входом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого подключены к шине кода делителя частоты, а выход соединен с одним входом схемы совпадений, выходом подключенной к счетному входу счетчика двоичной последовательности. Выход триггера подсоединен к другому входу схемы совпадений, а также к другим входам элементов "И".
На фиг.1 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие способ.
Сущность способа формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия заключается в следующем.
В индуктор подают электрический сигнал в виде тока, параметры которого определяют величину напряженности и направление вектора индукции магнитного поля в индукторе, а также формируют интервалы времени Δti, в течение которых удерживается заданная величина напряженности. Для пояснения способа на фиг. 1, е представлен один из вариантов диаграммы тока, изменяющегося в течение заданного отрезка времени (периода) Т (на диаграмме показан начальный участок периода Т с двумя интервалами времени Δt1 и Δt2). Значение модуля индукции магнитного поля, создаваемого в индукторе, пропорционально величине тока. При этом положительным значениям тока соответствует прямое направление вектора магнитной индукции (например, "север-юг"), а отрицательным - противоположное ("юг-север"). Таким образом, основными параметрами диаграммы тока, подаваемого в индуктор, являются: значение тока Ii, полярность Pi и длительность Δti воздействия, где - номер трущего такта; m - число тактов воздействия в течение одного периода Т.
Для реализации произвольной диаграммы с периодом Т формируют последовательность временных интервалов {Δt1,Δt2,...Δti,...Δtm}. Каждому временному интервалу Δti ставится в соответствие номинальная (исходная) величина тока Ii и направление вектора магнитной индукции, определяемое полярностью тока Pi, которая задается управляющим напряжением Uупр (единичный потенциал Uупр соответствует положительной полярности тока в индукторе и соответственно прямому направлению вектора магнитной индукции, нулевой потенциал - отрицательной полярности), как это показано на фиг.1,д и 1,е. В течение каждого временного интервала Δti формируется электрический сигнал в виде периодически повторяющейся с периодом τS = kNS/f0 (фиг.1, б), где k - постоянный коэффициент; f0 - опорная частота (фиг.1,а) двоичной импульсной последовательности постоянной длины Ns=p0+p1, где р0 - число промежутков последовательности с нулевым уровнем; p1 - число промежутков с единичным уровнем. Импульсную последовательность в течение каждого интервала Δti повторяют Δti/τS раз. При этом отношение p1/Ns задает номинальное (исходное) значение силы тока, протекающего через индуктор, вводимое в магнитотерапевтический аппарат при формировании методики лечения (статическая составляющая). Эта составляющая тока не изменяется от начала до окончания сеанса лечения.
В течение каждого периода τS (фиг.1,б) временного интервала Δti осуществляется формирование двоичной импульсной последовательности с частотой fi= 1/tи=f0/ND, где ti - период следования импульсов; ND - переменный коэффициент, задаваемый автоматически или вручную (фиг.1,в) и длительностью интервалов с единичным уровнем напряжения τp1 = p1•tи = p1•ND/f0 (фиг.1,г). На диаграммах в качестве примера показано: на временном интервале Δt1 (фиг.1,е) размещены периоды τS с номерами 1, 2, 3, 4, 5 (фиг.1,б), которым соответствуют значения ND, равные 2, 1, 1, 3, 2. На фиг.1,в обозначены периоды следования импульсов tи(2) (1) и tи(4) (2), где верхний индекс представляет собой номер временного интервала Δti, а нижний - номер периода τS в соответствующем временном интервале. На фиг.1,г показан элемент двоичной импульсной последовательности с длительностью интервала, имеющего единичный уровень напряжения τ
В результате среднее значение напряжения полученной двоичной импульсной последовательности за период τS связано с величиной τp1 отношением:
где Uи - амплитуда напряжения импульсов двоичной импульсной последовательности.
Сформированную таким образом двоичную импульсную последовательность преобразуют в электрический сигнал с уровнем тока Ii (фиг.1,е):
где R - сопротивление обмотки индуктора.
