УСТРОЙСТВО МАГНИТНО-ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ С ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫМ ТВЕРДОТЕЛЬНЫМ ИСТОЧНИКОМ СТРУКТУРИРОВАННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
MAGNETIC THERAPEUTIC DEVICE WITH ENERGY-INDEPENDENT SOLID-STATE SOURCE OF STRUCTURED MAGNETIC FIELD

Изобретение относится к области лечения, направленного на активацию метаболических и репаративных процессов в органах, тканях и клетках путем усиления влияния на синглетно-триплетные переходы в биологических молекулах посредством воздействия магнитными полями на пациента.
В дальнейшем при характеристике разработанного устройства будет использован термин «метакремниевая монокристаллическая пластина». В рамках разработанного технического решения указанный термин означает материал, в данном случае, монокристаллическую кремниевую пластину, непосредственно контактирующую с рабочей поверхностью магнитодоменной пленки на основе феррит-граната.
В результате магнитодоменная структура магнитодоменной пленки (меандр, лабиринт, НМД или сотовая) проецируется на поверхность монокристаллической кремниевой пластины с получением искусственно созданной организованной периодической структуры, так называемой аппликации.
По существующей технологии на поверхности монокристаллических кремниеых пластин создают металлические аппликации (предпочтительно, медные) методом напыления, при этом созданные аппликации выполняют функцию резонаторов.
Аналогичная система резонаторов возникает (см. Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications. G.V. Eleftheriades and К. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005) в поверхностном слое монокристаллических кремниевых пластин методом солитонного проецирования, что способствует усилению физиотерапевтического воздействия и повышению воспроизводимости результатов физиотерапевтического лечения. Кроме того, метакристаллическая кремниевая пластина становиться излучателем гига- и терагерцевых волн, полезных для организма (КВЧ-лечение).
Известен (US, патент 3876373, опубл. 1975) способ использования источников пульсирующих магнитных полей для обработки макро- и микрообъектов. Используемые источники пульсирующих магнитных полей представляют собой либо кольцевые магниты, либо преобразователи переменного электрического тока в пульсирующий электрический ток. При реализации способа объект воздействия помещают между полюсами магнита или внутри катушки индуктивности.
Недостатком известного способа следует признать невозможность задания количественного влияния генерированного магнитного поля на объект воздействия.
Известно (WO 94/10299, опубл. 1994) использование монокристаллической магнитодоменной пленки, представляющей собой феррит-гранатовую структуру, полученную методом жидкофазной эпитаксии на подложке. Указанная пленка предназначена для использования в качестве средства диагностики инфекционных заболеваний, острых кишечных заболеваний, тестирования клеток крови, а также культивирования микроорганизмов.
Недостатком известной пленки следует признать слабую воспроизводимость получаемых результатов.
Известна (RU, патент 2123527, опубл. 1998) биотропная магнитная структура. Известная биотропная магнитная структура представляет собой подложку, на одну поверхность которой методом жидкофазной эпитаксии нанесена феррит-гранатовая пленка, причем феррит-гранатовая пленка имеет магнитную индукцию 0,0015-0,0350 Тл. В предпочтительном варианте реализации толщина эпитаксиальной пленки составляет 0,5-400 мкм, а в качестве подложки использован галий-гадолиниевый гранат.
Недостатком известной магнитной структуры следует признать недостаточную активацию макро- и микрообъектов.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2416438, опубл. 2011) пленочное магнитодоменное терапевтическое устройство. Известное магнитодоменное терапевтическое устройство содержит
эпитаксиальную феррит-гранатовую пленку толщиной 0,5-50 мкм и намагниченностью насыщения 10-1000 Гс, нанесенную на одну из сторон монокристаллической подложки немагнитного граната толщиной 0,5-25,0 мм, при этом по меньшей мере с одной стороны подложки приклеен слой прозрачного пластика толщиной не более 2 мм.
Недостатком известного устройства следует признать слабую воспроизводимость результатов воздействия устройства на живые организмы (в том числе и на человека), в особенности в тяжелых случаях развитых отеков, острых пневмоний, ожогов, в постоперационный период, т.к. достаточно толстая аморфная полимерная пленка с клеевым слоем (вдвое превышающие суммарную толщину галлий-гадолиниевой подложки магнитодоменной пленки) нарушают высокоорганизованную структуру генерируемого излучения, которому в значительной мере способствует зеркально полированная (14 класс чистоты) поверхность монокристаллической кремниевой пластины с гранецентрированной кубической решеткой. Также следует отметить, что требования, предъявляемые к полимерным материалам, в том числе и к используемым в указанном устройстве, имеют достаточно широкие рамки, и они не соответствуют требованиям к материалам, которые могут быть использованы в узлах и областях, получаемых методами высоких технологий, в том числе и в известном устройстве.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в увеличении активности биотропной магнитной структуры.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного пленочного магнитодоменного терапевтического устройства, состоит в повышении эффективности воздействия магнитодоменной структуры на биообъект при одновременном повышении удобства ее использования.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство магнитотерапевтическое с энергонезависимым твердотельным источником структурированных магнитных полей разработанной конструкции. Разработанное устройство содержит последовательно установленные монокристаллическую подложку, выполненную из немагнитного граната, на одну из поверхностей которой нанесена эпитаксиальная феррит-гранатовая пленка толщиной 0,5-50 мкм и намагниченностью насыщения 10-1000 Гс, метакремниевую монокристаллическую пластину и защитный экран, выполненный из монокристаллического сапфира, плотно соединенных между собой. Контакт между собой поверхностей, полированных до 14 класса чистоты, приводит к прилипанию полированных таким образом поверхностей друг к другу.
