Устройство для магнитотерапии Советский патент 1990 года по МПК A61N2/00 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения магнитным полем.

Цель изобретения - повышение точности дозирования лечебного воздействия путем раздельного регулирования действующего и амплитудного значений магнитной индукции и снижение адаптации организма к воздействию магнитным полем путем регулирования биотропных параметров магнитного поля.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.З и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (фиг.1) последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2, коммутатор 3, модулятор 4, реле 5, аттенюатор 6 и усилитель 7.

К второму входу формирователя 2 подключен второй выход генератора 8 модулирующих импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами .формирователя 2. а первый выход генератора 8 модулирующих импульсов соединен с вторым в.ходом модулятора 4. К второму и третьему входам коммутатора 3 подключены соответственно выходы генераторов 9 и 10 электрических сигналов.

На выходе усилителя 7 подключены два резонансных контура, образованные соответственно из конденсаторов 11 и 12 и индукторов 13 и 14. Параллельно индукторам 13 и 14 подключены индикаторы 15 и 16. Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для задания частоты следования модулирующих импульсов и состоит из генератора прямоугольных импульсов с времязадающей цепью (фиг.2). выполненного, например, на микросхеме К561ЛА7 (D1.1; D1.2), конденсаторе С1 и переменном резисторе R1. Изменяя величину резистора R1, устанавливают частоты следования тактовых импульсов. Выходом генератора тактовых импульсов является выход микросхемы D1.2.

Формирователь 2 служит для задания формы импульса и для обеспечения синхронизации подключения генераторов 9 и 10 электрических сигналов к входу модулятора

4 с частотой модулирующих импульсов при

изменении их формы и частоты следования. Формирователь состоит (фиг.2) из двух делителей частоты, выполненных, например, на триггерах, микросхема « 56ГТМ2 (D3), и задающего устройства S1 (S1.1, S1.2, bi.Jj выполненного, например, в виде переклю

чателя ПГК и предназначенного для задания формы модулирующих импульсов, Первым входом формирователя 2 являются параллельно соединенные счетный вход триггера D3.1 и контакт переключателя S1.2, вторым входом - параллельно соединенные счетный вход триггера D3.2 и контакт переключателя S1.1. Выходами формирователя 2 являются соответственно подвижные кон- 0 такты переключателя S1, а именно S1.1, 51.2,31.3.

Коммутатор 3 предназначен для обеспечения попеременного присутствия напряжения с выходов генераторов 9 и 10 5 электрических сигналов на входе модулятора 4 и состоит из двух управляемых ключевых устройств, выполненных, например, на двунаправленных электронных переключателях, микросхема К561КТЗ (D4.1, D4.2), и 0 устройства для получения противофазных сигналов равной длительности для управления работой ключевыми устройствами, выполненного, например, на микросхеме К56ГТМ2 (D2.1). Первым входом коммутато- 5 ра является вход устройства получения про- тивофазнь1х сигналов, вторым и третьим - соответственно аналоговые входы ключе- вых устройств. Выходом коммутатора являются параллельно соединенные аналоговые 30 выходы ключевых устройств.

,цулятор 4 предназначен для осуществления амплитудной модуляции поступающего на его вход сигнала, представляет собой управляемый аттенюатор и состоит 35 (фиг.2) из цифроаналогового преобразователя вьтолненного, например, на микросхемах К572ПА1 и К1404Д7 (D5, DA1). Первым входом модулятора является вход подачи опорного напряжения цифроанало- 40 гового преобразователя, вторым входом - цифровые входы управления цифроаналого- вым преобразователем. Выходом модулятора является выход цифроаналогового преобразователя. Применение в качестве 45 модулятора цифроаналогового преобразователя позволяет полунить 100%-ную глубину модуляции входного сигнала.

