Устройство для КВЧ-терапии Советский патент 1992 года по МПК A61N5/02 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для КВЧ-терапии и диагностики.

Известны устройства для микроволновой терапии путем воздействия на рефлексогенные зоны электромагнитным излучением миллиметрового диапазона длин волн малой интенсивности, содержащие КВЧ-генератор. включающий отрезок прямоугольного волновода, лавинно-пролетный диод или диод Ганна, КВЧ-тракт и элементы регулировки.

Недостатком этих устройств является возможность их работы лишь на определенной фиксированной частоте - полоса перестройки составляет доли процента от центральной частоты, что резко снижает эффективность использования таких устройств.

Частично свободны от указанных недостатков устройства для КВЧ терапии, содержащие коаксиальный резонатор с размещенным в нем полупроводниковым генераторным диодом, механизм перестройки частоты.

Наличие коаксиального резонатора позволяет расширить диапазон перестройки частоты и обеспечить линейность перестройки частоты органом механической перестройки. Однако отсутствие индикатора объективной оценки терапевтического эффекта в процессе поиска частоты, индивидуальной для каждого пациента, снижает эффективность лечения, так как субъективные показатели (потеплело, похолодало, хочется спать) проявляются лишь у небольшой части пациентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению ябляется устройство микроволновой терапии, реализующее способ лечения больных язвенной болезнью желудка и 12-перстной кишки, содержащее шмрокодиапазонный генератор электромагнитного излучения КВЧ диапазона, включающий коаксиальный резонатор с размещенным а нем полупроводниковым генераторным диодом, установленный на широкой стенке прямоугольного волновода, и электроэнцефалограф с фильтром сг - Д -ритма,

Недостатком указанного устройства является ручная регулировка (перестройка)частоты генератора в процессе поиска индивидуальной резонансной частоты каждого пациента, что делает процедуру лечения трудоемкой, утомительной, в целом малоэффективной.

Цель изобретения - снижение сроков лечения и повышение эффективности воздействия путем обеспечения автоматического поиска индивидуальной резонансной частоты пациента по реакции его организма с последующим терапевтическим воздейст5 вием на этой частоте.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем широкодиапазонный генератор электромагнитного излучения КВЧ-диапазона, . включающий

0 коаксиальный резонатор с размещением в нем полупроводниковым генераторным диском, установленный на широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, и электроэнцефалограф с фильтром а - Д

5 -ритма, дополнительно введен второй аналогичный первому коаксиальный резонатор, содержащий варикап, и установленный параллельно первому коаксиальному резонатору так, что плоскости их неподвижных

0 торцовых стенок совмещены и общая боковая стенка имеет малую толщину в плоско; сти поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода, электромагнитно связанного с первым коаксиальным резонатором прямоугольным отверстием в общей боковой стенке у плоскости неподвижных торцсУвых стенок, и проходящей через отверстие индуктивной петлей, замкнутой своими концами на неподвижные торцовые стенки резонаторов между их центральными проводниками, при этом размеры элементов связи не превышают четверти минимальной длины волны рабочего диапазона, причем генераторный диодуста5 новлен одним электродом на неподвижном короткозамыкателе, а другим .соединен с центральным проводником первого резонатора, который электромагнитно связан с отрезком прямоугольного волновода через

0 четвертьволновой трансформатор, у которого центральный проводник выполнен с диаметром, равным диаметру центрального проводника первого коаксиального резонатора, а его внешний проводник выполнен с

5 диаметром, меньшим диаметра внешнего проводника первого коаксиального резонатора, при этом подвижным короткозамыкателем второго коаксиального резонатора , установлено его удлинение относительно

О nejpBoro, неизменное при механической перестройке частоты генератора, источник напряжения смещения варикапа, схему управления напряжением смещения варикапа, содержащую первый транзистор,

5 включенный последовательно с варикапом через контакты реле включения варикапа к источнику напряжения смещения, и операционный усилитель, выход которого соединен с базой первого транзистора,

