полимагнитный терапевтический аппарат

Формула изобретения

1. ПОЛИМАГНИТНЫЙ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ, содержащий распределитель, первые электронные ключи, коммутатор каналов, блоки индукторов, генератор импульсов, отличающийся тем, что в него введены генератор опорного напряжения, задатчик скорости перемещения магнитного поля, соединенный с входом распределителя, выходы которого подключены к соответствующим входам коммутатора каналов, программируемый синхронизатор, входами соединенный с шиной синхронизации по биоритму и с n-м выходом задатчика скорости перемещения магнитного поля, последовательно соединенные регулятор напряжения постоянного магнитного поля и формирователь уровня постоянного магнитного поля, кроме того, в аппарат введены переключатель "Установка - работа" и n каналов, каждый из которых включает регулятор напряженности импульсного магнитного поля и последовательно соединенные узел преобразования и суммирования, широтно-импульсный модулятор и переключатель векторов магнитной индукции, выходы которого подключены к соответствующему блоку индукторов, при этом первые электронные ключи включены между выходами коммутатора и входами соответствующего канала, генератор импульсов подключен к входам регуляторов напряженности импульсного магнитного поля и регулятора напряженности постоянного магнитного поля, генератор опорного напряжения соединен с вторыми входами широтно-импульсных модуляторов, управляющий вход которых подключен к первому выходу переключателя "Установка - работа", а в каждом из n каналов второй и третий входы узла преобразования и суммирования соединены с выходами регулятора напряженности импульсного магнитного поля и регулятора напряженности постоянного магнитного поля соответственно.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что коммутатор каналов выполнен в виде коммутационно-индикационной матрицы, в узлах которой установлены последовательно соединенные контактный узел и элемент индикации, построчно соединенные между собой.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что узел преобразования и суммирования содержит соединенные между собой цифроаналоговый преобразователь и сумматор, выполненный на базе операционного усилителя и подключенного к одному из его входов резистора, при этом первый вход и выход цифроаналогового преобразователя соединены соответственно с одним из выводов первого электронного ключа и первым входом широтно-импульсного модулятора.

4. Аппарат по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что регуляторы напряженности импульсного и постоянного магнитных полей включают каждый переключатель на два направления без фиксации, соединенные через логические элементы И с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, при этом выход реверсивного счетчика регулятора напряженности импульсного магнитного поля соединен с вторым входом цифроаналогового преобразователя узла преобразования и суммирования, а выход реверсивного счетчика регулятора напряженности постоянного магнитного поля соединен с входом формирователя уровня постоянного магнитного поля, вторые выходы логических элементов И всех регуляторов подключены к генератору импульсов.

5. Аппарат по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что задатчик скорости перемещения магнитного поля выполнен в виде последовательно соединенных регулятора двоично-десятичного кода, преобразователя двоично-десятичного кода в двоичный и преобразователя напряжения в частоту, выход которого подключен к входу распределителя.

6. Аппарат по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что программируемый синхронизатор выполнен в виде последовательно соединенных счетчика, дешифратора, переключателя и триггера, выход которого соединен с вторым входом задатчика скорости перемещения магнитного поля, при этом вход счетчика подключен к шине синхронизации по биоритму, а второй вход триггера соединен с n-м выходом распределителя.

7. Аппарат по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что широтно-импульсный модулятор включает последовательно соединенные компаратор, ключ, фильтр и узел защиты, соединенный с ключом и одним из входов компаратора, при этом первый, второй и управляющий входы компаратора соединены соответственно с выходами узла преобразования и суммирования, генератора опорного напряжения и первым входом переключателя "Установка - работа", а выход фильтра подключен в первому входу переключателя векторов магнитной индукции, второй вход которого соединен с резистором обратной связи.

8. Аппарат по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что блок индукторов выполнен в виде сегментов, в которых установлены электромагниты, при этом каждый сегмент выполнен с возможностью регулирования длины по диаметру охвата частей тела пациента.

9. Аппарат по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что в каждый канал введены узел масштабирования, блок индикации и дополнительные электронные ключ, при этом блок индикации через дополнительный электронный ключ связан с третьим выходом широтно-импульсного модулятора и с выходом узла масштабирования, входом подключенного к второму выходу узла преобразования и суммирования, а управляющий вход дополнительного электронного ключа соединен с вторым выходом переключателя "Установка - работа".

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, и может быть использовано для лечения и профилактики широкого круга заболеваний методами магнитотерапии.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее распределитель, первые электронные ключи, коммутатор каналов и блоки индукторов.

