АППАРАТ ДЛЯ ДМВ-ТЕРАПИИ Российский патент 2010 года по МПК A61N5/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к физиотерапевтическим приборам для лечения электромагнитным полем дециметрового диапазона.

Известен аппарат для терапии полем дециметровых волн, который содержит автогенератор, блок питания, блок автоматики, излучатель и измеритель мощности [1].

Недостатком известного аппарата является нестабильность мощности излучения из-за изменения параметров аппарата вследствие его нагрева в процессе работы и изменение мощности поглощаемой пациентом энергии вследствие отсутствия обратной связи по ее уровню.

Известен также аппарат для дециметровой терапии, который содержит СВЧ-генератор, блок питания, направленный ответвитель, детекторную камеру, измеритель мощности, циркулятор, дополнительный детектор, схему вычитания, формирователь управляющего напряжения и управляемый излучатель [2].

Недостатком известного аппарата является нестабильность мощности излучения из-за изменения параметров аппарата вследствие его нагрева в процессе работы и сложность аппарата и излучателя, обусловленная дополнительными элементами для управления излучателем электромагнитных волн.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат для ДМВ-терапии, содержащий СВЧ-генератор, подключенный через согласующее устройство и регулирующий аттенюатор к усилителю мощности СВЧ-колебаний, выход которого через развязывающее устройство соединен со входом излучающего устройства, устройство управления выходной мощностью, измеритель уровня выходной мощности, включающий детектор на полупроводниковом диоде и связанный своим входом через индуктивную связь с выходной цепью усилителя СВЧ-колебаний, устройство индикации выходной мощности и блок питания [3, 4].

Недостатком известного аппарата является нестабильность мощности излучения из-за изменения параметров аппарата вследствие его нагрева в процессе работы и сложность, обусловленная наличием в цепи генератора и усилителя СВЧ-сигнала дополнительных согласующего устройства и регулирующего аттенюатора.

Техническим результатом изобретения являются упрощение конструкции и стабилизация мощности выходного излучения аппарата во всех режимах его работы.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном аппарате, содержащем СВЧ-генератор, подключенный через согласующее устройство к усилителю мощности СВЧ-колебаний, выход которого через развязывающее устройство соединен с входом излучающего устройства, устройство управления выходной мощностью, измеритель уровня выходной мощности, включающий детектор на полупроводниковом диоде и связанный своим входом через индуктивную связь с выходной цепью усилителя СВЧ-колебаний, устройство индикации выходной мощности и блок питания, усилитель мощности СВЧ-колебаний выполнен с возможностью регулировки выходной мощности, а в цепь измерителя уровня выходной мощности введены эмиттерный повторитель с отрицательной обратной связью по току, усилитель напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, компаратор напряжения, интегратор и согласующий усилитель, причем выход измерителя уровня выходной мощности усилителя СВЧ-колебаний через эмиттерный повторитель соединен со входом усилителя напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, выход которого соединен с входом устройства индикации выходной мощности и одним из входов компаратора напряжения, со вторым входом которого соединен выход устройства управления выходной мощностью, а выход компаратора напряжения через интегратор и согласующий усилитель соединен с управляющим входом усилителя мощности СВЧ-колебаний.