электромеханический привод, соединенный

с механизмом перестройки частоты генератора, схему управления электромеханическим приводом, состоящую из первого двухвходового элемента И и второго транэистора, включенного последовательно с электромеханическим приводом к источнику его питания и база которого соединена с выходом первого двухвходового элемента И и одним из входов второго двухвходового элемента И, компаратор, связанный своим выходом с одним из входов первого двухвхрдового элемента И. два идентичных генератора напряжения ступенчатой формы, каждый из которых состоит из шестиразрядного двоичного счетчика, шести сопротивлений .и шестивходового элемента И, при этом счетный вход первого Счетчика соединен с выходом элемента И-ИЕ, ВЫХОДЕЙ. счетчика соединены с входами первого шестивходоБОго элемента И и через сопротивления, объединенные на другом конце, подключены к первым в :одам компаратора и операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход первого шестивходового элемента И связан с вторым входом первого двухвходового элемента И и с одним из входов элемента И-НЕ, счетный вход второго шестиразрядного счетчика соединен с выходом второго двухвходового элемента И и через сопротивление с вторым входом компаратора, а выход второго шестивходового элемента И соединен с входами сброса rtepeoго и второго шестиразрядных счетчиков, генератор тактовых импульсов с регулируемой частотой следования импульсов, -соединенного своим выходом с вторым входом второго двухвходового элемента И и с вторым входом элемента И и с вторым входом элеглента И-НЕ, электроэнцефалограф, выход которого через фильтр а - Д -ритма соединен с входами двух формирователей импульсов, выход первого из которых подключен к второму входу элемента И-НЕ, а выход второго соединен с реле времени, подключенным к базе третьего транзистора, включенного последовательно с электромагнитным реле включения напряжения смещения варикапа к источнику этого напряжения.

Нафиг.1 представлена функциональная схема устройства и поперечное сечение КВЧ-генератора.

Устройство для КВЧ- терапии состоит из генератора КЕМ, который содержит первый : коаксиальный резонатор 1 с подвижным KQррткозамыкателем 2 и центральным проводником 3, между которыми включен генераторный диод 4« в частности диод Гйнна. Резонатор 1 подключен к отрезку 5 прямоугольного волновода. который

электромагнитно связан с ним через четвертьволновой коаксиальный трансформатор 6, совмещенный с широкой стенкой отрезка 5. Пружина 7 обеспечивает контакт 4 с центральным проводником 3, по которому через фильтр8 подводится напряжение питания к диоду 4. С первым коаксиальным резонатором 1 окном 9 в общей боковой стенке 10 малой толщины и индуктивной петлей 11

связан второй коаксиальный резонатор 12с подвижным короткозамыкателем 13 и цeнт ральным проводником 14, между которыми включен варикап 15, Пружина 16 обеспечивает контакт варикапа 15 с центральным

проводником 14, который через фильтр 17, первый транзистор 18 и нормально замкнутые контакты 19 соединен с источником 20 напряжения смещения. К базе транзистора 18 через операционный усилитель 21 подключен выход первого генератора напряжения ступенчатой формы, состоящего из первого шестиразрядного счетчика 22, первого шестивходового элемента И 23, шести сопротивлений Ri-Re. Вход первого генератора на.пряжения ступенчатой формы через элемент И-НЕ 24 подключен к выходу генератора тактовых импульсов 25 и к фильтру -ритма электроэнцефалографа 26., Первоначальная установка коаксиального

резонатора 12 относительно коаксиального резонатора 1 устанавливается с помощью винта 27. расположенного в радиаторе 28. Механическая перестройка частоты генератора КВЧ осуществляется с помощью механизма 29, соединенного с электромеханическим приводом 30, подключенным к блоку питания (не показан) последовательно с вторым транзистором 1, база которого соединена с выходом первого двухвходового элемента И 33, подключенного своим выходом к входу второго генератора напряжения ступенчатой формы, состоящему из второго шестиразрядного ачетчика 34, со противлеь1ий R9-Ri4 и

второго шестивходбвбго элемента И 35. Вы- ходы первого и второго генераторов напряженйя ступенчатой формы подключены к входам компаратора 36, Фильтр а -Д ритмов электроэнцефалографа 26 соединен с вход;ами двух формирователей импульсов 37, выход одного из которых оединен с входом элемента И-НЕ 24, а втоого - с реле 38 времени, подключенным к азе транзистора 39, соединенного послеовательно с реле 40..

