Прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности

Полезная модель относится к медицине, а именно к магнитотерапии, и может быть использовано в косметологии, дерматологии, а также для комплексного воздействия на организм человека при профилактики и лечении. Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет: - получение широкой ДН; - получение узкой ДН; - регулировка глубины ДН. Для решения этой задачи предлагается прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности (ДН), содержащий схему управления и усилитель мощности с индуктором, схему управления на микроконтроллере и драйвере, также схему защиты по питанию от пробоя, схему защиты питания микроконтроллера от пониженного напряжения питания со следующими соединениями: схема защиты от пробоя включена в точке соединения плюса входного разъема и плюса аккумулятора, схема защиты от пониженного напряжения включена между плюсом аккумулятора и входом отключения микроконтроллера, а драйвер включен между выходом микроконтроллера и усилителем мощности, отличающийся тем, что в него введен второй индуктор, схема переключения индукторов последовательно или параллельно с кнопкой управления переключением, причем выход последней соединен с входами управления схем переключения, причем первый вход схемы переключения соединен с шиной питающего напряжения усилителя мощности, второй вход схемы переключения с выходом усилителя мощности; первый и второй выходы схемы переключения соединены с концами обмоток первого и второго индукторов соответственно, а третий и четвертый выходы схемы переключения соединены с началом обмоток первого и второго индукторов соответственно.

Полезная модель относится к медицине, а именно к магнитотерапии, и может быть использовано в косметологии, дерматологии, а также для комплексного воздействия на организм человека при профилактики и лечении.

Общеизвестно применение низкочастотной физиотерапии в восстановительной медицине, обладающей ярковыраженным обезболивающим эффектом при большинстве острых и хронических заболеваний за счет:

- физиологичности действия при индивидуальном подборе параметров;

- медленного развития адаптации к воздействию;

- широкого варьирования параметров процедур;

- возможности воздействия на функцию периферической нервной системы и внутренних органов. см. «Магнито-терапевтическая аппаратура», Г.Р.Соловьева, М, Медицина, 1991.

Следует заметить, что непрерывное магнитное поле оказывает седативное действие, а прерывистое - возбуждающее, стимулирующее действие, которое особенно усиливается в неритмичном режиме.

Такое пульсирующее (импульсное) магнитное поле обеспечивает однонаправленные электродинамические силы, которые действуют на заряженные частицы в организме (анионы, катионы, полярные молекулы), перемещая их. Это позволяет активизировать в организме (в зоне действия) процесс диффузии, массопереноса, метаболизма, повышает функциональную активность отдельных органов и организма в целом, т.е. осуществляется новый метод - магнитофорез, т.е. сочетание двух одновременно действующих лечебных факторов: магнитного поля и лекарственного или косметического препарата (в виде крема, геля и т.д.), применяемого как при массаже, так и при лечении.

Одной из проблем современной магнитотерапии является: во-первых, неудобство в эксплуатации в силу громоздкости медицинской техники, а во-вторых, низкий лечебный эффект как следствие первого, т.к.. не все участки человеческого тела могут быть подвергнуты лечебным процедурам, в-третьих, отдельно стоит вопрос безопасности пациентов, т.к.. в настоящее время, в основном, для питания индукторов применяется промышленная электрическая сеть ˜ 220В/50Гц.

Известно применение бегущего импульсного низкочастотного магнитного поля в лечении больных на основе аппарата «Алимп-1», состоящего из задающего генератора, усилителя мощности и индукторов. Аппарат генерирует магнитное поле с импульсами прямоугольной формы частотой 10-100 Гц, с магнитной индукцией 3 мТл в центре и 10 мТл по краям индуктора (см.ж. «Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры», №4-89 г., М., Медицина, стр.43-46).

