Устройство для магнитотерапии

 

Изобретение относится к медицинской технике, к физиотерапевтическим устройствам, формирующим магнитные поля сложной конфигурации. Изобретение позволяет сократить время процедур за счет повышения равномерности распределения динамичных магнитных полей в локальной зоне воздействия. Устройство содержит расположенные в корпусе вокруг общей оси в чередующемся порядке катушки источников переменного магнитного поля и источники постоянного магнитного поля, обращенные к рабочей поверхности корпуса в последовательности с чередующейся полярностью, а источники переменного магнитного поля включают катушки индуктивности, попарно индуктивно связанные между собой посредством ферромагнитных сердечников и подключенные к источнику питания последовательно и согласно, включает также источник инфракрасного излучения, установленный излучающей частью к рабочей поверхности корпуса соосно обшей оси, и источник питания, выполненный с возможностью формирования на выходе переменного напряжения или пульсирующего напряжения положительной или отрицательной полярности. 10 з.п.ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно - к физиотерапевтическим устройствам, формирующим магнитные поля сложной конфигурации.

Магнитотерапия является одним из наиболее ранних направлений в физиотерапии. Это позволило медицине получить достаточно большой практический материал, подтверждающий ее эффективность, и сформировать направление гармоничного применения в сочетании с современными методами лечения. В частности было достоверно выявлено, что сочетание полей, создаваемых постоянными магнитами и индукторами в виде катушек индуктивности, приводит к наиболее быстрой и устойчивой ремиссии при ряде патологий, основными из которых являются нарушения в опорно-двигательной аппарате (RU, N 2045967, кл. А 61 N 2/00, 1995).

Известно устройство для магнитотерапии, содержащее катушки индуктивности, расположенные на общем ферромагнитном сердечнике, и постоянный магнит, расположенный между катушками (RU, N 2012385, кл. А 61 N 2/04, 1994). Данное устройство позволяет формировать комплексное магнитное поле, состоящее из совокупности постоянного и переменного магнитного полей. Однако, создаваемое магнитное поле не локализуется в ограниченном пространстве, что осложняет проведение лечения, так как воздействию подвергаются здоровые ткани, окружающие зону патологии.

Наиболее близким техническим решением является устройство для магнитотерапии, содержащее расположенные в корпусе вокруг общей оси в чередующемся порядке источники постоянного магнитного поля, выполненные в виде постоянных магнитов, и источники переменного магнитного поля попарно индуктивно связаны между собой посредством ферромагнитных сердечников, ориентированных под углом к общей оси, выполнены в виде катушек индуктивности и соединены с источником питания (RU, N 2046609, кл. А 61 N 2/00, 1995). Особенностью данного устройства является возможность подавать от источника питания положительное пульсирующее, отрицательное пульсирующее и переменное напряжения. Включение катушек таково, что на всех полюсах, образованных сердечниками, формируется одна полярность: S или N. Магнитное поле в рабочей части устройства локализуется в кольцевой зоне и пульсирует по амплитуде в зонах расположения источников магнитного поля. Конфигурация магнитных полей при положительном, отрицательном и переменном напряжении изображена, соответственно на фиг.1,2 и 3, где сплошными линиями показаны области локализации магнитных полей.

Ожидаемый технический результат от изобретения заключается в сокращении времени процедуры за счет повышения равномерности распределения динамичных магнитных полей в локальной зоне воздействия.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в устройстве для магнитотерапии, содержащем источник питания, обеспечивающий на выходе переменное напряжение или пульсирующее напряжение положительной или отрицательной полярности, расположенные в корпусе вокруг общей оси в чередующемся порядке источники переменного магнитного поля и источники постоянного магнитного поля, выполненные в виде постоянных магнитов, источники переменного магнитного поля включают катушки индуктивности, попарно индуктивно связанные между собой посредством ферромагнитных сердечников, постоянные магниты установлены к рабочей поверхности корпуса в последовательности с чередующейся полярностью, а катушки индуктивности подключены к источнику питания последовательно и согласно.

При этом устройство может содержать источник инфракрасного излучения, установленный излучающей частью к рабочей поверхности корпуса соосно общей оси и соединенный с источником питания.

Полюса источников переменных магнитных полей могут быть установлены перпендикулярно рабочей поверхности корпуса.