Однако данное устройство имеет низкие функциональные возможности, так как не позволяет осуществить комбинированное воздействие импульсным и постоянным магнитным полем, устанавливать и изменять направление движения вектора магнитной индукции магнитного поля, осуществлять регулируемую синхронизацию от биоритмов пациента, осуществлять индикацию уровня напряженности импульсного и постоянного магнитного поля, что существенно ограничивает возможности аппарата и расширение области применения медицинских методик лечения различных заболеваний.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства и область медицинского использования.

Это достигается тем, что в аппарат введены переключатели вектора магнитной индукции, соединенные с соответствующими сегментами индукторов, широтно-импульсные модуляторы, соединенные с одноименными переключателями вектора магнитной индукции и узлами преобразования и суммирования, которые связаны с соответствующими регуляторами интенсивности импульсного магнитного поля, узлами масштабирования, первыми электронными ключами, управляющие входы которых соединены с одноименными выходами программируемого коммутатора каналов, вторые электронные ключи, выходы которых соединены с соответствующими индикаторами, а переключаемые входы с узлами масштабирования и широтно-импульсными модуляторами, генератор опорной частоты, соединенный со всемиширотно-импульсными модуляторами, формирователь уровня напряженности постоянного магнитного поля, соединенный с регулятором напряженности постоянного магнитного поля

и узлами преобразования и суммирования, генератор импульсов фиксированной частоты, соединенный с регулятором напряженности постоянного магнитного поля и всеми регуляторами напряженности импульсного магнитного поля, программируемый синхронизатор, соединенный с входом устройства и задатчиком скорости перемещения магнитного поля, связанным с распределителем, переключатель "установка-работа", связанный с управляющими входами всех широтно-импульсных модуляторов и вторых ключей, причем программируемый коммутатор каналов выполнен в виде коммутационно-индикационной матрицы, в узлах которой установлены последовательно соединенные контактный узел и элемент индикации, построчно соединенные между собой. Кроме этого каждый узел преобразования и суммирования содержит соединенные между собой цифроаналоговый преобразователь и сумматор, выполненный на базе операционного усилителя и подключенному к одному из его входов резистора. Регуляторы напряженности импульсного и постоянного магнитного поля содержат переключатель на два направления без фиксации, соединенный через схемы И с суммирующим и вычитающим

входами реверсивного счетчика, задатчик скорости перемещения магнитного поля выполнен в виде последовательно соединенных регулятора двоично-десятичного кода, преобразователя двоично-десятичного кода в двоичный и преобразователя напряжения в частоту. Программируемый синхронизатор выполнен в виде последовательно соединенных счетчика, дешифратора, переключателя и триггера, каждый широтно-импульсный модулятор содержит последовательно соединенные коммутатор, ключ, фильтр и узел защиты, соединенный с ключом и одним из входов компаратора, блок индукции выполнен в виде нескольких сегментов, в которых установлены электромагниты. При этом каждый сегмент сконструирован в виде ремня с регулируемой по диаметру охвата тела пациента застежки.

На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат.

Аппарат содержит программируемый коммутатор каналов 1, выполненный в виде коммутационно-индикационной матрицы размером mxn, в узлах которой установлены последовательно соединенные контактный узел 2 и элемент индикации 3, например на базе светодиода, при этом строки матрицы через формирователь уровня 4 подключены к выходу коммутатора. Аппарат также содержит распределитель 5, выполненный в виде последовательно соединенных счетчика 6 и дешифратора 7, задатчик скорости движения магнитного поля 8, содержащий последовательно соединенные регулятор 9 двоично-десятичного кода частоты перемещения магнитного поля, реализованного на базе к-разрядного механического десятичного переключателя, преобразователь 10 двоично-десятичного кода в двоичный и преобразователь 11 напряжения в частоту, программируемый синхронизатор 12, выполненный, например, в виде последовательно соединенных счетчика 13, дешифратора 14, переключателя 15 и триггера 16. Аппарат имеет электронные ключи 17, узлы преобразования и суммирования 18, каждый из которых содержит цифроаналоговый преобразователь 19, сумматор, выполненный на базе операционного усилителя 20 и резистора 21, узел масштабирования 23, выполненный, например,

в виде регулируемой резисторной цепочки, регуляторы напряженности импульсного магнитного поля 24, каждый из которых содержит реверсивный счетчик 25, схемы И 26 и 27, и переключатель 28 на два направления без фиксации, индикаторы напряженности магнитного поля 29 выполненные на базе линейных индикаторов, широтно-импульсные модуляторы 30, переключатели вектора магнитной индукции 31, генератор импульсов 32, генератор опорного напряжения 33, формирователь уровня напряженности постоянного магнитного поля 34, содержащего цифроаналоговый преобразователь 35, соединенный с операционным усилителем 36, регулятор напряженности постоянного магнитного поля 37, выполненный совершенно идентично регулятору напряженности переменного магнитного поля 24, переключатель "установка-работа" 38, блоки индукторов 39,

содержащие сегменты 40 индукторов для воздействия на различные участки тела пациента. Каждый сегмент 49 содержит несколько последовательно соединенных индукторов 41, выполненных в виде электромагнитов с разомкнутым магнитопроводом и установленных в гибкий каркас, например типа ремней, которые позволяют охватывать конечности, туловище и голову пациента. При этом схема взаимного соединения сегментов определяется заранее. При ориентации аппарата на конкретный класс заболеваний, например, при ориентации аппарата на лечение сосудистых заболеваний, одноименные сегменты конечностей соединяются параллельно между собой.