Следовательно, отношение ND/k определяет составляющую тока в индукторе, которую можно оперативно изменять непосредственно во врeмя сеанса лечения путем изменения коэффициента ND.
В случае, когда τp1≤τS (при ND≤kNs/p1) при завершении двоичной импульсной последовательности в индуктор в течение интервала времени до прихода следующего импульса частоты fS подают сигнал с нулевым уровнем тока. Когда же τp1>τS/ (при ND≤kNs/p1) в момент прихода очередного импульса частоты fS подачу двоичной импульсной последовательности начинают с первого промежутка, независимо от числа оставшихся в текущей последовательности интервалов и их уровней.
Таким образом, величина протекающего через индуктор тока зависит не только от значения p1/Ns, задаваемого при формировании методики лечебного воздействия, но и от величины коэффициента ND, который может изменяться вручную или автоматически непосредственно в ходе лечебного воздействия.
Длина двоичной импульсной последовательности Ns выбирается с учетом точности задания номинальной (исходной) интенсивности тока, подаваемого в индуктор:
δS = 1/NS, (3)
где δS - погрешность задания номинальной величины тока в индукторе, а коэффициент k - с учетом точности оперативной регулировки интенсивности:
δD = 1/k, (4)
где δD - погрешность оперативной регулировки интенсивности.
На фиг. 2 представлено устройство для формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия, реализующее предлагаемый способ.
В состав устройства входят: 1 - генератор опорной частоты; 2 - управляемый делитель частоты; 3 - схема совпадении; 4 - счетчик двоичной последовательности; 5 - запоминающее устройство двоичных последовательностей; 6 -элементы "И"; 7 - ключ; 8 - фильтр; 9 - переключатель полярности; 10 - индуктор (секция индукторов); 11 - неуправляемый делитель частоты; 12 - триггер; 13 - запоминающее устройство полярностей; 14 - счетчик длительности такта; 15 - счетчик тактов; 16 - запоминающее устройство длительностей тактов; 17 - вход устройства; 18 - шина кода делителя частоты; 19 - шина данных; 20 - шина опорного напряжения; 21 - блок формирования магнитного воздействия.
Устройство для формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия содержит шину опорного напряжения 20, подключенную к потенциальным входам блоков формирования магнитного воздействия 21, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа 7, фильтра 8, переключателя полярности 9 и индуктора (секции индукторов) 10. При этом потенциальные входы блоков формирования магнитного воздействия 21 являются потенциальными входами ключей 7. Кроме того, устройство содержит шину данных 19, подключенную к информационным входам запоминающего устройства 5 двоичных последовательностей, запоминающего устройства 13 полярностей и запоминающего устройства 16 длительностей тактов. В состав устройства входит генератор опорной частоты 1, входом соединенный с входом 17 устройства, а выходом подключенный к вычитающему входу счетчика длительности такта 14, информационные входы которого соединены с выходами запоминающего устройства 16 длительностей тактов. При этом шина данных 19 подключена к входам параллельной записи счетчика двоичной последовательности 4 и счетчика тактов 15, выходы которого подсоединены к адресным входам запоминающего устройства 13 полярностей, запоминающего устройства 16 длительностей тактов и к адресным входам старших разрядов запоминающего устройства 5 двоичных последовательностей. Выходы последнего соединены с одними входами элементов "И" 6, выходы которых подключены к управляющим входам ключей 7. Выходы запоминающего устройства 13 полярностей соединены с управляющими входами переключателей полярности 9, а выход счетчика длительности такта 14 соединен со счетным входом счетчика тактов 15. Выход генератора опорной частоты 1 подключен к входу неуправляемого делителя частоты 11, выходом подсоединенного к одному входу триггера 12 и к запрещающему входу счетчика двоичной последовательности 4, выход переполнения которого подключен к другому входу триггера 12, а информационные выходы - к адресным входам младших разрядов запоминающего устройства 5 двоичных последовательностей. Выход генератора опорной частоты 1 соединен также с тактовым входом управляемого делителя частоты 2, управляющие входы которого подключены к шине 18 кода делителя частоты, а выход соединен с одним входом схемы совпадений 3, выходом подключенной к счетному входу счетчика двоичной последовательности 4. Выход триггера 12 подсоединен к другому входу схемы совпадений 3, а также к другим входам элементов "И" 6.
