устройство для ультразвуковой терапии

Формула изобретения

Устройство для ультразвуковой терапии, содержащее высокочастотный генератор электрических сигналов, регулятор выходной мощности, импульсный модулятор и преобразователь, выполненный в виде пьезокристаллической пластины, имеющей электроды с обеих сторон, отличающееся тем, что пьезокристаллическая пластина установлена жестко на подложке, под углом к ее плоскости, пространство между ними заполнено компаундом, а наружная сторона подложки является рабочей поверхностью, выполненной с возможностью контакта с зонами поверхности тела человека, высокочастотный генератор подключен через управляемый низкочастотный импульсный модулятор к регулятору выходной мощности, выполненному в виде аттенюатора, соединенного с электродами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники и может быть использовано в физиотерапии.

Современная аппаратура для ультразвуковой терапии рассчитана на обеспечение воздействия на ткани и участки тела пациента излучениями достаточно высокой мощности порядка 10 Вт на см² и более (см., например, Аппараты 9-го поколения /gbo AG, Германия/ Фирма KRAFT medical systems, www.sdorovie.ru/cat/phisio/electro.shtml).

Однако медико-биологические исследования последних лет обосновали высокую лечебную эффективность низкоинтенсивных воздействий, при которых мощность излучения может составлять мкВт и менее (см., например, Материалы III Международного конгресса "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", Санкт-Петербург, 2003).

Известно устройство для лечения патологических состояний организма (Патент №2141304 Кожемякин А.М. и др., 1999.11.20), содержащее твердотельный полупроводниковый излучатель, размещаемый на биологически активных точках или зонах поверхности тела и создающий электромагнитное излучение ГГц-дипазона на сверхслабом фоновом уровне интенсивности, то есть на уровне собственных шумов полупроводникового кристалла.

Это устройство является излучателем лишь электромагнитных волн и не может быть использовано для получения акустических колебаний.

Поиск, проведенный по доступным источникам научно-технической и патентной информации, не выявил устройств для ультразвуковой терапии, способных создавать акустические ультразвуковые излучения сверхмалой мощности.

Известно устройство, для виброакустического массажа, включающее преобразователь, генератор электрических сигналов и регулятор выходной мощности (RU 2022551 С1, 15.11.1994).

Недостатком этого известного устройства является то, что в качестве преобразователя в нем применяется телефонный капсуль типа ТА-4, ТК-67 и аналогичные, что ограничивает частотный спектр излучателя звуковым диапазоном и не позволяет воспроизводить излучения в МГц-диапазоне. Кроме того, разработанный на базе данного технического решения и промышленно выпускаемый медицинский прибор под названием "Витафон" при работе создает периодический нарастающий сигнал весьма большой интенсивности, который неприятен для слуха и оказывает негативное влияние на нервную систему пациента и медицинский персонал.

В качестве ближайшего аналога выбрано устройство для ультразвуковой терапии (SU 831125 А, 23.05.1981), содержащее высокочастотный генератор электрических сигналов, регулятор выходной мощности, импульсный модулятор и преобразователь, выполненный в виде пьезокристаллической пластины, имеющей электроды с обеих сторон.

Недостатком этого аппарата является отсутствие возможности получения низкоинтенсивных излучений, поскольку он рассчитан на создание за счет усилителя мощности интенсивного ультразвукового воздействия на ткани организма. Кроме того, напряжение на пьезоэлементе зависит от мощности излучения, которая связана с наличием слоя контактной смазки на рабочей поверхности излучателя и качества контакта.

В основу настоящего изобретения положена задача повышения эффективности терапевтического воздействия на организм ультразвуковым излучением.

Согласно изобретению это достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой терапии, содержащем высокочастотный генератор электрических сигналов, регулятор выходной мощности, импульсный модулятор и преобразователь, выполненный в виде пьезокристаллической пластины, имеющей электроды с обеих сторон, пьезокристаллическая пластина установлена жестко на подложке, под углом к ее плоскости, пространство между ними заполнено компаундом, а наружная сторона подложки является рабочей поверхностью, выполненной с возможностью контакта с зонами поверхности тела человека, высокочастотный генератор подключен через управляемый низкочастотный импульсный модулятор к регулятору выходной мощности, выполненному в виде аттенюатора, соединенного с электродами.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства с элементами конструкции преобразователя.

На фиг.1 обозначены: 1 - высокочастотный генератор электрических сигналов, 2 - управляемый низкочастотный импульсный модулятор, 3 - аттенюатор, 4 - электроды, 5 - пьезокристаллическая пластина, 6 - подложка, 7 - компаунд, 8 - преобразователь, 9 - рабочая поверхность преобразователя.