Недостатком данного аппарата является ограниченность его применения, в основном для лечения поясничного остеохондроза, в силу его громоздкости из-за применения в качестве индукторов соленоидов, которые к тому же требуют дополнительных мер безопасности, т.к.. для питания соленоидов используется сеть переменного тока 220В/50Гц.

Известен аппарат низкочастотной магнитотерапии АНМТ - «Нейва», предназначенный для терапевтического воздействия на организм человека низкочастотным синусоидальным магнитным полем, см. рекламный проспект (прилагается к материалам заявки). Аппарат до примитивности прост (это его достоинство), нет никаких регулировок по частоте (принята постоянная частота 50 Гц), по магнитной индукции дискретно два режима: для детей и взрослых. Это уже недостатки. Также к его недостаткам относится напряжение питания ˜220В/50Гц, что относит его ко II категории по электробезопасности.

Вообще приборов для магнитотерапии довольно большое разнообразие, но они все имеют следующие недостатки:

- простые по схеме и конструкции, довольно дешевы ***20-30 $, но малофункциональны;

- многофункциональные имеют различные регулировки: по частоте, виду импульсов (прямоугольные, треугольные, знакопеременные и т.д.), по амплитуде, величине магнитной индукции и т.д., но они сложны в работе, не каждый пользователь сумеет в них разобраться, и как следствие этого они довольно дороги до 200-500 $.

Однако, лечебное применение импульсных низкочастотных устройств может быть еще более расширено при использовании новых данных о физиологии нервной системы.

Исследования, проведенные Л.Х.Гаркави, Е.Б.Квакиной, Т.С.Кузьменко (1998), доказали, что помимо состояния стресса, возникающего при чрезвычайных психологических, физических и физиологических нагрузках (самые различные заболевания и травмы), в организме могут возникать переходные состояния (тренировка, спокойная и повышенная активация). Достижение этих, так называемых адаптационных реакций, способствует установлению оптимального функционирования не только нервной, но и иммунной систем организма, что позволяет достигать более быстрого выздоровления и предотвращения возникновения самых различных заболеваний. Разработанная Л.Х.Гаркави активационная терапия заключается в вызове и поддержании в организме антистрессовых реакций высоких уровней реактивности. Основой активационной терапии является использование колебательных свойств организма для коррекции его функционального состояния. В качестве основного фактора воздействия автор активационной терапии использовал воздействие низкочастотного переменного магнитного поля на головной мозг.

Оказывается, более простым и менее эффективным воздействием может являться использование низкочастотных импульсных токов, поскольку близость их параметров к колебаниям естественных биотоков организма человека позволяет ритмически организованной информации, распространяющейся по восходящим путям спинного мозга, достигать высших вегетативных центров спинного мозга. Перевод организма из состояния стресса в состояние адаптации может достигаться пошаговым изменением частоты или силы тока согласно подобранному и апробированному Л.Х.Гаркави коэффициенту реакции.

Принципиально значимым с практической точки зрения является возможность использования предлагаемого способа как для местного (на непосредственный очаг поражения), так и для общего (антистрессорного) воздействия, см. открытие №158.

К недостатку относится следующее. Так в нем принято, что интервал воздействующих частот между собой подчиняется определенному музыкальному звукоряду, а именно малой терции, а воздействующие эффекты связываются с понятием диссонансных и консонансных звуков в музыкальном ряду. Практика показывает, что связь физиологии и музыки не более, чем «красивый образ» и научного обоснования не имеет.Т.о. выбранные частоты воздействия только иногда близки к реальным, действительно воздействующим на организм в нужном направлении.

Известен аппарат для НЧ-магнитотерапии;патент РФ №2227049, в котором практически решены задания частот по открытию №158 - ПРОТОТИП.

В процессе клинических испытаний этого аппарата (по ПРОТОТИПу) выявилось, что его ДН широкая, т.е. аппарат хорошо воздействует на ушибы, гематомы, раны, т.е. на поверхностные поражения, но гораздо хуже на глубинные патологии: артриты, остеохондрозы, боли в желудке и т.д., т.е. он недостаточно функционален.

Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет:

- получение широкой ДН;

- получение узкой ДН;

- регулировка глубины ДН.

Для решения этой задачи предлагается прибор для низкочастотной магнито-терапии с управляемой диаграммой направленности (ДН), содержащий схему управления и усилитель мощности с индуктором, схему управления на микроконтроллере и драйвере, также схему защиты по питанию от пробоя, схему защиты питания микроконтроллера от пониженного напряжения питания со следующими соединениями: схема защиты от пробоя включена в точке соединения плюса входного разъема и плюса аккумулятора, схема защиты от пониженного напряжения

включена между плюсом аккумулятора и входом отключения микроконтроллера, а драйвер включен между выходом микроконтроллера и усилителем мощности, отличающийся тем, что в него введен второй индуктор, схема переключения индукторов последовательно или параллельно с кнопкой управления переключением, причем выход последней соединен с входами управления схем переключения, причем первый вход схемы переключения соединен с шиной питающего напряжения усилителя мощности, второй вход схемы переключения с выходом усилителя мощности; первый и второй выходы схемы переключения соединены с концами обмоток первого и второго индукторов соответственно, а третий и четвертый выходы схемы переключения соединены с началом обмоток первого и второго индукторов соответственно; первый индуктор выполнен в виде катушки индуктивности без сердечника, а второй индуктор - с сердечником, например из феррита; второй индуктор выполнен с возможностью механического регулирования величины глубины диаграммы направленности магнитного потока; механическое регулирование может быть осуществлено путем изменения относительного положения сердечника и катушки.

На фиг.1 изображена электрическая принципиальная схема прибора, на фиг.2 - диаграммы направленности магнитного потока. На фигуре 1 обозначено: АК - аккумулятор, Ш - разъем для его зарядки, СН1-СН2 - сенсорные переключатели для подачи напряжения на электронную схему прибора и его выключения, соответственно, Пр - предохранитель (плавкая вставка), VD1 - быстродействующий стабилитрон, С - конденсатор для защиты от внешних помех, R1 -защитный резистор от превышения тока на полевом транзисторе VT1, Инд 1 -индуктор (катушка индуктивности без сердечника), Инд 2 - индуктор (катушка индуктивности на ферритовом сердечнике) обе для создания магнитного поля, VD2 - защитный диод индукторов, VD3 - стабилитрон для защиты VT1 от превышения напряжения, СН3 - сенсорный переключатель режимов, МС - микроконтроллер, драйвер с резисторами R2 и R3 для задания режима VT1, HL1-HL6 -индикаторные светодиоды сигнализации режима от 100 Гц и ниже, HL7 - индикаторный светодиод о падении напряжения на АК ниже допустимого, СП - схема

защиты МС от пониженного напряжения, SW1.1 и SW1.2 - схема переключения ДН, СН4 -кнопка переключения ДН (задания узкой или широкой ДН).

На фиг.2 показаны основные диаграммы направленности (ДН): 1 - узкая ДН, 2 - широкая ДН, 3 и 4 - промежуточные.

Все комплектующие могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС.

АК - желательно с большим количеством ампер-часов, чтобы можно было использовать в полевых условиях; СН1-СН3 - псевдосенсоры, например, на пленочной клавиатуре «Testa-Flex», стабилитрон VD1 типа РбКЕ 6.8СА; С - любой высочастотный конденсатор, емкостью 1000 пФ; R1 - R4 - любые типа С2-33±5%-0,125 Вт; МС - микроконтроллер, типа Zilok, PIC или любой другой с достаточным функциональным программным обеспечением; драйвер серии ИМС 555; светодиоды HL1-HL6 - типа КИПД-45В-М, мигающий светодиод HL7 типа L297 YD-F; СП - типа КР1171СП-42; стабилитрон VD3 - типа Д814; диод VD2 -типа Д223, схема переключения SW (SW 1.1 и SW 1.2) - на ИМС 590Кн4, см. Справочник. Интегральные микросхемы. Т6, М, РадиоСофт, 2000 г., стр443.

