Устройство для УВЧ-терапии Советский патент 1991 года по МПК A61N1/40 

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинской технике, применяемой для физиотерапии и гипертермии в электромагнитном поле высокой частоты. Изобретение может применяться в других областях, где используется высокочастотный нагрев.

Целью изобретения является расширение возможностей применения устройства путем выполнения его в виде единого модуля, повышения КПД работы устройства, сни- жения излучения в окружающее пространство, повышение стабильности частоты воздействия, упрощение конструкции и снижение массы и габаритов устройства.

На фиг.1 приведена упрощенная схема генерирующего модуля устройства для УВЧ- терапии; на фиг.2 - варианты трансформатора, изображенного на фиг.1.

Устройство состоит из кабельной линии 1, гервой лампы 2 генератора, дросселя 3, первой катушки 4 индуктивности фильтра, первого конденсатора 5 фильтра, рамки 6, резистора 7 смещения, второй лампы 8 генератора, второй катушки 9 индуктивности, второго конденсатора 10 фильтра, кабельной линии 11 и разьема 12. Рамка 6 может быть выполнена в виде трансформатора 13 описываемого эквивалентной схемой 14, Включение трансформатора по схеме 13 на

ON Ч) О VI Ю О

низкоомную нагрузку осуществляется по схеме 15. Подключение несимметричных электродов может быть осуществлено по схеме 16, а разнесенных электродов - по схеме 17,

Радиолампы 2 и 8 составляют двухтактный генератор. Их сетки соединены линией S в полволны /отрезки 18 и 19/, резистор 7 смещения включен посредине линии 1 для симметрии. Анодное питание подано через дроссель 3. Катушки индуктивности 4 и 9, а также конденсаторы 5 и 10 образуют фильтры нижних частот. Рамка 6 выполняет функцию резонансного контура генератора и излучателя магнитного поля. Рамка б подключена к генератору через трехтактный разъем 12. Рамка б может быть вытянута в двухпроводную линию 13с выходными проводами. Трансформатор 13 описывается эквивалентной схемой 14. Вариант 15 включения трансформатора на низкоомную нагрузку, вариант 16 включения трансформатора на несимметричную нагрузку, вариант 17 включения трансформатора на разнесенные электроды представляют собой различные случаи подключения выходных проводов для различных случаев СВЧ терапии.

Генератор на лампах 2 и 8 собран по схеме настроенный анод - настроенная сетка. Резонансным контуром в сеточной цепи является линия 18-19 длиной в полволны. Для большей стабильности частота длины линии 18-19 может быть равна нескольким полуволнам (их нечетному числу).

В анодной цепи резонансным контуром служит конденсатор 5, выполненный по следующей схеме: рамка 6 из отрезка коаксиального кабеля с разрывом оплетки в средней части, изолированного, незамкнутый центральный проводник, при этом из концов отрезка образован участок двухпроводной линии, узел настройки, выполненный в виде перемычки, расположенный на участке двухпроводной линии, к оплетке которой может быть подключена фидерная линия. К анодам ламп 2 и 3 подключены концы жилы отрезка кабеля, из которого выполнен конденсатор 5, поскольку это точки с наибольшим сопротивлением в эквивалентном контуре. Коденсатор 5, выполненный вышеуказанным образом, используется при индуктотермии, а для подключения емкостных электродов рамка 6 вытягивается в линию 13. В указанном варианте линия 13 превращается в трансформатор с двумя изолированными обмотками, причем концы жилы и оплетки в месте разрыва эквивалентны. Особенность такого трансформатора состоит в тпм. ч го вход и выход его разнесены в пространстве, а положение выводов одной обмотки - против середины другой, в результате чего исключается емкостная связь между обмотками. Эквивалентная

схема 14 трансформатора по схеме 13 показывает, что трансформатор 13 представляет собой контур с разделенными индуктивностью и емкостью и имеет свою резонансную частоту, поскольку емкости и индуктивно0 сти контура - распределенные, заключены в двухпроводную линию внутри кабеля и снаружи его, поскольку резонансный размер трансформатора по схеме 13 приблизительно равен четверти длины волны. Вари5 ант по схеме 15 трансформатора по схеме 13 показывает автотрансформаторное подключение емкостных электродов к эквивалентному контуру по схеме 14. Вариант по схеме 16 - автотрансформаторное асиммет0 ричное подключение, которое используется при несимметричных электродах, т.е. при асимметрии емкости электродов на корпус генератора - выгоден при асимметричном облучении.

