Устройство для УВЧ-терапии Советский патент 1991 года по МПК A61N1/32 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для УВЧ терапии, и может быть использовано в физиотерапии.

Цель изобретения - уменьшение выделяемой вне межэлектродного промежутка высокочастотной мощности, а также повышение КПД и надежности, снижение веса и длительности автоматической настройки устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример выполнения катушек и обмоток подмагничивания на общем магнитопроводе, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - магни- топровод; на фиг. 5 - упрощенная схема датчика рассогласования; на фиг. 6 - принцип действия фазового детектора пояснен векторными диаграммами напряжений, приведенными для случая с чисто активными нагрузками; на фиг. 7 - то же, нагрузки с индуктивной составляющей; на фиг. 8 - то же, нагрузки с емкостной составляющей; на фиг. 9 - типичная зависимость выходного

о VI о о ы ел

напряжения фазового детектора от сдвига фазы между током и напряжением в нагрузке.

Устройство для УВЧ терапии содержит датчик 1 рассогласования, выполненный в виде датчика фазы, первую 2, вторую 3 катушки, к первым выводам которых подключены через проводники конденсаторные электроды А, а также намотанный на ферритовом кольце четвертьволновой отрезок 5 длинной линии, подключенный одним концом к первичному выходу датчика 1 рассогласования, вход которого предназначен для подключения генератора 6, а два вывода другого конца отрезка 5 длинной линии подключены к вторым выводам первой 2 и второй 3 катушек соответственно, усилитель постоянного тока (УПТ) 7, к входу которого подключен вторичный выход датчика 1 рассогласования, а к выходу подключены дополнительные первая и вторая катушки 8 подмагничивания, каждая 1лз которых расположена на стержне 9 vi3 магнитомягкого материала, например, железа, при этом первая 2 и вторая 3 катушки выполнены на ферритовых сердечниках 10, которые жестко соединены со стержнями 9, образуя замкнутый магни- топровод для постоянного-магнитного поля.

Катушка 2 может быть выполнена на кольцевом феррмтозом сердечнике 10 из двух секций, соединенных параллельно и согласно. Аналогично выполняется катушка 3. Каждая из двух катушек 8 подмагничивания закреплена, например, с помощью клея на стержне 9 из железа или малокоэрцитивной стали. Стержни 9 располагаются параллельно, к их верхним концам с помощью двух скоб 11 и двух гаек 12 жестко прикреплен ферритовый сердечник 10 так, что он касается обоих стержней 9 диаметрально противоположными участками. Второй ферритовый сердечник прикреплен аналогично к нижним концам стержней.

Силовые линии постоянного магнитного поля, создаваемого катушками 8, пронизывают в равной мере оба ферритовых сердечника 10, как показано на фиг. 4. Благодаря этому достигается идентичность перестройки индуктивности первой и второй катушек при подмагничивании. Использование стержней из магнитомягкого материала с высокой относительной магнитной проницаемостью (до 10000 у железа) обеспечивает обратимость перестройки, т.е. восстановление начальной индуктивности катушек после выключения подмагничиаания, а также магнитное сопротивление стержней, благодаря чему поле подмагничивания практически полностью подводится к ферриту.

В устройстве могут быть применены ферритовые сердечники марок 55ВЧ и

90ВЧ. Относительная магнитная проницаемость таких сердечников при подмагничивании изменяется от начальной величины до 10 - 20% начальной величины. .При этом практически весь высокочастотный магнит0 ный поток катушек замыкается внутри феррита. Поэтому рассеяние высокочастотной энергии у таких катушек существенно меньше, чем у воздушных катушек с такой же индуктивностью.

5 Кроме того, предлагаемое исполнение магнитопровода предохраняет катушки 8 подмагничивания от воздействия высокочастотного магнитного поля.

Датчик 1 фазы может быть выполнен по

0 схеме фазового детектора, который может быть выполнен, например, в виде емкостного делителя 12 трансформатора 13с отводом от средней точки вторичной обмотки, амплитудных детекторов 14 и 15 и схемы

5 сравнения 16.

Емкостной делитель 12 подключен между потенциальным проводом, соединяющим генератор 6 с отрезком 5 длинной линии, и общим проводом, а первичная об0 мотка трансформатора 13 включена в разрыв потенциального провода. Выход емкостного делителя 12 подключен к отводу средней точки трансформатора 13, крайние выводы которого соединены с входами амп5 литудных детекторов 14 и 15.

Выходы амплитудных детекторов подключены к входам схемы сравнения 16.

Усилитель постоянного тока может быть выполнен по однокаскадной схеме Дарлин0 гтона согласно фиг. 2, например, с использованием транзисторов КТ3102 (входной) и КТ827 (оконечный).

Устройство- работает следующим образом.

5 При включении генератора 6 и подаче на вход устройства высокочастотной мощности на вторичном выходе датчика 1 появляется сигнал рассогласования. При этом сдвиг фазы р между током I и напряжением

Q V на входе четвертьволнового отрезка 5 однозначно определяется его входным сопротивлением Z, а знак фазового сдвига (отставание или опережение тока от напряжения) однозначно определяется знаком

5 реактивной составляющей этого сопротивления X. Соответственно полярность сигнала рассогласования Vs нз информационном выходе фазового детектора 1 однозначно определяется знаком реактивной составляющей X входного сопротивления Z четвертьволнового отрезка 5. При емкостном характере реактивной составляющей входного сопротивления сигнал рассогласования, по- iступая на вход УПТ.7, увеличивает его выходной ток - ток в катушках 8 подИагничивания (при индуктивном характере уменьшает его до нуля). С увеличением выходного тока УПТ 7 намагничиваются ферритовые сердечники 10 и уменьшается индуктивное сопротивление катушек 2,3 до тех пор, пока реактивная составляющая сопротивления, приведенного к выходным выводам четвертьволнового отрезка, оставаясь индуктивной, не станет много меньше активной составляющей, т.е. произойдет практически полная компенсация емкостной составляющей конденсаторных электродов 4. Остаточная величина индуктивной составляющей сопротивления на выходе четвертьволнового отрезка 5 (и соответственно емкостная составляющая его входного сопротивления) тем меньше, чем больше коэффициент усиления в кольце обратной связи, в частности, чем больше коэффициент усиления УПТ 7 и крутизна регулирования индуктивного сопротивления катушек. При использовании в схеме устройства указанных выше элементов остаточное рассогласование (по фазе) не превышает 2-3° и поддерживается практически постоянным при изменении положения пациента и зазора между пациентом и электродами.