Применение управляемого усилителя мощности СВЧ-колебаний, выполненного в интегральном исполнении, упрощает структуру аппарата за счет устранения регулирующего аттенюатора. При нагреве аппарата в разных режимах в результате изменения температуры полупроводниковых структур усилителя мощности СВЧ-колебаний, полупроводникового перехода диода, установленного в детекторе измерителя уровня выходной мощности, и транзистора, использованного в эмиттерном повторителе, изменяется мощность сигнала на выходе усилителя мощности СВЧ-колебаний и, соответственно, напряжение в цепи детектора измерителя уровня выходной мощности. При этом увеличение напряжения на выходе детектора, смещая эмиттерный переход эмиттерного повторителя в прямом направлении, приводит к увеличению тока в цепи эмиттера эмиттерного повторителя. В результате увеличения тока через резистор, установленный в эмиттерной цепи эмиттерного повторителя, возрастает напряжение на нем, которое, смещая эмиттерный переход в обратном направлении, приводит к уменьшению напряжения в цепи измерителя уровня выходной мощности. Этот сигнал после преобразования в цепи обратной связи поступает на управляющий вход усилителя мощности СВЧ-колебаний, что приводит к уменьшению мощности сигнала на его выходе. Применение в цепи обратной связи усилителя напряжения с нелинейной передаточной характеристикой повышает чувствительность схемы измерителя выходной мощности в режиме малого сигнала и уменьшает ее чувствительность при увеличении мощности сигнала на входе детектора уровня выходной мощности аппарата, что также способствует улучшению стабильности работы аппарата в режимах, соответствующих разным уровням выходной мощности. А использование в цепи обратной связи компаратора и интегрирующего устройства обеспечивает динамическое поддержание уровней мощности аппарата около установленных значений в условиях изменения параметров схемы, вызванных изменением рабочих и температурных режимов работы.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Аппарат для ДМВ-терапии содержит СВЧ-генератор 1, соединенный через согласующее устройство 2 с управляемым усилителем 3 мощности СВЧ-колебаний, который через развязывающее устройство (вентиль) 4 соединен с излучающим устройством 5. Аппарат содержит также измеритель 6 уровня выходной мощности, включающий детектор на полупроводниковом диоде и связанный своим входом через индуктивную связь с выходной цепью усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний, устройство 7 управления выходной мощностью, устройство 8 индикации выходной мощности, эмиттерный повторитель 9 с отрицательной обратной связью по току, усилитель 10 напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, компаратор 11 напряжения, интегратор 12, согласующий усилитель 13 и блок питания (не показан), причем выход измерителя 6 уровня выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний через эмиттерный повторитель 9 соединен с входом усилителя 10 напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, выход которого соединен с входом устройства 8 индикации выходной мощности и одним из входов компаратора 11 напряжения, со вторым входом которого соединен выход устройства 7 управления выходной мощностью, а выход компаратора 11 напряжения через интегратор 12 и согласующий усилитель 13 соединен с управляющим входом усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний.

Аппарат работает следующим образом.

Сигнал установленной частоты с выхода СВЧ-генератора 1 через согласующее устройство 2 (усилитель) поступает на вход управляемого усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний, на выходе которого получаем высокочастотный сигнал (напряжение), мощность которого принимает значения, обусловленные управляющим сигналом на входе управления усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний, задаваемым напряжением на выходе устройства 7 управления и поступающим на вход управления усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний в процессе преобразования по цепи: компаратор 11, интегратор 12 и согласующий усилитель 13. Данная цепь является частью цепи обратной связи в составе измерителя 6 уровня выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний, эмиттерного повторителя 9, усилителя 10 напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, компаратора 11, интегратора 12 и согласующего усилителя 13. Соответственно, напряжение с выхода усилителя 10 напряжения, функционально связанное с уровнем выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний через цепь измерителя 6 уровня выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний и эмиттерного повторителя 9, поступает на один из входов компаратора 11 напряжения, где сравнивается с напряжением, подаваемым на его второй вход с выхода устройства 7 управления выходной мощностью аппарата. При включении аппарата напряжение на первом (инвертирующем) входе компаратора 11 напряжения меньше напряжения, подаваемого с выхода устройства 7 управления на его второй (прямой) вход. Поэтому на выходе компаратора 11 получаем положительное напряжение, которое интегрируется интегратором 12. Растущее по экспоненте напряжение с выхода интегратора 12 подается на вход согласующего усилителя 13 (в данном случае эмиттерного повторителя) и далее на управляющий вход управляемого усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний. В соответствии с растущим напряжением на управляющем входе усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний растет мощность высокочастотного сигнала на его выходе. Соответственно возрастает уровень напряжения на выходе измерителя 6 уровня выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний. Данное напряжение поступает на вход эмиттерного повторителя 9, а с его выхода - на вход усилителя 10 напряжения с нелинейной передаточной характеристикой.