Излучающие части сердечников могут быть ориентированы радиально относительно общей оси.

Излучающие части сердечников могут быть выполнены в виде скосов, обращенных острыми углами к общей оси.

Сердечники в области излучающих частей могут быть выполнены с изгибом.

Части сердечников с внешней стороны от общей оси в области излучающих частей могут быть охвачены короткозамкнутыми витками, соединенными с переключателями.

Постоянные магниты могут быть установлены с возможностью перемещения и фиксации в радиальном направлении и в направлении, параллельном общей оси.

Устройство может содержать дополнительный источник постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита, закрепленного в фиксаторе пространственного положения.

Фиксатор может быть выполнен в виде рукоятки с гнездом для постоянного магнита.

При этом фиксатор может быть выполнен в виде кронштейна с гнездом для постоянного магнита и зажимом для крепления к корпусу.

На фиг. 1 схематично изображена конфигурация магнитного поля прототипа при положительном напряжении источника питания; на фиг. 2 - конфигурация магнитного поля прототипа при отрицательном напряжении источника питания; на фиг. 3 - конфигурация магнитного поля прототипа при переменном напряжении источника питания; на фиг. 4 - вид на устройство со стороны рабочей части; на фиг. 5 - расположение источников магнитного поля в корпусе; на фиг.6 - функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 7 - конфигурация магнитного поля устройства при положительном напряжении источника питания; на фиг.8 - конфигурация магнитного поля устройства при отрицательном напряжении источника питания; на фиг. 9 - конфигурация магнитного поля устройства при переменном напряжении источника питания; на фиг. 10 - конфигурация магнитного поля устройства при положительном напряжении источника питания и расположении источников переменного магнитного поля с внутренней стороны; на фиг. 11 - конфигурация магнитного поля устройства при отрицательном напряжении и источника питания и расположении источников переменного поля с внутренней стороны; на фиг. 12 - конфигурация магнитного поля устройства при переменном напряжении источника питания и расположении источников переменного магнитного поля с внутренней стороны; на фиг. 13 - расположение источников магнитного поля в корпусе при трех парах источников переменного магнитного поля; на фиг. 14 - поперечное сечение устройства при выполнении сердечников со скосом; на фиг. 15 - поперечное сечение устройства при выполнении сердечников с изгибом; на фиг.16 - поперечное сечение устройства при наличии короткозамкнутых витков; на фиг. 17 - поперечное сечение устройства, проходящее через постоянные магниты; на фиг. 18 - поперечное сечение суперпозиционного источника с постоянным магнитом; на фиг. 19 - общий вид устройства с суперпозиционным источником.

Устройство для магнитотерапии, согласно изобретению, содержит (фиг.4) корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, обеспечивающий фиксацию элементов конструкции и их электрическую изоляцию от поверхности тела. В корпусе 1 вокруг общей оси расположены, например, четыре источника 2,3,4,5 постоянного магнитного поля, выполненные в виде постоянных магнитов из ферромагнитного материала, и четыре источника 6,7,8,9 переменного магнитного поля в виде катушек 10,11,12,13 индуктивности, которые попарно индуктивно связаны между собой посредством ферромагнитных сердечников 14,15, выполненных из набора пластин трансформаторной стали (фиг.5). Катушки 10,11,12,13 подключаются к источнику питания 16 (фиг.6) таким образом, чтобы при прохождении через них постоянного тока полюса 17,18,19,20, образованные сердечником 14 или сердечником 15, имели противоположные полярности N и S. Например, катушки 10,11,12,13 могут быть подключены к источнику 16 последовательно и согласно, что позволяет использовать бытовую электросеть в качестве источника 16, так как данное включение катушек 10,11,12,13 обеспечивает использование наиболее высоковольтного источника 16. Источники 2,3,4,5 образуют в рабочей части полюса 21,22,23,24.

Количество сердечников 14,15 может быть и более двух, например, при введении в устройство сердечника 25 с катушками 26,27 оно дополняется источниками 28,29, а также образуются полюса 30,31 (фиг.13).

Соосно с общей осью может быть установлен источник 32 инфракрасного излучения, соединенный с источником 16.

