АППАРАТ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТЕРАПИИ
HIGH-FREQUENCY AND ELECTROMAGNETIC THERAPY APPARATUS

Изобретение относится к области медицины, а именно к физиотерапевтическим аппаратам, использующим электромагнитные поля, и предназначено для применения в научно-исследовательских и лечебно-профилактических учреждениях, а также при лечении на дому.
Известны устройства, использующие электромагнитное поле для воздействия на состояние биологического объекта:
- низкочастотный магнитоимпульсный терапевтический аппарат по патенту RU 137200 U1 в виде однокристального микроконтроллера, наделенного функцией формирователя длительности и формы импульсов и содержит узел питания, формирователь импульсов, регулятор частоты импульсов, усилитель импульсов, рабочий индуктор локального воздействия, источник калиброванной частоты и регулятор частоты импульсов, имеющего выход через цифроаналоговый преобразователь на усилитель импульсов, подключенный к рабочему индуктору, причем микроконтроллер наделен функцией исходно и тонко настроенного программного синтеза целевых импульсов, имеющих универсальное лечебно-эффективное сочетание их укороченной миллисекундной длительности, например, не более нескольких миллисекунд, и сглаженной формы с уменьшенной крутизной фронта и среза в сравнении с прямоугольной формой, например с приближением к форме нервного импульса организма. Усилитель импульсов выполнен в виде импульсного усилителя, имеющего
транзисторную, например, каскадно-параллельную схему с усилением импульсов до амплитудной величины, задающей щадящее низкоэнергетическое лечебное воздействие рабочим индуктором, а регулятор частоты импульсов обладает возможностью регулирования в широком диапазоне частот;
- физиотерапевтическое устройство по патенту RU 2179465 С1, содержащее блок излучения, блок генераторов, блок управления, блок питания, блок задания режимов, блок коммутации и блок индикации. Блок излучения выполнен в виде конусного отражателя из токопроводящего материала с размещенными внутри него проводниками и замкнутыми контурами, проходящими через ферритовые кольца, причем оси проводников образуют многогранный конус, и снабжен сменной насадкой, установленной на его выходе и закрытой радиопрозрачным материалом. Блок задания режимов группой выходов связан с входом блока управления, который первой группой выходов подключен к управляющим входам блока коммутации, второй группой выходов - к блоку индикации, а третьей - к входу блока питания. Блок питания выходами связан с входами питания блока задания режимов, блока управления, блока индикации, блока коммутации и блока генераторов, который первой группой выходов подключен к входам блока излучения, выполненного сменным, второй группой выходов - к блоку индикации, а выходы блока коммутации связаны с входами блока генераторов.
Недостатком известных устройств является сложность реализации и отсутствие возможности одновременной терапии различными видами магнитного поля.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков, принятым за прототип, является устройство для электромагнитного воздействия на биологический объект по заявке №2018112918 от 09.04.2018, содержащее последовательно связанные тактовый генератор, блок формирования квазислучайных управляющих сигналов, модулятор с таймером, генератор СВЧ сигнала, СВЧ тракт, антенну-излучатель, блок многочастотного генератора сигналов и блок генератора информационных сигналов, связанные выходами с блоком формирования управляющего напряжения, а также связанные последовательно с модулятором разделитель сигнала, блок ключей-усилителей и магнитный пояс, при этом каждый выход канала разделителя сигналов связан посредством ключа-усилителя с излучателем в магнитном поясе.
Достоинством прототипа является обеспечение устойчивого воздействия на биологический объект за счет модулированного СВЧ сигнала нетепловой мощности и низкочастотного электромагнитного поля. Устройство обеспечивает терапию различных начальных функциональных состояний биологического объекта.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие возможности одновременного воздействия низкочастотного и высокочастотного магнитного полей, как для одного пациента, так и для двух пациентов;
- отсутствие диагностики функционирования устройства, вывода информации о терапевтическом режиме, о режиме самодиагностики, длительности процедуры и настройки устройства;
- сложность реализации устройства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение возможностей прибора.