Устройство работает следующим обраом,;.- , , ,

При подаче напряжения питания на генераторный диод 4 и напряжения смещения 7 . 171192 на варикап 15 происходит генерация КВЧколебаний. Частота генерируемых колебаНИИ определяется в основном положением короткозамыкателя 2 в коаксиальном резонаторе 12, емкостью варикапа 15, завися-5 щей от величины напряжения смещения на нем. В исходном состоянии короткозамыкатели 2 и 13 устанавливаются в положение, соответствующее минимальной частоте диапазона КВЧ- генератора. Начальное сме-10 щение на варикапе 15 устанавливается резистором Re и соответствует максимальной емкости варикапа, счетный вход шестиразрядного счетчика 3 второго генератора напряжения ступенчатой формы закрыт эле-15 ментом И 33, а на вход шестиразрядного счетчика 22 поступают импульсы с заданной. частотой с генератора тактовых импульсов 25; через Элемент И-НЕ24, Счетчик 22 и сумматор-напряжения, выполненный на резисто-20 pax Ri-Re. образуют генератор напряжения ступенчатой формы, которое через операционный усилитель 21 подается на базу транзистора 18, формирующего напряжение смещения варикапа 15. Счетчик 22 из после-25 довательности тактовых импульсов генератора 25 формирует на своих шести выходах 64 коибинации логических О и 1, из которых сумматор на резисторах Ri-R6 формирует 63 ступеньки йапрйжения.30 Благодаря этому напряжение смещения варикапа скачкообразно изменяется от первоначального, выставленного резистором Re, до максимального, при кЪтором емкость варикала становится минимальной, а частота35 КВЧ- генератора изменяется от FO до Fi. При этом величина Скачка напряжения смещения, а следовательно, и дискретность электронной перестройки частоты осуществляется подбором величины сопро-40 тивлений резисторов Ri-Re. а период (еременной интервал} изменения частоты может изменяться частотой следования тактовых импульсов генератора 25 в широких пределах и определяется временем отклика орга-45 ниэма пациента на КВЧ-излучение. Через интервал времени, когда на всех шести выходах счетчика 22 появятся логйческие Г, на выходе схемы И 23 также поя-. вится логическая I, которая заблокирует50 счетный выход счетчика 22 ерез элемент. И-НЕ и остановит работу liepeoro генератора напряжения ступенчатой формы. Напряжение смещения на варикапе зафиксировано на этом уровне -до момента55 сброса счогчика 22. Одновременно напряжение логической 1 с выхода элемента И 23 поступает на вход элемента И 32. на второй вход которого поступает напрйжение логической 1 с выхода компаратора 35, и на 08 выходе элемента И 32 появляется напряжение логической 1. поступающее на базу транзистора 31 и на второй вход элемента И 33. Транзистор 31 открывается и включает электромеханический привод 30, соединенный с механизмом 29 механической перестройки частоты генератора КВЧ, Элемент И 33 открывается и на вход второго генератора напряжения ступенчатой формы начинают поступать тактовые импульсы с генератора 25. Второй генератор налряже ния ступенчатой формы по схемному решению, принципу действия и по своим параметрам аналогичен первому. В момент времени, когда уровень напряжения на выходе второго генератора ступенчатой формы сравнивается с уровнем напряжения на выходе первого генератора, на выходе компаратора 36 появится логический О, на выходе элемента И 32 также появится логический О, который закроет транзистор 31 и заблокирует счетный вход счетчика 34, На всех выходах счетчика 34 появятся логические 1, которое сбросит счетчики 22 и 34 в исходное положение, при котором напряжение смещения варикапа соответствует его максимальной емкости. При этом частота КВЧ- генератора механически перестраивается от значения FO до FI, которое равно значению частоты генератора КВЧ при начальном положении короткозамыкателей 2 и 13. Поскольку подвижный короткозамыкатель 2 перестраивается синхронно с поД8ИЖНЫМ короткозамыкателем 13, то удлинение коаксиального резонатора 12 относительно коаксиального резонатора 1, установленное при помощи винта 27, остается неизменным в процессе механической перестройкичастоты генератора. Приустановке удлинения, обеспечивающего приращение частоты генератора на величину, превышающую изменение его частоты от полного изменения управляемой емкости варикапа 15. знак приращения частоты генератора от изменения напряжения смещения на варикапе не изменяется при механической перестройке частоты, Неизменность знака приращения частоты обеспечйвается также неизменностью положения окна 9 и индуктивной петли 11 относительно торцовых стенок резонаторов м выбором размеров окна 9 и индуктивной петли 11. а также удлинением резонатора 12 относительно коаксиального резонатора 1, установленных в соответствии с диапазоном регулирования емкости варикапа 15, обеспечивают расширение диапазона электронной перестройки частоты, неизменность знака приращения частоты при механической перестройке генератора. В