Устройство функционирует следующим образом. В запоминающее устройство (ЗУ) 5 двоичных последовательностей предварительно записывается по шине данных 19 последовательность числоимпульсных кодов (K1,..., Кm), задающих номинальные (исходные) величины токов Ij в индукторе (секции индукторов) 10 в соответствующие интервалы времени Δti. Каждому коду Ki, определяющему величину тока Ii, ставятся в соответствие двоичный параллельный код длительности временного интервала Δti и код полярности тока Pi, определяющий направление вектора магнитной индукции путем записи этих кодов по шине данных 19 в ЗУ 16 длительностей временных интервалов (тактов) и ЗУ 13 полярностей векторов магнитной индукции соответственно. Таким образом, устанавливается взаимное однозначное соответствие параметров: Δti_→ Ki, Pi. В результате в счетчик 14 длительности такта через ЗУ 16 длительностей временных интервалов (тактов) записывается код длительности первого временного интервала, т.е. Δti = Δt1.
Функционирование устройства начинается с подачи разрешающего сигнала "Пуск" по входу устройства 17, который, включая генератор опорной частоты 1, разрешает генерацию импульсов опорной частоты f0, служащих основой для задания длительностей временных интервалов. Импульсы опорной частоты поступают на входы управляемого делителя частоты 2, неуправляемого делителя частоты 11 и счетчика 14 длительности такта. Управляемый делитель частоты 2 формирует на выходе импульсы считывания двоичной импульсной последовательности, следующие с периодом, определяемым опорной частотой f0 и коэффициентом деления опорной частоты ND, подаваемым в виде кода на информационные входы управляемого делителя частоты 2 по шине 18 кода делителя частоты. Период импульсов считывания при этом равен ND/f0. Импульсы с выхода неуправляемого делителя частоты 11, следующие с периодом kNs/f0, поступают на S вход RS триггера 12, устанавливая его выход в единичное состояние и тем самым разрешая прохождение импульсов считывания двоичной последовательности с выхода управляемого делителя частоты 2 через схему совпадений 3 на счетчик двоичной последовательности 4. На выходах счетчика двоичной последовательности 4 сменяются кодовые комбинации, которые поступают на младшие адресные входы ЗУ 5 двоичных последовательностей. Тем самым обеспечивается считывание и прохождение двоичных последовательностей с выходов ЗУ 5 двоичных последовательностей через элементы "И" 6 соответствующих каналов формирования воздействия. Если прохождение двоичных импульсных последовательностей через элементы "И" 6 разрешено, логические уровни последовательностей (0 или 1) вызывают подключение или отключение опорного напряжения, поступающего по шине опорного напряжения 20 к потенциальным входам блоков 21 формирования магнитного воздействия, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа 7, фильтра 8, переключателя 9 полярности и индуктора (секции индукторов) 10. Переключатели 9 полярности управляются кодами от ЗУ 13 полярностей. При переполнении счетчика последовательности 4, коэффициент пересчета которого равен Ns, на его выходе переполнения появляется импульс, поступающий на R вход RS триггера 12. В результате на выходе триггера 12 формируется сигнал с нулевым уровнем, запрещающий прохождение импульсов считывания двоичной импульсной последовательности на счетчик последовательности 4 и, соответственно, прохождение двоичных последовательностей в каналы формирования магнитного воздействия.