Техническим результатом при реализации заявляемого технического решения является возможность проведения аппаратом одновременной терапии для нескольких пациентов разными видами переменного электромагнитного поля нетепловой интенсивности или для одного пациента обоими видами переменного электромагнитного поля, а также отображение информации об оставшемся времени процедуры, выборе длительности и вида воздействия, результатах функциональной диагностики устройства, обеспечение настройки аппарата, при этом устройство имеет простое компоновочное решение.
Задача решается, а технические результаты достигаются за счет того, что в известном устройстве аппарата высокочастотной и электромагнитной терапии, содержащем последовательно связанные СВЧ генератор управляемый напряжением, СВЧ тракт, антенну-излучатель, а также последовательно связанные делитель сигнала и частоты, силовые ключи, магнитный пояс, СВЧ генератор управляемый напряжением и делитель сигнала и частоты последовательно связаны через цифро-аналоговый преобразователь и аналого-цифровой преобразователь с микроконтроллером, который, в свою очередь, последовательно связан с дисплеем и управляющими элементами.
Установка дополнительно микроконтроллера, цифро-аналогового преобразователя позволяет одновременно генерировать модулирующий сигнал для высокочастотного воздействия и основной сигнал для низкочастотного воздействия и обеспечения одновременной терапии для двух пациентов. Кроме того, возможно
одновременное воздействие высокочастотной и электромагнитной терапии для одного пациента. Установка управляющих элементов и дисплея обеспечивает выбор режима работы аппарата: воздействие низкочастотного сигнала, воздействие высокочастотного сигнала или воздействие обоих видов сигналов, выбор длительности процедуры, обратный отсчет времени процедуры по каждому из видов воздействий, индикация окончания воздействия, индикацию состояния устройств. Установка аналого-цифрового преобразователя обеспечивает контроль функционирования устройства. При этом использование в заявляемом изобретении микроконтроллера, цифро-аналогового преобразователя, аналого-цифрового преобразователя обеспечивает простоту компоновочного решения устройства по сравнению с прототипом.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема аппарата высокочастотной и электромагнитной терапии.
Аппарат высокочастотной и электромагнитной терапии содержит дисплей 1, микроконтроллер 2, управляющие элементы 3, цифро-аналоговый преобразователь 4, аналого-цифровой преобразователь 5, СВЧ генератор управляемый напряжением 6, делитель сигнала и частоты 7, СВЧ тракт 8, силовые ключи 9, антенна-излучатель 10, магнитный пояс 11.
Выходы микроконтроллера 2 подключены к входу дисплея 1 и к входу цифро-аналогового преобразователя 4, а входы микроконтроллера 1 подключены к выходу управляющих элементов 3 и выходу аналого-цифрового преобразователя 5. Выходы цифро-аналогового преобразователя 4 подключены к входу СВЧ генератора управляемого напряжением 6 и к входу делителя сигнала и
частоты 7. Выход СВЧ генератора управляемого напряжением 6 подключен к входу СВЧ тракта 8, выход СВЧ тракта 8 подключен к входу антенны излучателя 8. Выход делителя сигнала и частоты 7 подключен к входу силовых ключей 9, выходы силовых ключей 9 подключены к входам магнитного пояса 11. Входы аналого-цифрового преобразователя 5 подключены к входу питания СВЧ генератора управляемого напряжением 6 и к входу питания делителя сигнала и частоты 7.
Устройство работает следующим образом. После включения аппарата микроконтроллер 2 на дисплее 1 отображает выбор различных режимов работы, с помощью управляющих элементов 3 осуществляют назначенный врачом выбор одного из нескольких режимов:
1) для одного пациента:
- терапия низкочастотным сигналом случайной частоты;
- терапия низкочастотным «бегущим» сигналом;
- терапия высокочастотным сигналом;
- терапия низкочастотным сигналом («бегущего» типа или случайной частоты) и высокочастотным сигналом;
2) для двух пациентов:
- терапия низкочастотным сигналом («бегущего» типа или случайной частоты);
- терапия высокочастотным сигналом.