Вход 42 аппарата, являющийся входом синхронизации от датчика биоритма пациента (датчик на фиг. 1 не показан), подключен к счетному входу счетчика 13 программируемого синхронизатора 12, другой вход которого соединен с одним из выходов распределителя, выход которого связан с преобразователем "напряжение-частота" 11 задатчика скорости перемещения магнитного поля 8, подключенного к счетчику 6 распределителя 5, выходы которого соединены со столбцами коммутационно-индикационной матрицы программируемого коммутатора каналов 1, выходами соединенного с управляющими входами электронных ключей 17, переключающиеся входы которых соединены с питанием и корпусом. Выход каждого из электронных ключей 17 подключен к первому входу цифроаналогового преобразователя 19 узла преобразования и суммирования 18, второй вход которого связан с соответствующим регуляторов напряженности

импульсного магнитного поля 24, а первые выходы узлов 18 соединены с соответствующими узлами масштабирования, которые подключены к электронным ключами 22, связанным с индикаторами 29, и связью 44 с переключателем "установка-работа" 38 и широтно-импульсными модуляторами 30, первые выходы которого соединены с вторыми выходами узлов 18, вторые входы связью 46 - с генератором опорного напряжения 33, третьи входы по шинам 43 - к выходу переключателя "установка-работа" 38, а выходы связями 47 и 48 - к переключателям вектора магнитной индукции 31, связанным с блоками индукторов 39. Генератор импульсов 32 соединен с входами регуляторов напряженности импульсного магнитного поля 24 и регулятора напряженности постоянного магнитного поля 37, выход которого подключен к формирователю уровня напряженности постоянного магнитного поля 34, выход которого подключен к третьему входу всех узлов преобразования и суммирования 18.

На фиг. 2 приведены функциональное изображение широтно-импульсного модулятора 30.

В состав модулятора 30 входит компаратор 50, ключ 51, представляющий собой, например, транзистор, фильтр 52, состоящий из индуктивности 53 и коммутатора 54, узел защиты 55, состоящий из оптопары 56 и сопротивления 57, сопротивление обратной связи 58.

Первый, второй и третий входы компаратора 50 являются соответствующими входами ШИМ 30, выход компаратора соединен с ключом 51, на второй вход которого через узел защиты 55 подано напряжение питания Е_n, а выход ключа соединен с фильтром 52, выход которого является первым выходом ШИМ, а вторым и третьим выходами является вывод резистора обратной связи 58. Выход узла защиты соединен с третьим входом компаратора 50.

На фиг. 3 представлен один из возможных вариантов конструкции блока индуктора 39, предназначенного до воздействия на различные участки тела пациента, в иллюстрируемом случае для нижних конечностей.

Блоки индукторов для конечностей, туловища и головы выполнены идентично и содержат сегменты индукторов 40, выполненные, например, в виде гибких регулируемых по длине ремней, в каждый из которых установлены несколько индукторов 41. Количество индукторов в сегменте может быть различным в зависимости от диаметра охвата конкретной части тела пациента, например руки, ноги, туловища или головы. В зависимости от ориентации аппарата на класс заболеваний, могут быть предусмотрены различные сочетания блоков индукторов с разным количеством сегментов. Наиболее типовое сочетание блоков индукторов, используется для лечения сосудистых заболеваний следующие: блоки индукторов для ног; блок индукторов "руки-ноги"; блоки индукторов "туловище-ноги"; блоки индукторов "голова-туловище-ноги"; блоки индукторов "голова-туловище-руки-ноги". Блоки индукторов, используемых совместно, в конкретном исполнении организуют лечебный скафандр, в который помещают пациента.

Аппарат работает следующим образом.