Реле 5 предназначено для задания непрерывного или прерывистого режима ра- 50 боты индукторов 13 и 14 и состоит из формирователя прямоугольных импульсов, выполненного, например, на микросхеме В561ЛА7(01.3, D1.4), диоде V1 и резисторе R3 и обеспечивающего получение прямо- 55 угольных импульсов частотой 50 Гц из сетевого напряжения, делителя частоты, выполненного, например, на микросхемах К561ИЕ15Б и К561ТМ2 (D8, D2.2) и предназначенного для получения прямоугольных импульсов со скважностью два, для управления работой ключевым устройством D4.3 через задающее устройство S2, выполненное, например, в виде переключателя ПГКи предназначенное для задания непрерывного или прерывистого режима работы индук- торов 13 и 14. Ключевое устройство D4.3 выполнено, например, на микросхеме К561КТЗ и предназначено для непрерывного или прерывистого пропускания сигнала с выхода модулятора 4 на вход аттенюатора 6. Входом реле 5 является аналоговый вход ключевого устройства D4.3, а его выходом - аналоговый выход ключевого устройства D4.3. Формирователь, входящий в реле 5 и выполненный на элементах D1.3, D1.4, R3 и V1, работает следующим образом. На диод VI поступает сетевое напряжение (например, через трансформатор, на фиг.2 не показан). Диод VI осуществляет однополупериодное выпрямление сигнала. Далее сигнал поступает на вход элемента D1.4, который представляет собой логический элемент 2И-НЕ. Элементы D1.4, D1.3 и R3 образуют пороговое устройство, а именно триггер Шмитта, с помощью которого осуществляется преобразование однополу- периодного сигнала в импульсы прямоугольной формы. При этом частота следования импульсов равна частоте входного сигнала.

Аттенюатор 6 предназначен для задания амплитуды сигнала на входе усилителя 7 и состоит (фиг.2) из делителя напряжения, выполненного, например, на резисторах R4-R7, и задающего устройства S3.1, вы- полненного, например, в виде переключателя ПГК, предназначенного для задания коэффициента деления входного сигнала. Входом аттенюатора 6 является вход делителя напряжения, а его выходом - выход задающего устройства S3.1.

Усилитель 7 предназначен для обеспечения необходимой мощности сигнала при питании резонансных контуров, включенных на его выходе и представляет собой транзисторный усилитель мощности.

Генератор 8 модулирующих импульсов предназначен для кодового управления цифроаналоговым преобразователем моду- лятора 4 и представляет собой реверсивный счетчик, выполненный, например, на микросхемах К561ИЕ11 (D6, D7). Первым входом генератора 8 модулирующих импульсов является счетный вход реверсивного счетчика, вторым входом - вход установки направления счета реверсивного счетчика, первым выходом - выходы разрядов реверсивного счетчика, вторым выходом - выход переноса счетчика.

Генераторы 9 и 10 электрических сигналов предназначены для обеспечения заполнения переменными составляющими разной частоты модулирующих импульсов и выполнены по известной схеме на операционных усилителях с использованием моста Вина в цепи положительной обратной связи.

Конденсаторы 11 и 12 (СЗ и С4 соответственно) предназначены для обеспечения резонанса напряжения на включенных последовательно с ними соответствующих ий- дукторах 13 и 14 (L1, L2) и представляют собой конденсаторы постоянной емкости, рассчитанные для работы в цепях переменного тока, например К73-16,

Величина необходимой емкости конденсатора определяется соотношением 1

С

4л -f

где С - емкость конденсатора, Ф;

f - частота сигнала соответствующего генератора, Гц;

L - индуктивность индуктора, включенного последовательно с конденсатором, Гн.

Индукторы 13 и 14 (L1, L2) предназначены для генерирования магнитного поля с заданными параметрами и воздействия им на тело пациента и представляют собой многослойную катушку, намотанную на каркасе, например,, с разомкнутым стальным сердечником (электромагнит).

Несмотря на то, что резонансные контуры с входящими в них индукторами включены на выходе усилителя 7 параллельно, взаимное влияние индукторов отсутствует, благодаря выбору разности резонансных частот контуров больше полосы пропускания каждого из них.