последующем процесс дискретной электронной перестройки частоты от FI до F2. от Р2 до РЗ и т.д. осуществляется до появления сигнала реакции организма пациента на. КВЧ-излучение. Таким сигналом, например, может служить напряжение, поступающее с фильтра а - Д -ритма электроэнцефалографа 26. что свидетельствует о настройке на индивидуальную частоту характерную (резонансную) для данного пациента, и обеспечивающую биологический эффект. Напряжение с фильтра ее - Д -ритмов поступает на входы формирователей 37 импульсов. Импульс с выхода одного из формирователей поступает на элемент ИНЕ 24 и блокирует счетный вход счетчика 22, а импульс с выхода второго формирователя включает реле 38 времени. Начиная с этого момента напряжение смещения-на варикапе 15 зафиксировано на уровне, соответствующем индивидуальной частоте пациента, и (охраняется на протяжении лечебного сеанса, установленного с помощью реле 38 времени. По истечении времени терапевтического воздействия с выхода реле 38 поступает напряжение на базу транзистора, 39, которыйоткрывается, включает реле 40 и размыкает нормально замкнутые контакты 19, отключая тем самым напряжение смещения варикапа 15, что соответствует прекращению терапевтического воздействия.

Технико-экономическая эффективность предполагаемого изобретения состоит в том, что, используя широкодиапазонный генератор с электромеханической и электронной перестройкой, схему управления,, обесгтечивается связь пациента через электрофизиологические показатели и КВЧ- генератора, обеспечивается автоматический поиск частоты излучения для конкретного пациента, что дает возможность обслуживания устройства средним и младшим медперсоналом и даже самим пациентом. Этим расширяется объем использования устройства и возрастает вероятность выявления пациентов, которые могут быть излечены по данному методу.

Ф о р м у я а и з б р е т ё н и я Устройство для КВЧ-терапии. содержащее широкодизпазонный генератор электромагнитного излучения КВЧ-диапазон, включающий в себя коаксиальный резонатор с размещенным вразрыве центрального проводника полупроводниковым генера- торным диодом, установленным на широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, и электроэнцефалограф с фильтром а - Д -ритма, отличающееся тем, что, с целью снижения сроков лечения и повышения эффективности воздействия путем обеспечения автоматического поиска индивидуальной резонансной частоты пациента по реакции его организма с последующим терапевтическим воздействием на этой частоте, в него введены дополнительный аналогичный первому коаксиальный резонатор, содержащий варикап, и установленный параллельно первому коаксиальному

10 резонатору так, что плоскости их неподвижных торцовых стенок совмещены, а рядом с общей боковой стенкой коаксиальных резо наторов поперечно установлен отрезок прямоугольного волновода, электромагнитно