5Вариант по схеме 17 трансформатора

по схеме 13 выгоден при большом расстоянии между электродами и служит для сокращения длины соединительных проводников. При этом предполагается, что со0 гнутые половины двухпроводной линии меньше излучают в пространство, чем одиночный провод, ведущий к емкостному электроду. Г вариантах по схемам 13, 15, 16 и 17 контуры по схеме 14 генератора подключе5 ны могут быть к анодам ламп 2 и 8 взамен рамки б посредством разъема 12.

Конструктивно генератор на лампах 2 и 8, излучатель магнитного поля и соединительная линия (фидер) представляют одно

0 целое, т.е, выполнены в виде модуля. Весь модуль крепится на конце шарнирной штанги аппарата УВЧ, в стационарном кожухе остается только блок питания и управления.

5 Схема вида нагрева - магнитного или электрического производится путем перестановки излучателя. В рабочей схеме аппарата непременна оперативная подстройка выходного контура в резонанс с

0 сеточным - ручная или автоматическая, Она может быть осуществлена одним из известных способов, в частности с помощью под- строечного конденсатора, подключенного к концу жилы отрезка кабеля, из которого

5 выполнен излучатель,

Для экспериментальной проверки предлагаемого устройства собран генератор на двух лампах ГУ-72. Элементы схемы -отрезки 18 и 19-кабель РК50-2-21.2 х 1,9 м; резистор 7-1,5 кОм. 10 Вт: катушки 4 и

9 по 0,1 мкГн; конденсаторы 5 и 10 по 10 пФ (частота разделения фильтра равна 40 - 50 МГц; дроссель 3 цилиндрический 1 см, длина 10 см, один слой, провод МГТФ 0,12; рамка 6 выполнена из кабеля РК50-9-21, диаметр 2,5 см, длина шлейфа 52 см, настроена на частоту 27,12 МГц. Напряжения - анодные, на экранную сетку поданы от блока питания аппарата УВЧ-80-3. Ток анода в рабочем режима составлял 350 мА для обеих ламп. Рам а создавала магнитное поле с индукцией 3 - 4 Гс в центре окружности, что приблизительно в 1,5 раза выше, чем при подключении такой же рамки к генератору УВЧ-80-3 с помощью фидерной линии. Уход частоты контролировался по цифровому частотомеру и составлял за 1 ч после 15-минутного прогрева 30 кГц, что соответствует относительной нестабильности 1.. При подстройке анодного контура в резонанс наблюдается хорошо выраженный максимум магнитной индукции и максимум анодного тока, что можно использовать для оперативной настройки генератора (на макете настройка производилась дифферен; циальным конденсатором емкостью 10 пФ). Радиолампы помещены в металлический корпус, хорошо рассеивающий тепло, объем которого не превышает 1,5 - 2 л. Разъем должен быть утоплен для защиты от постоянного напряжения. Изоляция кабеля данного типа достаточна для условий эксплуатации. Дополнительная изоляция нужна в месте разрыва оплетки отрезка кабеля, из которого делается излучатель или трансформатор. Управление конденсатором с пульта управления может осуществляться, например, с помощью сельсинов. Для повышения температурной стабильности частоты сеточную линию следует вывести за пределы корпуса, содержащего лампы.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход генератора стабильность частоты задается резонансным контуром 1, включенным во входную цепь генератора. При этом образуется сильная индуктивная связь трансформатора с генератором, а емкостная связь трансформатора по схеме 13с генератором уменьшается, в связи с тем, что создаваемое трансформатором электрическое поле ограничивается размерами его обмотки.

Выходной (анодный) контур генератора связан со входным (сеточным) через емкость анод - сетка. Это слабая связь, в частности при использовании пентода. Кроме того, сеточный контур 1 выполнен из отрезка кабеля с низким волновым сопротивлением и его электрическая длин,- ло изменяется от вносимого через емкое( анод сетка реактивного сопротивления. Поэтому можно говорить о лучшей развязке 5 частотозадающего контура 1 и нагрузки. Кроме того, использование во входной цепи кабельного резонатора повышает стабильность частоты, в частности за счет разнесения частотозадающих и нагреваю- 0 щих элементов.