Электрическая принципиальная схема имеет следующие соединения: входной разъем Ш плюсом соединен с плюсовой клеммой АК, а минусом - с минусовой клеммой АК и с общим минусом всей схемы (); плюс АК через сенсоры СН1-СН2 и через Пр образует общую шину питания «а», которая на прямую соединена с МС, драйвером, СП и конденсатором С, а через R1 - с катодом VD2 и первым входом схемы переключения SW, второй вход которой соединен с катодом VD3, стоком VT1 и анодом VD2; сенсор СН3 «Режим» соединен с управляющим входом МС, импульсный выход которого через драйвер и общей точкой резисторов R2 и R3 соединен с затвором VT1, а сигнальные выходы через светодиоды HL1-HL7 соединены с общим минусом схемы; вход IN СП соединен с плюсовой клеммой АК напрямую, выход out - с этим же плюсом через резистор R4 и с входом отключения МС (MCLR). Первый и второй выходы схемы переключения SW 1.1 соединены с концами обмоток первого и второго индукторов соответственно, третий и четвертый выходы схемы переключения SW 1.2 - с началами этих обмоток первого и второго индукторов соответственно; один конец

кнопки СН4 соединен с 0 Вольт, а второй нормально открытый конец соединен с первым и вторым входами управления SW 1.1 и SW 1.2 соответственно.

Прибор для низкочастотной терапии работает следующим образом. При нормально заряженном аккумуляторе АК и при нажатии кнопки СН1 «Питание» «Вкл» микроконтроллер МС начинает выдавать частоту 100 Гц, о чем сигнализирует свечение индикатора (светодиода) HL1. При этом пациент (пользователь) прикладывает индуктор прибора к гипотоламусу (затылочная часть головы) и держит его назначенное время (5-10 мин). После чего нажимает кнопку «Режим», при этом МС генерирует частоту 30 Гц (при этом гаснет светодиод HL1 и загорается светодиод HL2), а пользователь прикладывает индуктор аппарата к ушибленному или больному месту организма и также держит его назначенное время (те же 5-10 мин) и т.д., проходя все частоты (всего шесть частот), контролируя их по последовательному загоранию соответствующих светодиодов до HL6 включительно. На этом процедура заканчивается. Для некоторых стрессов или заболеваний, например, при зубной боли, порядок прохождения частот другой, а именно: на больное место назначается частота 100 Гц на время 10-20 минут, а затем уже переходим на гипоталамус низкими частотами 30 и менее Гц.

Электронная схема прибора имеет ряд защитных элементов, как-то:

- прибор можно запитывать от адаптера, преобразующего напряжение -220В/50 Гц в постоянное напряжение под выбранный тип аккумулятора, при этом предусмотрено, что этим же напряжением заряжается аккумулятор, а от превышения напряжения выше допустимого или даже от пробоя -220В/50 Гц на вход аппарата, служит предохранитель и быстродействующий стабилитрон VD1, который ограничивает напряжение на уровне стабилизации до тех пор, пока не срабатывает предохранитель. Для подключения адаптера служит стандартный разъем Ш;

- при пользовании прибором без адаптера питание электронной схемы происходит от аккумулятора, емкость которого рассчитана на 10-12 часов непрерывной работы, при этом предусмотрена защита МС от пониженного напряжения питания (ИМС СП), которая выключает МС и включает мигающий светодиод HL7, который и сигнализирует о разряде

аккумулятора ниже допустимого, схемы переключателей SW 1.1 и SW 1.2 (оба находятся в одной ИМС) служат для включения первого и второго индукторов или последовательно или параллельно по команде на вход «упр», с кнопки СН4 «ДН». При параллельном включении индукторов получается широкая ДН, при последовательном - узкая (игольчатая). Это позволяет воздействовать как на наружные повреждения, так и на глубинные. Причем ДН можно регулировать механически, изменял положение сердечника внутри второй катушки, выбирая нужную, но это лучше использовать в кабинетах физиотерапии, т.к.. медицинский пе5рсонал может четко определить и назначить глубину воздействия, а следовательно и величину ДН;

- остальные электрорадиоэлементы служат для задания рабочих режимов электронной схемы и не представляют особого интереса.