Полюса 6,7,8,9,30,31 могут быть расположены параллельно рабочей поверхности 33, что достигается, например, либо выполнением скоса сердечника 14 под углом 34 (фиг.14), либо путем его изгиба 35, например, в зоне полюса 7 (фиг.15).

Полюса 6,7,8,9,30,31 могут быть ориентированы в радиальном направлении относительно общей оси, например, при совмещении продольной оси полюса 6 с радиусом 36, проходящим через общую ось (фиг.13).

Внешние части сердечников 14,15, например в зоне 7,8 могут быть охвачены коротко замкнутыми витками 37,38, соединенными с переключателями 39,40 (фиг. 16).

Источники 2,3,4,5,28,29 в виде постоянных магнитов могут быть установлены с возможностью перемещения и фиксации в радиальном направлении, например источники 2,4, фиксируются посредством планки 41 и винта 42, а также могут перемещаться в направлении, параллельном общей оси, например посредством прокладок 43,44, за счет изменения их толщины. Источники 2,4 с прокладками размещаются в пазах 45,46 (фиг.17).

Суперпозиционный источник 47 постоянного магнитного поля, например постоянный магнит, закреплен в гнезде 48 фиксатора пространственного положения, выполненного, например в виде рукоятки 49 или кронштейна 50 с зажимом 51 для крепления к корпусу (фиг.18,19).

Устройство для магнитотерапии работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства с четырьмя источниками переменного магнитного поля и четырьмя источниками постоянного магнитного поля.

На выходе источника 16 формируется один из трех режимов тока, проходящего через катушки 10,11,12,13: переменный синусоидальный частотой 50-60 Гц, пульсирующий с положительной полуволной синусоиды, пульсирующий с отрицательной полуволной синусоиды.

При прохождении постоянного, пульсирующего тока через катушки 10,11 на полюсах 6,7 сердечника 14 возникают противоположные полярности магнитного поля, соответственно N и S. Смена полярности пульсирующего тока, проходящего через катушки 10,11, приводит к смене полярности на полюсах 6,7, соответственно S и N. Катушки 12,13 работают аналогично, и общее подключение катушек 10,11,12,13 к источнику 16 обеспечивает то, что при всех режимах проходящего через них тока последовательность полярности полюсов 6,7,8,9 при движении в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки будет чередующейся, например N,S,N,S.

Источники 2,3,4,5 ориентированы к рабочей поверхности своими полюсами так, чтобы общая последовательность полюсов при движении в направлении по часовой или против часовой стрелки была бы чередующейся, например N,S,N,S,N, S, N,S. Схематичное взаимодействие данной последовательности магнитных полей и, как следствие этого, изменение их конфигурации изображено на фиг.7, где пунктирные линии соединяют мнимые центры полюсов 21,22,23,24. Если бы отсутствовали источники 6,7,8,9 переменного магнитного поля, то суммарное поле от полюсов 21,22,23,24 распределялось бы симметрично относительно пунктирных линий.

Конфигурация магнитного поля при заданной полярности тока источника 16, например положительной, изображена на фиг.7. Она определялась по распределению ферромагнитных частиц индикатора, плотность распределения которых показана сплошными линиями.

В дополнение к имеющимся полюсам 21,22,23,24 постоянный ток создает полюса 17,18,19,20. Распространение магнитного поля одного постоянного магнита, например от полюса 21, в большей мере будет ориентировано в пространство между полюсами 17,20, так как они противоположны по знаку, и в меньшей степени в сторону полюса 22, потому что этому будет препятствовать противоположный полюс 18. Ферромагнитные частицы отражают это путем локализации с внешней стороны от пунктирной линии, и направленность их соответствует направлению движения против часовой стрелки.

Общая картина распространения магнитного поля представляет четыре зоны локализации, ориентированные в направлении движения против часовой стрелки, и с внешней стороны относительно зоны, ограниченной линиями, соединяющими мнимые центры полюсов 21,22,23,24 постоянных магнитов. Полученное распределение можно охарактеризовать как расходящуюся псевдоспираль с левой раскруткой, т. е. происходит имитация движения силовых линий магнитного поля по типу расходящейся спирали.