Резонирующий трансформатор по схеме 13, использованный в выходной цепи генератора вместо традиционного С-конту- ра, выполнен из коаксиального кабеля, под- 5 ключенного вышеуказанным образом, что позволяет, во-первых, построить единый ге- нераторно-излучающий модуль, и, во-вторых, подключить генератор к емкостным электродам линией без потерь, а также со0 гласовать генератор с нагрузкой.

Таким образом, повышение стабильности частоты воздействия достигается . за счег того, что она задается слабоныружен- ным входным резонатором, удаленным от

5 источника нагрева - ламп и имеющим крутую фазовую характеристику благодаря большой длине в долях волны. Снижение излучения в окружающее пространство обеспечивается благодаря отсутствию ли0 ний связи, рассеивающих энергию. Размеры корпуса малы, что делает его малоэффективным паразитным излучателем. Кроме того, провода, соединяющие модуль с блоком питания, пропущены

5 сквозь ферритовое кольцо - дроссель, преграждающее путь паразитным токам ВЧ. Повышение КПД устройства достигается за счет тоги, что схема имеет одноконтурный выход, сильную связь с нагрузкой, отсутст0 вует линия связи с излучателем. Мощность генератора лучше передается в согласованную нагрузку, энергия не рассеивается за счет паразитного излучения линия связи. Выполнение же конструкции в виде единого

5 модуля позволяет сделать аппарат УВЧ в виде генераторно-излучающего модуля с вынесенным блоком питания. Такой модуль име зт малые размеры, вес, мало излучает в стороны от области нагрева. По этим при0 чинам процедура может проводиться на койке в палате, а время сеанса может быть больше, чем в условиях кабинета, что повысит эффективность лечения. При этом упрощение конструкции устройства

5 достигается за счет выполнения контуров из отрезков кабеля, исключает такие сложные конструктивные узлы, как высокочастотные катушки и конденсаторы переменной емкости, и механические узлы

крепления и экранировки, а уменьшение

массы и габаритов устройства происходит благодаря тому, что отсутствуют катушки и конденсаторы, рассчитанные на большую реактивную мощность, экраны, элементы крепления линии связи и сама линия - все это заменяют отрезки кабеля.

Формула изобретения 1. Устройство для УВЧ-терапии, содержащее генератор, включающий в себя усилительный элемент и два резонансных контура, а также излучатель в виде емкостных электродов, отличающееся тем, что, с целью расширения возможностей применения устройства путем выполнения его в виде единого модуля, повышения КПД работы устройства, снижения излучения в окружающее пространство, повышения стабильности частоты генерации, упрощения конструкции и снижения массы и габаритов устройства, его резонансные контуры выполнены из отрезков коаксиального кабеля, один из которых имеет длину, равную нечетному числу полуволн рабочей длины

волны и подключен ко входу усилительного элемента генератора, а второй отрезок сложен пополам в двухпроводную линию и соединен с выходом усилительного элемента концами центрального проводника и с корпусом устройства концами оплетки, причем этот резонансный контур имеет разрыв оплетки посередине, емкостные электроды подключены к половинам его оплетки. 2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что середина второго отрезка изогнута по дуге, обращенной выпуклой частью к концам отрезка с образованием дополнительного индуктивного электрода - рамки.

Изобретение относится к медицине, и в частности к медицинской технике, применяемой для физиотерапии и гипертермии в электромагнитном поле высокой частоты. Цель изобретения - расширение возможностей применения устройства путем выполнения его в виде единого модуля, повышения КПД работы устройства, снижения излучения в окружающее пространство, повышения стабильности частоты воздействия, упрощение конструкции и снижение массы и габаритов устройства. Для этого устройство для УВЧ-терапии содержит вы- сокочатотный генератор, блок, включающий в себя устройство связи его с излучателем и излучатель за счет следующего. Во входную цепь генератора включен резонансный контур, в выходную - обмотка трансформатора, настроенная в резонанс, а к выходам от вторичной обмотки трансформатора подключены емкостные электроды, отдельно или с дополнительной рамкой, а высокочастотный блок выполнен в виде модуля. Контур в управляющей цепи генератора может быть выполнен в виде отрезка кабеля длиной в нечетное число полуволн, а трансформатор в выходной цепи может быть выполнен из отрезка коаксиального кабеля с разрывом оплетки посредине, сложенного вдвое, причем концы оплетки на концах отрезка кабеля замкнуты между собой и подключены к корпусу аппарата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. -w Ё

18

1лм

ищи

WffffiHfl

V

л к

Ц

1 I

К

NJ

I

Г

ж