Индикаторы 15и 16служатдля визуальной индикации наличия резонанса напря- жения и, следовательно, наличия магнитного поля, генерируемого индукторами 13 и 14, Индикаторы представляют собой пороговые устройства, включенные параллельно индукторам 13 и 14, и выполнены по идентичной схеме. Каждый индикатор 15 и 16 состоит (фиг.2) из делителя напряжения, выполненного, например, на резисторах R8- R12, задающего устройства 53,2, выполненного, например, в виде переключателя ПГК, компаратора напряжения, выполненного, например, на микросхеме К554САЗ (DA2), и светового индикатора, выполненного, например, в виде светодиода V3 типа АЛ307. Входом индикатора является вход делителя напряжения.

Лечение магнитным полем можно проводить с помощью предлагаемого устройства, не снимая с больного одежды, мазевых, гипсовых и других влажных или сухих повязок. Для магнитного поля не является препятствием тело пациента, поэтому по картине поля индуктора, снятой в воздухе, можно судить о распространении поля и глубине его проникновения в теле пациента. Параметры воздействия и.а пациента (интенсивность магнитного поля, форма и частота следования модулирующих импульсов, пространственная ориентация магнитного поля) назначает врач исходя из медицинскЬЙ методики лечения конкретной патологии.

Выбранные параметры задают путем установки ручек cooтвetcтвyющиx переключателей S1, S2 и S3 (форма импульсов, прерывистый или непрерывный режим и амплитуда соответственно) и путем изменения положения ручки потенциометра R1 (частоты импульсов), находящихся на панели управления устройства.

Индукторы располагают на небольшом расстоянии или непосредственно на теле пациента.

На приведенной схеме устройства (фиг.2) показано: ручка переключателя S1 установлена в пдложение, соответствующее получению линейно нарастающей форму модулирующих импульсов; ручка переключателя S2 установлена в положение, соответствующее получению непрерыЕ;ного режима работы индукторов; нажата кнопка переключателя S3, соответствующая получению максимальной амплитуды магнитной индукции.

Устройство работйет следующим образом.

Включают устройство в сеть. При этом на выходах,0(фиг.3а) триггеров D2.1 коммутатора 3, D3.1 и D3.2 формирователя 2, а также на выходах разрядов реверсивного счетчика генератора 8 модулирующих импульсов устанавливается уровень логического О, а на их противофазных выходах Q - уровень логической 1 (фиг.Зб).

Генераторы 9 и 10 н ачинают вырабатывать синусоидальное напряжение. При этом частота сигнала генератора 9 составляет в данном примере 1000 Гц, а частота сигнала генератора 10 - 700 Гц (фиг.Зв, г).

Уровень логической 1 с выхода Q счетчика D2 коммутатора 3 поступает на управляющий вход его электронного ключа

D4.2, что вызывает замыкание его аналогового входа с выходом и, следовательно, со единение выхода генератора 10 с входом модулятора 4. Так как на управляющем входе электронного ключа D4.1 коммутатора 3 в этот момент присутствует уровень логического О с выхода Q триггера D2.1, то замыкание его аналогового входа с выходом не происходит.

Генератор 1 тактовых импульсов начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с частотой следования, определяемой величиной резистора R1. Прямоугольные импульсы с выхода тактового генератора 1 поступают на вход триггера D3.1 формирователя 2. Далее импульсы с частотой следования, поделенной на два, поступают через замкнутые контакты переключателя S 1.2 на счетный вход реверсивного счетчика D6 генератора 8 модулирующих импульсов, на