Взаимодействие полученного суммарного магнитного поля с биологическими объектами характеризуется наличием реакции в тканях организма, которая пространственно также будет ориентироваться по расходящейся спирали. Данное воздействие обеспечивает не только локальную реакцию в тканях организма, но и определяет еще ее глобальную направленность, например от центра зоны воздействия, что эквивалентно процессам диссимиляции на тканевом уровне или катаболизма на органном уровне. Практическим следствием от воздействия поля со спиральной ориентацией является сокращение времени процедуры и получения положительных результатов в сложных суставных патологиях.

Изменение полярности тока источника 16 на противоположную приводит к смене полярностей в парах полюсов 17,18 и 19,20. Конфигурация магнитного поля после смены полярности отражена на фиг.8 и отличается от предыдущей только ориентацией плотности магнитного поля в направлении движения по часовой стрелке. Полученное распределение можно охарактеризовать как расходящуюся псевдоспираль с правой раскруткой.

В режиме работы источника 16, когда на его выходе формируется переменный ток, получается распределение магнитного поля, изображенное на фиг.9. В силу того, что полярности полюсов 17,18,19,20 меняются с частотой переменного тока, происходит равномерное распределение ферромагнитных частиц в положительную полуволну тока в направлении движения против часовой стрелки, а в отрицательную полуволну тока - в направлении движения по часовой стрелке.

Конкретный режим воздействия: положительным, отрицательным и переменным током определяется врачом исходя из клинической ситуации и методических рекомендаций по применению устройства.

Более точная аппроксимация зоны воздействия по форме круга достигается путем увеличения количества пар источников переменного магнитного поля и источников постоянного магнитного поля. Дополнив устройство парой источников 30,31 и источниками 28,29, получаем последовательность из шести переменных и шести постоянных источников магнитного поля (фиг.13). Ориентация продольных осей полюсов 6,7,8,9,30,31 позволяет получить симметричное искажение магнитного поля источников 2,3,4,5,28,29 и, как следствие, симметричную картину распределения магнитного поля относительно общей оси. Симметричное распределение суммарного магнитного поля относительно общей оси позволяет повысить точность локализации зоны воздействия в теле пациента.

Источник 32 инфракрасного излучения позволяет сформировать сочетанное воздействие двух физиотерапевтических факторов глубокого проникновения, что в ряде патологий дает дополнительный лечебный эффект (фиг.6).

Если полюса 17,18,19,20 расположены с внутренней стороны от линий, соединяющих мнимые центры полюсов 21,22,23,24 постоянных магнитов, то конфигурацию суммарного магнитного поля можно охарактеризовать как сходящуюся спираль с правой или левой ориентацией в зависимости от полярности источника тока 16. Для положительной, отрицательной полярности и переменного тока распределение магнитного поля показано на фиг. 10,11,12 соответственно.

Конструктивно размещение полюсов 17,18,19,20 с внутренней стороны от линий, соединяющих мнимые центры полюсов 21,22,23,24 достигается выполнением излучающих частей сердечников 14,15 со скосами, острые углы которых обращены к общей оси (фиг. 14), или выполнением изгиба частей сердечников 14,15 в области излучающих частей в сторону от общей оси (фиг.15). Такое выполнение позволяет наиболее объемые в конструктивном плане элементы-катушки 10,11,12,13 расположить по краям корпуса 1, что дополнительно улучшает режим их охлаждения. Выполнение скоса в сердечниках 14,15 практически не влияет на общую направленность магнитного поля в зоне полюсов 6,7,8,9, так как на границе двух сред (ферромагнетик-воздух) силовые линии магнитного поля стремятся занять вертикальное положение к излучающей поверхности. Это позволяет считать конфигурацию магнитных полей на выходах из сердечников 14,15 с изгибом и скосом приблизительно одинаковой. Сердечники 14,15, выполненные с изгибом, позволяют создать большую плотность магнитного потока, чем при выполнении у таких же источников скосов, так как при изгибе магнитный поток выходит через меньшую площадь, следовательно, такое конструктивное выполнение более предпочтительно для создания сильных магнитных полей.