Активная составляющая сопротивления гн, приведенного к выходу четвертьволнового отрезка, трансформируется им в сопротивлении гвх заданной (оптимальной для генератора) величины в соответствии с формулой

ГВХ

А

Гн

гдер- волновое сопротивление линии.

Использование четвертьволнового отрезка линии в качестве трансформатора сопротивлений обеспечивает однозначность соответствия знака реактивных составляющих его входного сопротивления и нагрузки, что позволяет использовать для настройки согласующего устройства датчик фазы.

Таким образом, в устройстве осуществляется компенсация емкостного сопротивления междуэлектродного промежутка индуктивным сопротивлением катушек. Это сопротивление меньше, чем индуктивное сопротивление катушек в известном устройстве на абсолютную величину емкостного сопротивления конденсатора в известном

устройстве. Это позволяет уменьшить добротность выходного контура, а следовательно, уменьшить потери мощности в катушках, в соединительных проводниках

(за счет уменьшения тепловых потерь в проводниках и снижения излучения в прос гран- стве).

Благодаря применению устойчивости статической обратной связи остаточное рассогласование в устройстве может быть сделано сколь угодно малым, т.е. подводимая к телу пациенту (полезная) мощность практически равна максимальной. Это обусловливает дополнительный выигрыш по КПД по

сравнению с известным устройством, в котором полезная мощность пульсирует в такт с колебаниями настройки вокруг положения резонанса.

В устройстве также существенно ослаблены паразитные утечки мощности, вызванные несимметрией электродов относительно заземленного корпуса аппарата. Для любого нессиметричного тока утечки (например, при замыкании одного из

электродов на землю) четвертьволновый отрезок длинной линии представляет во много раз большее сопротивление, чем для полезного тока, протекающего через междуэлектродный промежуток.

В результате коэффициент полезного

действия выходного согласующего устройства оказывается больше, а нежелательные утечки мощности вне междуэлектродного промежутка - меньше.

Быстродействие (длительность настройки и подстройки при изменении положения пациента) в предлагаемом устройстве существенно выше (длительность меньше), а также меньше, чем в известном устройстве вес и габариты, ввиду отсутствия массивных механически перемещаемых деталей, что повышает, кроме всего прочего, надежность устройства и упрощает его обслуживание.

Формула изобретения

Устройство для УВЧ-терапии, содержащее УВЧ-генератор, первую и вторую катушки, к первым выводам которых через проводники подключены конденсаторные электроды, а также датчик рассогласования, отличающееся тем, что, с целью уменьшения выделяемой вне междуэлект

родного промежутка высокочастотной мощности, а также повышения КПД и надежности, снижения веса и длительности автоматической настройки устройства, в него введены усилитель постоянного тока, две дополнительные катушки подмагничивания

и намотанный на ферритовом кольце четвертьволновый отрезок длинной линии, подключенный одним концом к первичному выходу датчика рассогласования, вход которого соединен с генератором, а два вывода другого конца отрезка длинной линии подключены к вторым выводам первой и второй катушек соответственно, к входу усилителя постоянного тока подключен вторичный

фи$.з TU

выход датчика рассогласования, а к выходу подключены первая и вторая катушки под- магничивания, каждая из которых расположена на стержне из магнитомягкого материала, при этом первая и вторая катушки выполнены на ферритовых сердечниках, которые жестко соединены со стержнями, образуя замкнутый магнитопровод, причем датчик рассогласования выполнен в виде датчика фазы. 2

«

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапии. Цель изобретения - уменьшение высокочастотной мощности, выделяемой вне междуэлектродного промежутка, а также повышение коэффициента полезного действия и надежности, снижения веса и длительности автоматической настройки устройства. Для этого в устройство введены датчик 1 фазы, вход которого предназначен для подключения генератора, первичный выход которого через четвертьеволновый отрезок длинной линии 5 соединен с началами катушек 2 и 3, элекроды 4, подключаемые к концам этих катушек, а также цепь автоматического регулирования, состоящая из усилителя 7 постоянного тока, вход которого соединен с вторичным выходом датчика 1 и катушек 8 подмагничивания. Катушки 8 размещены на стержнях 9, например из железа, которые образуют общий магнито- провод с ферритовыми сердечниками 10 катушек 2, 3. При возникновении рассогласования на выходе датчика 1 возникает сигнал постоянного тока, усиливающийся усилителем 7, и поступает в катушки 8 подмагничивания. Благодаря этому постоянное поле в магнитопроводе усиливается, а индуктивность катушек 2, 3 уменьшается до тех пор, пока согласование не будет восстановлено. 9 ил. (Л

сригЛ

X нагрузке fSxod че/я&р/пьббя1- нового /лрансформяящза 5)

Фиг. 5

УЗ Ut Uц

М

Фиг. 6

Фиг. 7

Фиг. 8

(Риг. 9

4 --arctg xlR)