Усилитель 10 напряжения настроен таким образом, что при низком уровне входного напряжения он имеет большой коэффициент усиления по напряжению, а при высоком уровне входного напряжения - меньший коэффициент усиления по напряжению. Такая настройка повышает чувствительность цепи обратной связи при малом уровне сигнала с измерителя 6 уровня выходной мощности и уменьшает ее при высоком уровне сигнала с измерителя 6 уровня выходной мощности, что способствует точности и стабильности поддержания установленного уровня выходной мощности аппарата. Напряжение с выхода усилителя 10 поступает на первый (инвертирующий) вход компаратора 11 и в момент, когда его уровень превысит уровень напряжения на втором (прямом) входе компаратора 11, происходит переключение компаратора, и на его выходе появляется отрицательное напряжение, которое интегрируется интегратором 12. Убывающее по экспоненте напряжение с выхода интегратора 12 подается на вход согласующего усилителя 13 (в данном случае эмиттерного повторителя) и далее на управляющий вход управляемого усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний. В соответствии с убывающим напряжением на управляющем входе усилителя 3 мощности СВЧ-колебаний уменьшается мощность высокочастотного сигнала на его выходе. Соответственно уменьшается уровень напряжения на выходе измерителя 6 уровня выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний. Данное напряжение по цепи: эмиттерный повторитель 9, усилитель 10 напряжения поступает на первый (инвертирующий) вход компаратора 11, и в момент, когда его уровень станет меньше уровня напряжения на втором (прямом) входе компаратора 11, происходит очередное переключение компаратора, и на его выходе вновь появится положительное напряжение, которое интегрируется интегратором 12. Аналогично процесс переключения компаратора 11 происходит и дальше. Средний уровень напряжения на выходе интегратора 12 пропорционально связан с уровнем напряжения на выходе устройства 7 управления выходной мощностью аппарата. Таким образом, осуществляется процесс динамического поддержания установленной выходной мощности усилителя 3 СВЧ-колебаний и, соответственно, мощности ДМВ излучения на выходе излучающего устройства 5. Такое регулирование выходной мощности аппарата позволяет стабилизировать ее уровень около установленного значения в условиях изменения параметров схемы, вызванных в частности изменением температурного режима работы усилителя СВЧ-колебаний.

Еще одним фактором, приводящим к изменению выходной мощности аппарата, является изменение температуры полупроводникового диода, установленного в детекторе измерителя 6 уровня выходной мощности. Увеличение напряжения на выходе детектора 6 в результате нагревания полупроводникового перехода диода смещает эмиттерный переход эмиттерного повторителя 9 в прямом направлении, что приводит к увеличению тока в цепи эмиттера. Соответственно, возрастает напряжение на резисторе, установленном в эмиттерной цепи эмиттерного повторителя 9, которое, смещая эмиттерный переход в обратном направлении, приводит к уменьшению напряжения на выходе эмиттерного повторителя, что компенсирует увеличение сигнала в цепи измерителя уровня выходной мощности.

Установленное между усилителем 3 мощности СВЧ-колебаний и излучающим устройством 5 развязывающее устройство (вентиль) 4 устраняет влияние на усилитель 3 волн СВЧ колебаний, отраженных от излучающего устройства 5.