вход установки направления счета которого поступает сигнал с задающего устройства $1.3(в данном примере уровень логической 1, что соответствует выбору прямого счета, реверсивного счетчика D6, D7). Счетчик начинает заполняться поступающими импульсами, при этом с поступлением на его счетный вход каждого импульса с выхода триггера D3.1 он переходит в состояние, соответствующее числу, большему на единицу. С выходов триггеров реверсивного счетчика генератора 8 сигналы поступают на соответствующие цифровые входы циф- роаналогового преобразователя D5 модулятора 4. При этом дискретно изменяется от О

до 1 коэффициент передачи цифроаналого- вого преобразователя. Шаг изменения коэффициента передачи определяется количеством разрядов реберсивного счетчика генератора 8, подключенных к цифровым

входам цифроаналогового преобразователя модулятЪра 4. Так, в данном примере число разрядов реверсивного счетчика равно восьми, а шаг изменения коэффициента передачи составляет 0,00195.

Таким образом осуществляется амплитудная модуляция сигнала, присутствующего на входе модулятора 4.

В моменты когда все триггеры. реверсивного счетчика генератора 8 принимают

единичное или нулевое состояние, на его выходе переноса Р возникает импульс, длительностью равный длительности входного импульса (фиг.Зд). Этот импульс поступает на второй вход формирователя 2 - переключатель S1.1 и через его замкнутые контакты

на вход триггера D2.1 коммутатора 3. Спад

импульса переноса переключает триггер

D2.1 из нулевого в единичное состояние, и

на его выходах устанавливаются противоположные сигналы: на выходе Q - уровень логической 1 (фиг.За), на выходе ; Q - уровень логического О (фиг.Зб). Уровень О воздействуя на управляющий вход ключа D4.2, вызывает его размыкание, а уровень 1, воздействуя на управляющий вход ключа D4.1. вызывает его замыкание. Таким образом после каждого импульса переноса происходит переключение ключей коммутатора 3 и, следовательно, на входе модулятора 4 к началу преобразования присутствует ригнал соответствующего генератора 9 или 10 (фиг.Зе). Далее сигнал с выхода модулятора 4 (фиг.Зж) поступает на вход реле 5, а именно на аналоговый вход ключа D4.3, на управляющий вход которого поступает сиг- нал с задающего устройства S2. При установке переключателя S2 (при выборе непрерывного режима работы, как показано на схеме) через замкнутые контакты переключателя S2 на управляющий вход ключа D4.3 поступает постоянное напряжение+15 В, которое вызывает замыкание его аналогового входа с выходом, тем самым осуществляя пропускание сигнала с выхода модулятора 4 на вход аттенюатора 6. В пре- рывистом режиме (подвижный контакт переключателя S2 замкнут с нижним по схеме контактом) на управляющий вход ключа D4.3 поступают импульсы с выхода делителя частоты (выход 02,2).

Импульсы необходимой длительности получают путем деления с помощью входящего в реле 5 делителя на микросхемах D8, D2.2 импульсов частотой 50 Гц, получаемых из сетевого напряжения с помощью форми- рователя, входящего в реле-ф..собранного на микросхеме D1.3, D1.4, ре зисторе R3 и диоде V1. В данном устройстве коэффициент деления микросхемы D8 равен 100, а микросхемы 02,2 - двум. Таким образом, на управляющий вход ключа О4.3 поступают импульсы длительностью 2 с и скважностью, равной двум.

Выбранный сигнал с выхода реле 5 поступает на вход аттенюатора 6. В последнем с помощью задающего устройства S3.1 задается амплитуда сигнала путем изменения коэффициента деления делителя напряжения. Так, в данном примере величины резисторов R4-R7 равны и коэффициент деления составляет в зависимости от положения переключателя S3.1 1; 0,75; 0,5 и 0,25. С выхода аттенюатора 6 сигнал поступает на вход усилителя 7, где осуществляется усиление его мощности.

С выхода усилителя 7 сигнал (фиг.Зж) поступает на входы последовательных резонансных контуров, образова ных, соответственно, конденсатором 11(12), (СЗ, G4) и индуктором 13(14) (L1, L2). Благодаря тому, что резонансная частота контуров разная и равна частоте синусоидального сигнала соответствующего генератора 9 (10), мощность выделяется на том контуре, резонансная частота которого соответствует частоте сигнала на выходе усилителя 7, и, следовательно, магнитное поле генерирует индуктор, включенный в данный контур (фиг,3 в, и).