Создание мощных источников 6,7,8,9 переменного магнитного поля с внутренней стороны от линий, соединяющих мнимые центры полюсов 21,22,23,24, достигается использованием в области излучающих частей короткозамкнутых витков 37,38, соединенных с переключателями 39,40 (фиг.16). При замыкании переключателей 39,40 части сердечников 14,15, расположенные с внешней стороны от общей оси, охватываются короткозамкнутыми витками 37,38, которые создают магнитный поток, противоположный потоку в части сердечников, не охваченных короткозамкнутыми витками 37,38. Это приводит к тому, что в основном весь магнитный поток, создаваемый 14,15, излучается из частей, не охваченных витками 37,38, то есть ближе к общей оси, что облегчает создание мощных источников 6,7,8,9, расположенных с внутренней стороны от линий, соединяющих мнимые центры полюсов 21,22,23,24.

Использование режима устройства, создающего конфигурацию магнитного поля по типу сходящейся спирали, создает глобальную направленность реакции организма к центру зоны воздействия, что эквивалентно процессам ассимиляции на тканевом уровне или анаболизма на органном уровне. Практическое применение данного режима расширяет методические возможности использования устройства.

Клинические исследования показали, что соотношение напряженностей постоянного магнитного поля и переменного магнитного поля существенно влияет на терапевтический результат. Соотношение напряженностей должно выдерживаться с точностью ± 7%. Установить заданное соотношение при изготовлении устройства позволяет выполнение источников 2,3,4,5 в виде постоянных магнитов, установленных, например, в пазах 45,46 с возможностью их радиального перемещения и фиксируемых посредством планки 41 и винта 42. Регулировка перемещения источников 4,2 в направлении, параллельном общей оси, достигается использованием прокладок 43,44 разной толщины.

Эффективность лечения, проводимого на конечностях, возрастает при использовании дополнительного суперпозиционного источника 47 постоянного магнитного поля. Суперпозиционный источник 47 может быть выполнен в виде фиксатора пространственного положения постоянного магнита, состоящего из гнезда 48, соединенного с рукояткой 49 (фиг.18). Конечность располагают между рабочей частью 33 устройства и суперпозиционным источником 47. Выполнение фиксатора пространственного расположения магнита в виде кронштейна 50, соединенного с зажимом 51, облегчает проведение длительных процедур магнитотерапии.

Таким образом, устройство для магнитотерапии позволяет сократить время проведения процедур за счет повышения равномерности распределения динамических магнитных полей в локальной зоне воздействия путем моделирования процессов взаимодействия магнитного поля с тканями организма по типам: ассимиляция-диссимиляция, анаболизм-катаболизм.

Формула изобретения

1. Устройство для магнитотерапии, содержащее источник питания, обеспечивающий на выходе переменное напряжение или пульсирующее напряжение положительной или отрицательной полярности, расположенные в корпусе вокруг общей оси в чередующемся порядке источники переменного магнитного поля и источники постоянного магнитного поля, выполненные в виде постоянных магнитов, источники переменного магнитного поля включают катушки индуктивности, попарно индуктивно связанные между собой посредством ферромагнитных сердечников, отличающееся тем, что постоянные магниты установлены к рабочей поверхности корпуса в последовательности с чередующейся полярностью, а катушки индуктивности подключены к источнику питания последовательно и согласованно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит источник инфракрасного излучения, установленный излучающей частью к рабочей поверхности корпуса соосно общей оси и соединенный с источником питания.

3. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что полюса источников переменных магнитных полей установлены перпендикулярно рабочей поверхности корпуса.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что излучающие части сердечников ориентированы радиально относительно общей оси.

5. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что излучающие части сердечников выполнены в виде скосов, обращенных острыми углами к общей оси.

6. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что сердечники в области излучающих частей выполнены с изгибом.

7. Устройство по пп. 1 - 6, отличающееся тем, что части сердечников с внешней стороны от общей оси в области излучающих частей охвачены короткозамкнутыми витками, соединенными с переключателями.

8. Устройство по пп.1 - 7, отличающееся тем, что постоянные магниты установлены с возможностью перемещения и фиксации в радиальном направлении и в направлении, параллельном общей оси.

9. Устройство по пп.1 - 8, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный источник постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита, закрепленного в фиксаторе пространственного положения.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде рукоятки с гонездом для постоянного магнита.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде кронштейна с гнездом для постоянного магнита и зажимом для крепления к корпусу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19