Таким образом, на каждый индуктор подаются импульсы опорного напряжения с длительностью интервалов с единичным уровнем напряжения τp1 = p1•ND/f0 и периодом τS = kNS/f0, которые за счет свойств индуктора преобразуются в ток величиной Ii = (Uи/R)•(pi/Ns)•(ND/k), где Uи - амплитуда напряжения импульсов двоичной импульсной последовательности; R - сопротивление обмотки индуктора. При этом величина pi/Ns соответствует отношению числа интервалов с единичным логическим уровнем к длине последовательности и определяет исходное значение интенсивности воздействия, а отношение ND/k задает относительное значение интенсивности, которое может изменяться вручную или автоматически в зависимости от текущего состояния пациента.
По завершении очередного такта воздействия счетчик 14 длительности такта обнуляется и формирует на выходе переполнения импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика тактов 15. Номер очередного такта с выходов счетчика тактов 15 поступает на адресные входы ЗУ 13 полярностей и ЗУ 16 длительностей тактов, а также ЗУ 5 двоичных последовательностей. Код длительности очередного такта с выхода ЗУ 16 длительностей тактов поступает на входы счетчика 14 длительности тактов, который начинает отсчет длительности очередного временного интервала (такта), т.е. Δt2. Значения интенсивностей управляющих токов и их полярностей считываются из соответствующих ячеек ЗУ 5 двоичных последовательностей и ЗУ 13 полярностей. Такты воздействия циклически повторяются, пока активен сигнал "Пуск" на входе 17 устройства и могут быть синхронизированы с биоритмами пациента при помощи данного сигнала. Число m временных интервалов, формируемых за весь период воздействия Т, определяется коэффициентом пересчета счетчика 15.
Таким образом, предложенный способ и устройство для его осуществления обеспечивают задание интенсивности формируемого магнитотерапевтическим аппаратом магнитного поля как на этапе подготовки и ввода программы воздействия в магнитотерапевтический аппарат, так и непосредственно в ходе воздействия, вручную или автоматически, в соответствии с состоянием пациента и его изменениями, что позволяет добиться более высокого лечебного результата.
Литература
1. АС СССР 1498504, кл. А 61 N 2/04, 1989.
2. Патент РФ 2007198. кл. А 61 N 2/02, 1994.
3. Патент РФ 2090217, кл. А 61 N 2/00, 1997.
Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при создании аппаратуры для магнитотерапевтического воздействия, предназначенной для лечебных и восстановительных процедур. Способ основан на подаче в индуктор в течение заданных промежутков времени Δti, где - номер текущего такта; m - число тактов воздействия в течение одного периода Т электрического сигнала в виде периодически повторяющейся с периодом τS = kNS/f0, где k - постоянный коэффициент; f0 - опорная частота двоичной импульсной последовательности постоянной длины NS=р0+p1, где р0 - число промежутков последовательности с нулевым уровнем; p1 - число промежутков с единичным уровнем. При этом импульсную последовательность в течение каждого интервала Δti повторяют Δti/τS раз. Кроме того, в течение каждого временного интервала Δti формируют двухуровневый электрический сигнал, задающий полярность, один из уровней которого соответствует прямому направлению вектора магнитной индукции создаваемого индуктором поля, а другой - обратному направлению. В течение каждого периода τS временного интервала Δti формирование двоичной последовательности осуществляется с частотой fи=1/tи=t0/ND, где tи - период следования импульсов; ND - переменный коэффициент, задаваемый автоматически или вручную и длительностью интервалов с единичным уровнем напряжения τp1=p1•tи=p1•ND/f0. Сформированную таким образом двоичную импульсную последовательность преобразуют в электрический сигнал с уровнем тока Ii:
