СКАЛЯРНО-ВЕКТОРНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНОЙ МАГНИТОТЕРАПИИ

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.
К недостатку прототипа можно отнести (при всех его положительных качествах): недостаточная функциональность лечебного воздействия в силу выбранного традиционного исполнения магнитного индуктора.
В последние десятилетия в физике накопилось довольно много фактов, которые не может объяснить единая система уравнений электромагнетизма Максвелла, да и сам Максвелл писал, что полученная им эта система уравнений не является полной. Например, с помощью системы уравнений Максвелла необходимо решить простейшую задачу: определить в заданной точке наблюдения напряженность магнитного поля от одиночного движущегося заряда. Задача простейшая, однако уравнения Максвелла к такой задаче принципиально неприменимы, а это определил сам Максвелл. Эта задача решается, если в уравнения Максвелла вводится к векторному магнитному полю еще и скалярное магнитное поле. Тогда уравнение полного магнитного поля будет иметь следующий вид:
П
⊥
0
∥
0
Н=/Н/z+/Н/х
⊥
где: Н - напряженность поперечного магнитного поля (векторного);
∥
Н - напряженность продольного магнитного поля (скалярного);
0
z - пространственная координата точки потенциала;
0
х- длина тороида.
∥
Причем Н не имеет физического смысла.
Преобразуя далее получим:
п
Н=rotA-div A,
где: rot A - пространственная производная (векторного потенциала);
div A - вторая пространственная производная этого векторного потенциала.
см. «Тайны электромагнетизма и свободная энергия», Г.В.Николаев, Томск, 2002, стр.44-48.
При исследованиях воздействия полного и скалярного магнитных полей выяснилось, что в магнитотерапии эффективность лечебного эффекта существенно возрастает, причем от скалярного поля в большей степени, см. «Исцеляющий магнит», Ю.М.Сокольский, изд. Полигон, С-П, 1998 г.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет:
- применения полного поля;
- применения скалярного поля.
Для решения этой задачи предлагается скалярно-векторный прибор для низкочастотной магнитотерапии, содержащий схему управления и усилитель мощности с первым и вторым индукторами, 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, кнопка управления включена между первым и вторым индуктором, отличающийся тем, что первый и второй индукторы включены между стоком усилителя мощности и нулевой шиной, причем первый индуктор - непосредственно, а второй - через нормально открытые контакты кнопки управления,
причем обе катушки индуктивности включены встречно-параллельно при нажатой кнопке управления.
На фиг.1 изображена электрическая принципиальная схема прибора, на фиг.2 - диаграммы направления магнитных потоков. 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-Инд 2 - индукторы (катушки индуктивности без сердечника), 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, СН4 -кнопка переключения режима: скалярный - полный.
⊥
∥
На фиг.2 показаны положения магнитных полей: Н- - векторное, Н -скалярное.
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-СНЗ - псевдосенсоры, например, на пленочной клавиатуре «Testa-Flex», стабилитрон VD1 типа Р6КЕ 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 КР1171 СП-42; стабилитрон VD3 -типа Д814; диод VD2 -типа Д223, Инд 1 и Инд 2 - собственного изготовления.
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 СНЗ «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). Выход усилителя мощности соединен с первым индуктором непосредственно, а со вторым - через кнопку переключения СН4.
Прибор для низкочастотной магнитотерапии 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.
Это первый режим работы (векторный). Второй режим происходит при включенной кнопке СН4. При этом режиме первый и второй индукторы включены встречно-параллельно, а значит магнитные потоки взаимно вычитаются и векторное круговое поле отсутствует, но зато максимально присутствует скалярное
поле. При первом режиме скалярное поле также присутствует, но его величина на порядок меньше, чем при втором режиме. Включение первого или второго режима зависит от конкретного заболевания и определяется лечащим врачом, но в любом случае при домашнем пользовании прибором можно включить любой режим, за исключением: онкологии, лейкемии, заболеваний головного мозга и еще некоторых сугубоспецифических.
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, включение первого и второго индукторов происходит по команде кнопки СН4;
- 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;
- высокий лечебный эффект.
Следует также заметить, что применение векторного - скалярного магнитного поля впервые применяется в лечебных целях. В настоящее время прибор проходит клинические испытания в ГКБ №40 г. Екатеринбурга, первые результаты - положительные.