Устройство работает следующим образом. Высокочастотный генератор электрических сигналов 1 вырабатывает электрический сигнал выбранной частоты (используют соответствующий кварцевый резонатор) в диапазоне от сотен кГц до десятков МГц. Высокочастотный электрический сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход управляемого низкочастотного импульсного модулятора 2. Управление импульсным модулятором 2 осуществляют внешним устройством, например компьютером, с помощью которого формируют низкочастотный управляющий сигнал в виде последовательности импульсов биологически значимых частот, задаваемой по специальному алгоритму. Модулированный высокочастотный электрический сигнал с выхода импульсного модулятора 2 поступает через аттенюатор 3, понижающий амплитуду электрического сигнала до уровня порядка 1 мкВ и менее, на электроды 4, расположенные с обеих сторон пьезокристаллической пластины 5, в которой вследствие пьезоэлектрического эффекта возникают низкоинтенсивные акустические колебания, соответствующие частотному спектру электрического сигнала, поступающего на электроды 4. За счет жесткого закрепления пьезокристаллической пластины 5 на подложке 6, под углом к ее плоскости, и заполнения пространства между пьезокристаллической пластиной 5 и подложкой 6 акустически прозрачным аморфным компаундом 7, например эпоксидной смолой, преобразователь 8 вырабатывает акустический сигнал со сложной пространственной топологией в виде интерференционной картины, образуемой продольными и поперечными прямыми акустическими волнами, исходящими от пьезокристаллической пластины 5 и волнами, частично отраженными от подложки 6. Угловое смещение между плоскостями пластины и подложки обеспечивает разноудаленность участков пьезокристаллической пластины 5 от подложки. За счет этого с учетом разных скоростей распространения продольных и поперечных акустических волн происходит фазовый сдвиг акустических волн в интерференционной картине. В результате, выбором соответствующих алгоритмов импульсной модуляции высокочастотного электрического сигнала генератора 1 на рабочей поверхности 9 преобразователя 8, образуемой наружной стороной подложки 6 и выполненной с возможностью контакта с зонами поверхности тела человека, формируют ультразвуковое акустическое поле интерферирующих и модулируемых по заданному алгоритму волн. При контакте рабочей поверхности 9 преобразователя 8 с зонами поверхности тела человека, особенно в областях биологически активных точек или зон, это поле оказывает эффективное терапевтическое воздействие через регуляторные биологические процессы организма на уровне клеточных мембран, органелл и биомолекул. При этом мощность ультразвукового излучения преобразователя устанавливают регулировкой аттенюатора на уровне порядка 10^-6-10 ^-12 Вт/см² и менее.

На фиг.2 приведен пример спектрограмм гемолизата крови человека до и после воздействия на пациента сверхслабым ультразвуковым излучением МГц-диапазона, модулированного низкочастотным управляющим сигналом. На фиг.2 обозначено: D - оптическая плотность (ОП) гемолизата крови в единицах ОП-10^-3; - длина волны в нм.

График (фиг.2) отражает динамику показателей оптической плотности крови на отдельных характеристических длинах волн, иллюстрируя эффективность воздействия на метаболические процессы биохимического уровня. В данном случае ультразвуковое низкоинтенсивное воздействие при экспозиции 10 минут вызвало наибольшие изменения в сторону повышения активности тиоловых групп (235-240 нм), а также сдвиги в системе каталаза - супероксиддисмутаза, соответствующей длинам волн 410-415 нм, которые отражают метаболический баланс этого звена ферментативной системы крови.

Эффективность ультразвуковой терапии с помощью заявляемого устройства объясняется тем, что используемый в нем низкоинтенсивный режим работы ультразвукового преобразователя в диапазоне биологически значимых частот при интерференционной топологии ультразвукового поля обеспечивает резонансное воздействие на метаболические процессы клеток сопрягаемого с ним организма человека. Известно, что клеточные процессы генерируют осцилляции в диапазоне, включающем сотни МГц (см., например, Фрелих Г. Когерентные возбуждения в биологических системах // Биофизика. - 1977. - Т.22, №4. - С.743-744). Наряду с этим известно, что низкочастотные колебания, составляющие доли и единицы Гц, широко применяются в методах резонансно-волновой терапии. Заявляемое устройство в отличие от аналога и других известных устройств для ультразвуковой терапии не создает в тканях организма вибраций, которые могут оказывать некоторый местный лечебный эффект на уровне мышц и кровеносной системы, не исключая и негативных последствий, но при этом не затрагивают тонкие механизмы внутриклеточных процессов, наиболее активно реагирующих, как известно, на близкие к их собственному уровню и частотному спектру сигналы. В силу крайне низкой мощности ультразвукового поля преобразователя заявляемого устройства его воздействие физически не ощущается человеком, но эффективно проявляется в состоянии его функциональных систем. Воздействие воспринимается системно всем организмом и зависит от областей тела, биологически активных точек или зон, выбираемых по медицинским показаниям для размещения преобразователя при проведении лечебных процедур.