где - среднее значение напряжения двоичной импульсной последовательности за период τS; Uи - амплитуда напряжения импульсов двоичной импульсной последовательности; R - сопротивление обмотки индуктора. В случае, когда τp1≤τS (при nd≤kNS/p1), при завершении двоичной импульсной последовательности в индуктор в течение интервала времени до прихода следующего импульса частоты fS подают сигнал с нулевым уровнем тока. Когда же τp1>τS (при ND>kNS/p1), в момент прихода очередного импульса частоты fs подачу двоичной импульсной последовательности начинают с первого промежутка, независимо от числа оставшихся в текущей последовательности интервалов и их уровней. Устройство для формирования сигналов магнитотерапевтического воздействия содержит шину опорного напряжения, подключенную к потенциальным входам блоков формирования магнитного воздействия, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа, фильтра, переключателя полярности и индуктора (секции индукторов). При этом потенциальные входы блоков формирования магнитного воздействия являются потенциальными входами ключей. Кроме того, устройство содержит шину данных, подключенную к информационным входам запоминающего устройства двоичных последовательностей, запоминающего устройства полярностей и запоминающего устройства длительностей тактов. В состав устройства входит генератор опорной частоты, входом соединенный с входом устройства, а выходом подключенный к вычитающему входу счетчика длительности такта, информационные входы которого соединены с выходами запоминающего устройства длительностей тактов. При этом шина данных подключена к входам параллельной записи счетчика двоичной последовательности и счетчика тактов, выходы которого подсоединены к адресным входам запоминающего устройства полярностей, запоминающего устройства длительностей тактов и к адресным входам старших разрядов запоминающего устройства двоичных последовательностей. Выходы последнего соединены с одними входами элементов "И", выходы которых подключены к управляющим входам ключей. Выходы запоминающего устройства полярностей соединены с управляющими входами переключателей полярности, а выход счетчика длительности такта соединен со счетным входом счетчика тактов. Выход генератора опорной частоты подключен к входу неуправляемого делителя частоты, выходом подсоединенного к одному входу триггера и к запрещающему входу счетчика двоичной последовательности, выход переполнения которого подключен к другому входу триггера, а информационные выходы - к адресным входам младших разрядов запоминающего устройства двоичных последовательностей. Выход генератора опорной частоты соединен также с тактовым входом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого подключены к шине кода делителя частоты, а выход соединен с одним входом схемы совпадений, выходом подключенной к счетному входу счетчика двоичной последовательности. Выход триггера подсоединен к другому входу схемы совпадений, а также к другим входам элементов "И". Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности магнитотерапевтического воздействия за счет управления интенсивностью магнитного поля в соответствии с состоянием и особенностями пациента и их изменениями в ходе лечебного сеанса. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
где
- среднее значение напряжения двоичной импульсной последовательности за период τS;
Uи - амплитуда напряжения импульсов двоичной импульсной последовательности;
R - сопротивление обмотки индуктора,
причем в случае, когда τp1≤τS (при Nd≤kNS/p1) при завершении двоичной импульсной последовательности в индуктор в течение интервала времени до прихода следующего импульса частоты fS подают сигнал с нулевым уровнем тока, когда же τp1>τS (при ND>kNS/p1) в момент прихода очередного импульса частоты fS подачу двоичной импульсной последовательности начинают с первого промежутка независимо от числа оставшихся в текущей последовательности интервалов и их уровней.
δS = 1/NS,
где δS - погрешность задания номинальной величины тока в индукторе,
а коэффициент k - с учетом точности оперативной регулировки интенсивности
δD = 1/k,
где δD - погрешность оперативной регулировки интенсивности.
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МАГНИТОТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1996 |
|
RU2090217C1 |
ПОЛИМАГНИТНЫЙ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ | 1992 |
|
RU2007198C1 |
Биомедицинская инженерия | |||
Системы комплексной электромагнитотерапии | |||
Под ред | |||
А.М.БЕРКУТОВА и др., М.: Лаборатория Базовых Знаний БИНОМ, 2000, с | |||
Счетная таблица | 1919 |
|
SU104A1 |
Авторы
Даты
2003-05-27—Публикация
2001-12-13—Подача