При этом при проведении терапии двум пациентам возможно использование только разных видов воздействия: для первого пациента низкочастотная терапия, для второго - высокочастотная терапия, и наоборот. При этом значение таймера, которое отображается на дисплее 1, устанавливается с помощью управляющих элементов 3, разное для каждого пациента.
После включения режима терапии микроконтроллер 2 генерирует цифровой сигнал определенной формы и подает на цифро-аналоговый преобразователь 4, который, в свою очередь, на разных каналах генерирует низкочастотный сигнал. Аналоговый сигнал, идущий от цифро-аналогового преобразователя 4 к СВЧ генератору управляемому напряжением 6, имеет «пилообразную» форму и частоту, меняющуюся во времени случайным образом со случайно меняющейся длительностью смены частоты (имитируя поле земли). Данный сигнал модулирует СВЧ сигнал на СВЧ генераторе управляемом напряжением 6, после чего модулированный СВЧ сигнал поступает по СВЧ тракту 8, передается на антенну-излучатель 10, откуда СВЧ сигнал поступает к пациенту.
Другой аналоговый сигнал, идущий от цифро-аналогового преобразователя 4 к делителю сигнала и частоты 7, имеет прямоугольную форму и частоту, меняющуюся во времени случайным образ со случайно меняющейся длительностью смены частоты, или частоту постоянную по времени. После прохождения делителя сигнала и частоты 7 сигналы поступают на силовые ключи 9 и обеспечивают их управление, что приводит к включению и выключению катушек в магнитном поясе 11.
Определение состояния функционирования устройства обеспечивается за счет измерения падения напряжения питания аналого-цифровым преобразователем 5 на СВЧ генераторе управляемом напряжением 6 и делителем сигнала и частоты 7 и передачей измеренных значений в микроконтроллер 2, где данные сравниваются с заданными уставками, и, в случае выхода за пределы уставок, выдаются соответствующие сообщения-предупреждения.
В результате такого сочетания воздействий, воздействия СВЧ поля нетепловой интенсивности и магнитного поля очень малой интенсивности, которое, как и СВЧ поле, имеет стохастический характер, возникает лечебное воздействие на биологический объект, который для млекопитающих, например, выражается в позитивном влиянии на организм, проявлении анестезиологических ощущений и т.д. В случае с растениями, например, происходит локализация и существенное уменьшение аномального развития тканей, при работе с клеточной тканью осуществляется стимуляционное воздействие. Аналогичные позитивные результаты имели место при воздействии на человека.
Техническая реализация заявленного технического решения осуществляется с использованием широко известных электрических комплектующих изделий и схем, например:
1) Дисплей 1 - WH1604B-YYH-CT.
2) Микроконтроллер 2 - CarDuino Nano mem Duo v.7.
3) Управляющие элементы 3 - переключатель кнопочный PSW-4016 В БФЧБ.
4) Цифро-аналоговый преобразователь 4 - AD5322BRMZ-REEL7.
5) Аналого-цифровой преобразователь 5 - AD7714.
6) СВЧ генератор управляемый напряжением 6 - ZX95-4300+ фирмы Mini-Circuits.
7) Делитель сигнала и частоты 7 - счетчик делитель CD4022A.
8) СВЧ тракт 8 - Аттенюатор 1dB BW-S1W2+ фирмы Mini-Circuits.
9) Силовые ключи 9 - транзисторы КТ972А.
10) Антенна-излучатель 10 - Устройства СВЧ и антенны: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Е.И. Нефедов. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 384 с.
11) Магнитный пояс 11 - С.И. Кузнецов, Электромагнетизм, учебное пособие, издательство ТПУ, Томск, 2006.
Таким образом, при простоте компоновочного решения аппарата для высокочастотной и электромагнитной терапии по заявленному техническому решению обеспечивается одновременная терапия для разных пациентов или одновременная терапия разными видами воздействий пациента, при этом постоянно ведется контроль правильности функционирования аппарата, индикация информации о состояниях работы устройства и настройки режимов работы.