Аппарат с использованием переключателя 38 может быть переведен в один из режимов "установка" или "работа". В режиме "установка" осуществляется настройка аппарата на сеанс (процедуру) лечения на конкретного пациента, которого помещают в скафандр, состоящий из блоков индукторов для охвата различных частей тела пациента. Для исключения влияния переходных процессов, возникающих в аппарате при настройке, запрещающим потенциалом на шине 43 блокируется работа широтно-импульсного модулятора 30 и сигналы в блоки индукторов не подаются. Индикаторы 29 ключами 22 подключаются к выходу ОУ 20. С использованием контактных узлов 2 программируемого коммутатора каналов 1 устанавливают требуемую структуру магнитного поля, т. е. определяют очередность и количество каналов, подключаемых в каждый такт перемещения магнитного поля. При этом заданная структура магнитного поля отображается с помощью элементов индикации 3. Путем нажатия переключателя 28 размещается подача импульсов низкой частоты, например 1 Гц, через схемы И 26 и 27 на входы сложения или входы вычитания реверсивного счетчика 25, что обеспечивает установку кода, пропорционального напряженности импульсного магнитного поля. Код, устанавливаемый в счетчике 25, подается на цифроаналоговый преобразователь 19, который при условии подключенного опорного напряжения Е электронным ключом 17 осуществляет преобразование кода в пропорциональное напряжение, фиксируемое на выходе операционного усилителя 20 и поступающее

через узел масштабирования 23 на вход индикатора 29, на котором отображается уровень, пропорциональный установленной напряженности магнитного поля в данном канале. Установка значений напряженности постоянного магнитного поля осуществляется аналогичным образом с использованием регулятора 37 с той разницей, что напряжение с выхода формирователя 34 поступает одновременно на все суммирующие входы всех узлов преобразования и суммирования 18. Следует отметить, что узлы масштабирования 23 используют для юстировки всех каналов при подаче в узлы 18 только напряжения с формирователя 34. Затем устанавливается значение десятичного кода скорости перемещения магнитного поля по телу пациента с помощью регулятора 9, задатчика 8, а также значения коэффициента понижения такта синхронизации с использованием переключателя 15. По окончании всех подготовительных операций переключателем 38 аппарат переводится в режим "работа". В режиме "работа" производится разблокирование широтно-импульсного модулятора 30, переключение индикатора 29, ключа 22 с выхода ОУ 20 на выход 45 ШИМ 30. С выхода задатчика 8

на счетный вход счетчика 6 распределителя 5 начинают поступать импульсы, частота которых пропорциональна скорости перемещения МП по телу пациента. Сигналы с дешифратора 7 поочередно подключают столбцы коммутационно-индикационной матрицы программируемого коммутатора каналов 1. В тех же узлах возбужденного столбца, в которых замкнуты контактные узлы 2, на соответствующих горизонтальных шинах возникает сигнал, который через формирователь уровней поступает на управляющий вход электронного ключа 17, который подключает опорное напряжение Е к цифро-аналоговому преобразователю 19. В результате на входе 49 ШИМ 30 устанавливается напряжение, пропорциональное напряженности МП в сегментах индуктора. Напряжение на входе компаратора 49 ШИМ 30

сравнивается с опорным пилообразным сигналом частотой 25 кГц, поступающим от общего генератора опорного напряжения 33, и преобразуется в длительность импульсов, управляющих ключом 51. Фильтр 52 выделяет среднюю составляющую напряжения из серии указанных импульсов, пропорциональную заданному значению магнитного поля. Выходной сигнал ШИМ 30 поступает на переключатель вектора магнитной индукции 31, с помощью которого может быть изменено направление тока в блоках индукторов 39.

В случае недопустимого увеличения тока через индукторы в результате какой-либо неисправности падение напряжения на сопротивлении 57 приведет к срабатыванию оптопары 56, которая стробирует компаратор 50, запирающий ключ 51. В таком состоянии схема находится до устранения неисправности.

Перечисленные действия повторяются с каждым переключением состояния распределителя 5. Тем самым обеспечивается движение магнитного поля заданной интенсивности и структуры в различных направлениях с необходимыми скоростью перемещения и направлением векторов магнитной индукции.

После формирования распределителем n-го импульса осуществляется сброс триггера 16 программируемого синхронизатора 12, блокирующего работу преобразователя "напряжение-частота", который прекращает формирование импульса, задающих скорость перемещения магнитного поля, тем самым аппарат переводится в ожидание очередного сигнала биоритма пациента, с приходом которого цикл аппарата повторяется.

Предлагаемый аппарат в отличие от известных позволяет обеспечить регулирование функционально полного набора параметров магнитного поля: интенсивности постоянного и импульсного магнитного поля, направления вектора магнитной индукции, скорости перемещения магнитного поля по телу пациента в различных направлениях, геометрию и динамику магнитного поля в различных частях тела пациента, при этом применение метода широтно-импульсной модуляции при формировании импульсного магнитного поля позволяет обеспечивать высокий коэффициент полезного действия аппарата, система регуляторов и индикации - удобную подготовку и настройку аппарата для учета индивидуальных особенностей пациента. (56) Авторское свидетельство СССР N 1498504, кл. А 61 Н 39/00, 1989.