Технический результат предложенного аппарата для ДМВ-терапии, обеспечивающий его преимущества по сравнению с известными аналогами и прототипом, заключается в упрощении конструкции и обеспечении стабильной мощности выходного излучения аппарата во всех режимах его работы. Упрощение конструкции достигается за счет интегрального исполнения регулируемого усилителя мощности СВЧ-колебаний и устранения регулирующего аттенюатора. Стабилизация мощности выходного излучения аппарата в различных режимах работы обеспечивается комплексным решением, включающим в себя создание цепи обратной связи в составе измерителя уровня выходной мощности усилителя СВЧ-колебаний, эмиттерного повторителя с отрицательной обратной связью по току, усилителя напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, компаратора, интегратора и согласующего усилителя. Средний уровень напряжения на выходе интегратора, подаваемый на управляющий вход усилителя мощности СВЧ-колебаний, пропорционально связан с уровнем напряжения на выходе устройства управления выходной мощностью аппарата, осуществляя процесс динамического поддержания установленной выходной мощности усилителя СВЧ-колебаний и, соответственно, мощности ДМВ излучения на выходе излучающего устройства. При этом компенсация измерений параметров полупроводникового диода в детекторе измерителя уровня выходной мощности усилителя СВЧ-колебаний, обеспеченная использованием эмиттерного повторителя с отрицательной обратной связью по току, позволяет уменьшить погрешность измерения и, соответственно, стабилизировать параметры аппарата. Такое регулирование выходной мощности аппарата позволяет стабилизировать ее уровень около установленных значений в условиях изменения параметров схемы, вызванных изменением рабочих и температурных режимов работы аппарата.

Источники информации

1. А.с. СССР №388755, кл. А61N 5/00, 1971 г., Бюл. №29.

2. А.с. СССР №939021, кл. А61N 5/02, 1980 г., Бюл. №24.

3. А.с. СССР №942777, кл. А61N 5/00, 1980 г., Бюл. №26.

4. Аппарат физиотерапевтический переносной «РАНЕТ ДМВ-20-1»: Руководство по эксплуатации БЯ1.540.002 РЭ/ФГУП «Самарский электромеханический завод», 2007.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к физиотерапевтическим приборам для лечения электромагнитным полем дециметрового диапазона. Аппарат для ДМВ-терапии содержит СВЧ-генератор, соединенный через согласующее устройство с управляемым усилителем мощности СВЧ-колебаний, который через развязывающее устройство соединен с излучающим устройством. Аппарат содержит также измеритель уровня выходной мощности, включающий детектор на полупроводниковом диоде и связанный своим входом через индуктивную связь с выходной цепью усилителя мощности СВЧ-колебаний, а выходом через эмиттерный повторитель с входом усилителя напряжения с нелинейной передаточной характеристикой. Выход усилителя напряжения соединен с входом устройства индикации выходной мощности и одним из входов компаратора напряжения, со вторым входом которого соединен выход устройства управления выходной мощностью, а выход компаратора напряжения через интегратор и согласующий усилитель соединен с управляющим входом усилителя мощности СВЧ-колебаний. Использование изобретения позволит упростить конструкцию и стабилизировать мощность выходного излучения аппарата во всех режимах его работы. 1 ил.

Аппарат для ДМВ-терапии, содержащий СВЧ-генератор, подключенный через согласующее устройство к усилителю мощности СВЧ-колебаний, выход которого через развязывающее устройство соединен с входом излучающего устройства, измеритель уровня выходной мощности, включающий детектор на полупроводниковом диоде и связанный своим входом через индуктивную связь с выходной цепью усилителя СВЧ-колебаний, устройство управления выходной мощностью, устройство индикации выходной мощности и блок питания, отличающийся тем, что усилитель мощности СВЧ-колебаний выполнен с возможностью регулировки выходной мощности, а в цепь измерителя уровня выходной мощности введены эмиттерный повторитель с отрицательной обратной связью по току, усилитель напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, компаратор напряжения, интегратор и согласующий усилитель, причем выход измерителя уровня выходной мощности усилителя СВЧ-колебаний через эмиттерный повторитель соединен с входом усилителя напряжения с нелинейной передаточной характеристикой, выход которого соединен с входом устройства индикации выходной мощности и одним из входов компаратора напряжения, со вторым входом которого соединен выход устройства управления выходной мощностью, а выход компаратора напряжения через интегратор и согласующий усилитель соединен с управляющим входом усилителя мощности СВЧ-колебаний.