При прохождении тока через индуктор 13(14) на нем образуется падение напряжения. Это напряжение поступает на вход соответствующего индик атора 15(16). Делитель на входе индикатора (Я8-Я12).и задающее устройство S3.2 позволяет получить сигнал одинаковой амплитуды на входе компаратора при различной величине магнитной индукции, выбранной аттенюатором 6, так как переключатель 33,2 (S3.3) механически связан с переключателем S3.1, Диод V2 и конденсатор С2 осуществляют выпрямление и сглаживание переменного напряжения. Резисторы R13, R14cлyжaтдля задания опорного напряжения на неинвертирующем входе компаратора.

В момент поступления на инвертирующий вход компаратора сигнала, большего опорного, происходит его переключение и светодиод V3, включенный на выходе компаратора, начинает светиться.

Таким образом, индикатор позволяет судить о достижении достаточного напряжения на индукторе 13(14) и, следовательно, о наличии магнитного поля.

Аналогично устройство работает при задании линейно спадающего модулирующего импульса. При этом подвижные контакты переключателя S1 формирователя 2 замкнуты с нижними по схеме контактами. Отличие заключается в том что через замкнутые контакты переключателя S1.3 на вход установки направления счета реверсивного счетчика генератора модулирующих импульсов поступает уровень логического О, что соответствует выбору обратного счета реверсивного счетчика (06, О7). При этом счетчик переходит в состояние, соответствующее числу, меньшему на единицу, с поступлением на его счетный вход каждого импульса с выхода триггера 03.1.

При задании модулирующих импульсов треугольной формы подвижные контакты переключателя S1 формирователя 2 замкнуты со средними (по схеме) контактами. При этом импульсы с тактового генератора 1 поступают непосредственно на счетный вход реверсивного счета (06, 07) генератора 8, и его заполнение происходит в 2 раза быстрее, чем в предыдущих случаях. При заполнении счетчика на его выходе переноса возникает импульс (фиг.4 а), длительность которого равна длительности тактового импульса. Этот импульс поступает на вход триггера 03.2 формирователя 2. С выхода триггера импульсы с периодом следования,

2 раза большим периода следования имульсов переноса, и скважностью два постуают через замкнутые контакты ереключателя S1.3 формирователя 2 на вход выбора направлени:я счета реверсивного счетчика генератора 8. Следовательно, игнал на входе выбора направления счета генератора 8 принимает нулевое или единичное состояние после каждого импульса переноса (фиг.4б), т.е. после того, как все триггеры счетчика примут единичное или нулевое состояние. Это позволяет получить треугольную форму модулирующих импульсов (фиг.4в), так как после заполнения реверсивного счетчика происходит не сброс счетчика в нулевое состояние (как при задании линейно нарастающих модулирующих импульсов), а он переключается в режим вычитания, что соответствует получению линейно спадающих модулирующих импульсов.

Импульсы с выхода триггера D3.2 формирователя 2 поступают через замкнутые контакты его переключателя S1Л Hci вход триггера D2.1 коммутатора 3. Далее устройство работает аналогично описанному (фиг.4г,д).

Для получения модулирующих импульсов любой другой формы достаточно в качестве генератора 1 тактовых импульсов использовать программируемое запсмина- ющее устройство.

Таким образом, в предложенном устройстве для магнитотерапии наряду с известными принципами дозировки уровня магнитной индукции при заполнении модулирующих импульсов переменной составляющей - регулирование амплитуды, частоты следования модулирующих импульсов, времени подачи импульсов на рабочий орган, дополнительно осуществляется дозирование путем регулирования формы модулирующего импульса с возможностью сохранения заданной формы после ее заполнения переменными составляющими разной частоты, чем обеспечивается возможность более точно выбирать и задавать лечебную дозу воздейстЕзующего фактора.

