Устройство для магнитотерапии

 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для защиты, диагностики и адаптации пациентов к воздействию магнитных бурь путем стабилизации магнитного поля Земли на заданном уровне и физического моделирования магнитной бури в рабочем объеме. Режим физического моделирования осуществляется путем изменения амплитудных характеристик моделируемой бури в пределах зарегистрированных значений естественных бурь. Моделирование магнитных бурь производится за счет введения в устройство, содержащее магнитометр и три ортогональных контура, трех АЦП, трех образцовых резисторов, трех управляемых источников тока, трех ЦАП, устройства управления, а также сумматора, устройства сравнения кодов, коммутатора и генератора случайных чисел, причем контуры выполнены в виде образцовых контуров - колец Гельмгольца, а магнитометр расположен вне рабочего объема и регистрирует действительное значение напряженности магнитного поля Земли. За счет введенных элементов и блоков решается задача защиты, диагностики и адаптации пациентов. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике и предназначено для защиты, диагностики и адаптации пациентов к воздействию магнитных бурь путем физического моделирования магнитной бури и стабилизации магнитного поля Земли в рабочем объеме на заданном уровне.

Известно устройство для магнитотерапии (а.с. N 1311740), содержащее магнитометр, три пары взаимно ортогональных квадратных контуров, усилитель тока и фильтры. Данное устройство обладает следующими недостатками: 1. Рабочий объем устройства, образованный совокупностью основных, дополнительных и компенсирующих контуров, определяется как геометрическими размерами, так и расположением оконных и дверных проемов лечебных палат и их географической ориентацией. Следовательно, методика расчета параметров этих контуров для каждой новой палаты должна быть разработана заново или палаты должны строиться под разработанную методику. И то и другое создает существенные затруднения в тиражировании устройства для его практического применения. Основным недостатком рассматриваемой контурной системы является невозможность создания внутри квадратных контуров однородного поля в значительном объеме и сложность управления, т.к. отдельные контуры связаны по управлению.

2. Монтаж, настройка и регулировка устройства рассматриваемой контурной системы связаны с выполнением большого объема работ, реализуемая контурная система является стационарной, привязанной только к определенному помещению. Все эти работы должны выполняться практически в месте расположения лечебного учреждения.

3. Устройство, как это следует из функциональной схемы (фиг.2) и описания работы, стабилизирует возмущения магнитного поля Земли (магнитные бури) на уровне, близком к нулевому значению напряженности магнитного поля в точке установки магнитометра внутри контурной системы (в пределах чувствительности магнитометра 30 Y). Функциональная схема устройства не содержит элемента, позволяющего задавать произвольные уровни стабилизации магнитного поля внутри контурной системы, в том числе поле, являющееся номинальным для данной местности. Под магнитной бурей же понимаются случайные отклонения напряженности магнитного поля Земли от некоторого значения, принятого за номинальное. Известно, что пациент, чувствительный к магнитным бурям, адаптирован к номинальным значениям напряженности магнитного поля Земли, соответствующего географическому месту его постоянного проживания, а не к месту, где напряженность магнитного поля была бы близка к нулевому значению. Такого места в пределах земной поверхности практически не существует.

4. Устройство, как это следует из описания, предназначено только для коллективной защиты пациентов от воздействия магнитных бурь и не может быть использовано для целей диагностики, т.е. для определения чувствительности каждого конкретного пациента (индивидуума) к геомагнитным возмущениям.

Проведение же диагностики пациентов по естественным магнитным бурям вызывает определенные затруднения, так как время их появления и амплитудные характеристики достаточно неопределенны во времени и не могут быть изменены.

Следовательно, неизвестно, кого из пациентов необходимо помещать в такую лечебную палату для защиты от воздействия геомагнитной бури.

5. Устройство не позволяет вырабатывать адаптацию у пациентов методов дозированного воздействия искусственно созданной в рабочем объеме магнитной бурей, т. к. структурная схема не имеет для решения этой задачи соответствующих функциональных элементов.

Данное устройство по а.с. N 1311740 является ближайшим к предлагаемому изобретению и принимается за прототип.

При создании нового устройства решается задача защиты, диагностики и адаптации пациентов, чувствительных к возмущениям магнитного поля Земли (магнитным бурям) при устранении перечисленных выше недостатков известного прототипа.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее магнитометр и рабочий объем, образованный тремя парами взаимно ортогональных контуров дополнительно вводят три образцовых резистора, три аналого-цифровых преобразователя, сумматор, три управляемых источника тока, три цифроаналоговых преобразователя, устройство сравнения кодов, коммутатор, генератор случайных чисел, причем рабочий объем выполнен в виде колец Гельмгольца (три пары), входы катушек колец Гельмгольца соединены через управляемые источники тока и цифроаналоговые преобразователи с выходами сумматора, а входы сумматора с выходами устройства сравнения кодов, выходы образцовых резисторов через аналого-цифровые преобразователи со входами устройства сравнения кодов, вход устройства сравнения кодов подключен через коммутатор к генератору случайных чисел по входам, связанным с выходом устройства управления, вход которого соединен с цифровым магнитометром, расположенным вне рабочего объема.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства, на фиг.2 - разложение вектора геомагнитного поля H₃ на три составляющих H_x, H_y, H_z в прямоугольной системе координат, а также условно изображены три пары колец Гельмгольца, генерирующих компенсирующие поля H_xk, H_yk, H_zk в катушках с направлением токов.