Конструктив прибора выполнен с учетом требований эргономики и современного дизайна, форма его слегка закруглена, удобно ложится в ладонь, как бы является продолжением руки, это мнемонически соответствует ее естественным движениям при пользовании: круговое, последовательное, сканирующее (галсами), массажное и т.д.

Особо хочется отметить, что прибор в целом (особенно его принципиальная схема) разработан из условия «стоимость-эффективность». Если учесть, что современные аппараты для магнитотерапии, как отечественные так и зарубежные, стоят порядка 200 и более долларов, что, конечно, недоступно большинству пенсионеров, то цена предложенного аппарата не превышает 60-70 $ при серийном производстве.

Прибор в целом обладает следующими достоинствами, а именно:

- имеет эффективную рыночную стоимость и коммерческую жизнеспособность;

- имеет низкий уровень потребляемой мощности, т.е. Высокий КПД;

- незначительные геометрические размеры;

- низкую стоимость аппаратных средств;

- технологическую прозрачность.

Далее обратим внимание, что большинство современных аппаратов для низкочастотной магнитотерапии совершенно не учитывают направление знака поля (его закрученность), а напрасно. Из теории торсионных полей известно, что правозакрученное поле оказывает положительное влияние, а левозакрученное -наоборот, но магнитное или электромагнитное поля - это разновидность торсионных полей, поэтому в прелагаемом аппарате строго учитывается направление «закрутки»: только по часовой стрелке, т.е. правозакрученное, если смотреть со стороны мембран индукторов, которые прикладываются к пациенту. Конструктивно мембраны находятся рядом, а так они имеют минимальные габариты и вес, то и сам прибор миниатюрен и имеет привлекательный внешний вид, что немаловажно.

1. Прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности (ДН), содержащий схему управления и усилитель мощности с индуктором, схему управления на микроконтроллере и драйвере, также схему защиты по питанию от пробоя, схему защиты питания микроконтроллера от пониженного напряжения питания со следующими соединениями: схема защиты от пробоя включена в точке соединения плюса входного разъема и плюса аккумулятора, схема защиты от пониженного напряжения включена между плюсом аккумулятора и входом отключения микроконтроллера, а драйвер включен между выходом микроконтроллера и усилителем мощности, отличающийся тем, что в него введен второй индуктор, схема переключения индукторов последовательно или параллельно с кнопкой управления переключением, причем выход последней соединен с входами управления схем переключения, причем первый вход схемы переключения соединен с шиной питающего напряжения усилителя мощности, второй вход схемы переключения с выходом усилителя мощности; первый и второй выходы схемы переключения соединены с концами обмоток первого и второго индукторов соответственно, а третий и четвертый выходы схемы переключения соединены с началом обмоток первого и второго индукторов соответственно.

2. Прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности (ДН) по п.1, отличающийся тем, что первый индуктор выполнен в виде катушки индуктивности без сердечника, а второй индуктор - с сердечником, например из феррита.

3. Прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности (ДН) по п.1 или 2, отличающийся тем, что второй индуктор выполнен с возможностью механического регулирования величины глубины диаграммы направленности магнитного потока.

4. Прибор для низкочастотной магнитотерапии с управляемой диаграммой направленности (ДН) по любому из п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что механическое регулирование может быть осуществлено путем изменения относительного положения сердечника и катушки.