Кроме того, возможность более широкого регулирования параметров магнитного поля (амплитуды, частоты следования модулирующих импульсов, формы модулирующих импульсов и пространственной . ориентации магнитного поля) при обеспече- . НИИ точности дозирования позволяет повысить эффективность магнитотерапии при лечении щирокого круга заболеваний. В частности, устройство позволяет повысить точность дозирования воздействующего

фактора за счет раздельной регулировки его амплитудного и действующего значений, что ведет к повышению эффективности магнитотерапии, а возможность задания необ- ходимой фо рмы модул ирующих импульсов и их частоты следования, при сохранении возможности изменения пространственной ориентации магнитного поля, позволяет расширить область применения устройства, 0 обеспечивая эффективное лечение таких заболеваний, как переломы, и эффективно использовать магнитотерапию при проведении магнитОфореза.

Формула изобретения 5 1. Устройство для магнитотерапии, содержащее два генератора электрических сигналов и последовательно соединенные реле, аттенюатор и усилитель, на выходе которого включены два резонансных конту- 0 ра, разность частот которых превышает полосу пропускания каждого из них, и индикаторы, включенные параллельно индукторам резонансных контуров, отличающееся тем, -что, с целью повышения 5 точности дозирования лечебного воздействия путем раздельного регулирования действующего и амплитудного значений магнитной индукции и снижения адаптации организма к воздействию магнитным, полем 0 путем регулирования биотропных параметров магнитного поля, в него введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, формирователь, выполненный на двух несвязанных друг с дру- 5 гом триггерах и переключателях, коммутётор, к второму и третьему входам которого подключены выходы генераторов электрических сигналов и модулятор с цифровым управлением, выход которого связан 0 с реле, а также цифровой генератор модулирующих импульсов, п-разрядная выходная шина которого подключена к цифровому входу модулятора, тактовый вход соединен с вторым выходом формирователя, вход вы- 45 бора направления счета связан с третьим выходом формирователя, а выход переноса подключен к второму входу формирователя.

2.Устройство по п,1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что модулятор выполнен на основе

50 цифроаналогового преобразователя, причем первым входом модулятора является вход подачи опорного напряжения.

3.Устройство поп,1,отличающее- с я тем, что генератор модулирующих им55 пульсов выполнен на основе реверсивного счетчика, причем первым входом генератора является счетный вход счетчика, вторым входом- вход установки направления счета, а выходом - выходы разрядов счетчика.

13

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лечения магнитным полем. Цель изобретения - повышение точности дозирования лечебного воздействия путем раздельного регулирования действующего и амплитудного значений магнитной индукции и снижение адаптации организма к воздействию магнитным полем путем регулирования биотропных параметров магнитного поля. Это обеспечивается выполнением устройства в виде последовательно соединенных генератора 1 тактовых импульсов, формирователя 2, коммутатора 3, к второму и третьему входам которого подключены генераторы 9, 10 электрических сигналов, модулятора 4, реле 5, аттенюатора 6 и усилителя 7, на выходе которого подключены два резонансных контура 11, 13 и 12, 14, разность частот которых превышает их полосу пропускания и задается соответствующим генератором электрических сигналов. Возможность двухканальной модуляции с сохранением заданной формы модулирующего импульса после заполнения его переменными составляющими различной частоты обеспечивается введением генератора 8 модулирующих импульсов, входы которого подключены ко второму и третьему выходам формирователя 2, а выходы - к его второму входу и второму входу модулятора 4. Предложенная схема обеспечивает синхронное с частотой модулирующих импульсов подключение генераторов 9, 10 электрических сигналов к входу модулятора 4, что и обуславливает получение указанного эффекта. 4 ил.

II II II II .

Ж

а

а

Tinr гпгтгтптгт

Е.

Фиг.