Устройство содержит (фиг. 1) рабочий объем, выполненный в виде системы 3-х ортогональных колец Гельмгольца (1), обмотки которых подключены через образцовые резисторы (2, 3, 4) к выходам управляемых источников тока (5, 6, 7), входы управляемых источников тока (5, 6, 7) подключены к выходам цифроаналоговых преобразователей (8, 9, 10), входы цифроаналоговых преобразователей (8, 9, 10) через сумматор (11) подключены к устройству сравнения кодов (12). Устройство сравнения кодов (12) по входам связано с выходами аналого-цифровых преобразователей (13, 14, 15) и выходом коммутатора (16) с другой стороны, причем входы аналого-цифровых преобразователей (13, 14, 15) подключены к образцовым резисторам (2, 3, 4). Входы коммутатора (16) подключены к выходу генератора случайных чисел (17) и устройству управления (18), а вход устройства управления (18) соединен с выходом цифрового магнитометра (19).

В предложенной модели для магнитотерапии применяемые блоки выполнены из известных стандартных устройств, осуществленных на базе цифровой вычислительной техники.

Устройство магнитотерапии в режиме защиты пациентов от возмущений геомагнитного поля Земли работает следующим образом. Цифровой магнитометр (19) измеряет векторные составляющие магнитного поля H_z, H_y, H_x, которые подаются на устройство управления (18). Устройство управления (18) вычитает измеренные значения векторных составляющих напряженности магнитного поля Земли из заданных значений, хранящихся в памяти устройства управления. Отклонения от заданных значений векторных составляющих поля Земли H_z, H_y,H_x подаются на схему сравнения кодов (12). Цифровая следящая система по цепи обратной связи через образцовые резисторы (2, 3, 4), аналого-цифровые преобразователи (13, 14, 15) сравнивает преобразованное в цифровой код значение магнитного поля внутри рабочего объема контурной системы с отклонениями от заданных значений с помощью устройства сравнения кодов (12). Эти отклонения с выходов устройства сравнения кодов (12) через сумматор (11), цифроаналоговые преобразователи (8, 9, 10) поступают на управляемые источники тока (5, 6, 7). Последние изменяют токи в катушках Гельмгольца.

Режим физического моделирования магнитной бури осуществляется следующим образом. В память устройства управления поступают измеренные значения магнитной бури, полученные с помощью цифрового магнитометра, а также вводятся результаты измерений магнитных бурь, полученные от геомагнитных станций наблюдения. Эти данные с помощью программного обеспечения устройства управления (18) обрабатываются в соответствии с законами теории вероятностей и математической статистики. При этом задается регулярная составляющая магнитной бури и вырабатываются случайные отклонения с учетом спектральных и амплитудных характеристик реальных геофизических колебаний магнитных бурь. В процессе эксплуатации устройства постоянно осуществляется уточнение модели. Результаты моделирования в виде кодовых значений поступают из устройства управления (17) и через коммутатор (16) на устройство сравнения кодов (12). Цифровая следящая система про цепи обратной связи через образцовые резисторы (2, 3, 4), аналого-цифровые преобразователи (13, 14, 15) сравнивает значения магнитного поля, создаваемого токами в катушках Гельмгольца с значениями, поступающими на устройство сравнения (12) от генератора случайных чисел (17), вычисляет разность и осуществляет отработку этой разности изменением тока в катушках по цепи управления токами в катушках через сумматор (11), цифроаналоговые преобразователи (8, 9, 10) и управляемые источники тока (5, 6, 7). Режим моделирования магнитных бурь используется для целей диагностики и адаптации пациентов методом дозирования воздействия, что осуществляется изменением амплитудных характеристик моделируемой бури в пределах зарегистрированных значений естественных бурь. Размещение магнитометра вне рабочего объема позволяет контролировать действительные параметры магнитного поля Земли и в соответствии с ними управлять магнитным полем во всем рабочем объеме, образованном катушками Гельмгольца. Катушки Гельмгольца являются образцовым источником магнитного поля и позволяют сформировать в заданном объеме магнитное поле, близкое к однородному и известной конфигурации. Величина напряженности магнитного поля определяется током в катушках, который задается цифровой системой управления с высокой точностью.

Пациент для целей диагностики и адаптации размещается внутри рабочего объема.

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть размещено в любом помещении, а за счет создания управляемого магнитного поля внутри рабочего объема устройства позволяет осуществлять и диагностику и защиту пациента.

Формула изобретения

Устройство для магнитотерапии, содержащее магнитометр и три пары взаимно ортогональных контуров, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены три образцовых резистора, три аналого-цифровых преобразователя, сумматор, три управляемых источника тока, три цифроаналоговых преобразователя, устройство сравнения кодов, коммутатор, генератор случайных чисел и устройство управления, причем рабочий объем выполнен в виде колец Гельмгольца, входы катушек колец Гельмгольца соединены через управляемые источники тока и цифроаналоговые преобразователи с выходами устройства сравнения кодов, выходы образцовых резисторов через аналого-цифровые преобразователи - с входами устройства сравнения кодов, вход устройства сравнения подключен через коммутатор к генератору случайных чисел, по входам связанному с выходом устройства управления, вход которого соединен с цифровым магнитометром, причем магнитометр вынесен за пределы рабочего объема.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2