5 связанный с первым коаксиальным резонатором прямоугольным отверстием в общей боковой стенке у плоскости неподвижных торцовых стенок, с проходящей через отверстие индуктивной петлей, замкнутой

0 своими концами на неподвижные торцовые стенки резонаторов между их центральными проводниками, при этом размеры элеУ ментов связи не превышают четверти минимальной длины волны рабочего диапазона, причем генераторный диод установлен одним электродом на подвижном короткозамыкателе, а другим соединен с центральным проводником первого резонатора, который электромагнитно связан с отрезком прямоугольного волновода через четвертьволновый трансформатор, у которого центральный проводник выполнен с диаметром, равным диаметру центрального проводника первого коаксиального резонатора, а его внешний проводник выполнен с диаметром, меньшим диаметра внешнего проводника первого коаксиального резонатора, при этом подвижным короткозамыкателем второго коаксиального резонатора

0 жестко фиксируется его удлинение относительно первого резонатора при механической перестройке частоты генератора, а также введены источник смещения варикапа и блок управления напряжением смещения варикапа, содержащий первый транзистор, эмиттер которого связан с варикапом, а коллектор подключен через кон: такты реле включения варикапа к источнику . смещения, операционный усилитель, выход

0 которого соединен с базой первого транзистора, электромеханический привод, соединенный с механизмом перестройки частоты

генератора, блок управления электромеха: ническим приводом, состоящий из первого

5 двухвходового элементе И второго транзистора через который электромеханический привод подключен к источнику питания, база второго транзистора соединена с выходом первого двухвходового элемента И и с одним из входов второго двухвходового элемента И. компаратор, связанный своим вы ходом с одним из входов первого двухвхо дового элемента И, два идентичных генератора напряжения ступенчатой формы, каждый из которых состоит из шестиразрядного двоичного счетчика, шести сопротив(1ений и шестивходоврго злемента И. при этом счетный вход первого счетчика соединен с выходом элемента И-НЕ, выходы счетцйка соединены с входами первого шестивходового злемента И и через сопротивления, объёдимекные на другом KOHt, подключены к первым входам компаратора и операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей омной, а «ыход первого шестивходового злемента И связан с вторым входом пе{юого двухвходОвого злемента И и с одним из входов злемемта И-НЕ, счетный вход второго шестиразрядНС1ГО-счетчика соединен с выходом второго дв ухвходового элемента И, выходы счетчика подключены к входам второго шестивходового элемента J/l и через сопротивления, объединенные .на другом конце, соединены с вторым входом компаратора, а выход вто/ рого шестивходового элемента И связан с

5 входами сброса первого и второго шестиразрядных счетчиков, генератор тактовых импульсов с регулируемой частотой следования импульсов, выход которого подключен к второму входу второго двухвходового

10 элемента и и к второму входу злемента ИНЕ, два одинаковых формирователя импульсов, входы которых соединены с выходом фильтра а - Л -ритма электроэнцефалографа, выход первого из них связан с вторым входом злемента И-НЕ, а выход второго подключен к реле времени, соединенному с базой третьегсГтранзистора, через который обмотка электромагнитного реле вклк}чения напряжения смещения

20 варикапа связана с источником этого напряжения.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для КВЧ-терапии и диагностики. Цель изобретения - снижение сроков лечения и повышение эффективности воздействия за счет обеспечения автоматического поиска индивидуальной резонансной частоты пациента По реакции его организма с последующим терапевтическим воздействием на этой частоте. Цель достигается за счет введения в устройство для КВЧ-терапии. содержащего коаксиальный резонатор 1 с генераторным диодом 4 и злектроэнцефалограф с фильтром 26 а — Д-ритма. второго коаксиального резонатора 12 с варикапом 15. источника 20 смещения варикапа, блок управления напряжением смещения варикапа и блока управления электромеханическим приводом, а также связей между ними. 1 ил.^^^ ^*'^rritМ^У^rrf7и^ ««•«•«» ^JT** •••Xir*"**""**^ •~~!^^~\i"—''§