Плотное прилегание пластин достигается именно благодаря высокой чистовой полировке поверхностей используемых в устройстве элементов (14 класс чистоты), осуществляемой на полировальниках из искусственной замши типа «Поливел» полировальными составами на основе нанопорошков или золей.
Также плотное прилегание пластин друг к другу может быть обусловлено использованием каркаса, в который вставляют пластины.
Как указано выше, в базовом варианте разработанное устройство содержит по меньшей мере четыре слоя: монокристаллическую подложку из немагнитного граната, эпитаксиальную феррит-гранатовую пленку, метакремниевую монокристаллическую подложку и пластину из монокристаллического сапфира.
Действующим началом в указанной структуре является эпитаксиальная феррит-гранатовая пленка. Для усиления ее действия использована метакремниевая монокристаллическая пластина. Экспериментально было установлено, что магнитные феррит-гранатовые пленки, нанесенные на любую подложку немагнитного граната (неодим-галлиевый гранат, галлий-гадолиниевый гранат, сложнозамещенные гранаты на основе галлий-гадолиниевого граната и т.п.), обладают значительными терапевтическими свойствами при нанесении их на вышеуказанный немагнитный гранат. Предпочтительно все же использовать галлий-гадолиниевый гранат. Магнитные характеристики используемой эпитаксиальной пленки выбраны экспериментально. Толщины эпитаксиального слоя выбирают экспериментально по появлению воздействия на живой объект с учетом механической прочности эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки. Минимальную толщину монокристаллической подложки немагнитного граната определяют по минимально допустимой механической прочности подложки. Толщину метакремниевой монокристаллической подложки (0,25-0,4 мм) определяют по эффективности воздействия устройства на пользователя. Используемая толщина пластины монокристаллического сапфира ограничена механической прочностью пластины, что обеспечивается достаточно тонким слоем (до 0,8 мм), а дальнейшее увеличение толщины связано с увеличением массогабаритных характеристик и "съеданием" полезного расстояния от плоскости устройства до поверхности тела, подвергаемой терапевтическому воздействию.
Используемая метакремниевая кристаллическая пластина обеспечивает, как было указано ранее, усиление физиотерапевтического воздействия и повышение воспроизводимости результатов физиотерапевтического лечения. Кроме того, метакристаллическая кремниевая пластина становиться излучателем гига- и терагерцевых волн, полезных для организма (КВЧ-лечение).
В некоторых вариантах реализации эпитаксиальная феррит-гранатовая структура представляет собой эпитаксиальную феррит-гранатовую структуру с величиной домена 3, 18 или 26 мкм, поскольку при использовании узкодоменной структуры (размер домена 3 мкм) подавляется деятельность патогенных бактерий (лечение гидроденитов, фурункулов и т.д.), широкодоменные феррит-гранатовые структуры (размер домена 26 мкм) при незначительном увеличении количества сеансов позволяют эффективно рассасывать внутримышечные гематомы. Во всех случаях на второй стадии лечения желательно применять феррит-гранатовую пленку с шириной домена 18 мкм.
Предпочтительно в устройстве использована метакремниевая монокристаллическая подложка р-типа проводимости (а именно, монокристаллические пластины кремния марки КДБ-10 (дырочная проводимость), поскольку добавки бора в кремний улучшают оптические характеристики полированной поверхности (отражение, поглощение).
Использование пластины из монокристаллического сапфира обеспечивает, не ослабляя оптического пропускания и не влияя на электромагнитные свойства структуры, ее механическую прочность в процессе эксплуатации и обеспечивает защиту персонала и пациентов от возможных повреждений осколками структуры. Кроме того, одним из основных факторов применения сапфировых монокристаллических пластин является их способность экранировать некоторые вредные для организма радиоизлучения, имеющие спектральные окна в диапазоне СВЧ, уменьшить степень воздействия некоторых электронных излучений, в том числе тепловых нейтронов, идущих из недр Земли, и других негативных излучений естественной и техногенной природы.
В дальнейшем сущность и преимущества разработанного устройства будут раскрыты с использованием примеров его реализации.
Пример 1. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с величиной домена 3 мкм намагниченностью насыщения 70 Гс и толщиной 22 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,65 мм; метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10, легированной бором толщиной 0,3 мм, пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм.
Устройство было использовано для профилактики бронхолегочных осложнений при интенсивной терапии в экстренной токсикологии (острые отравления психотропными препаратами).
Для 8 пациентов с целью профилактики бронхолегочных осложнений при интенсивной терапии в экстренной токсикологии было использовано разработанное устройство. Только у одного из них развилась пневмония. У пациентов контрольной группы, использующей устройство - ближайший аналог, в количестве 9 человек осложнение было отмечено у 5 пациентов.
Пример 2. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с величиной домена 26 мкм намагниченностью насыщения 90 Гс и толщиной 12 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,5 мм, метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10 толщиной 0,3 мм, пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм.
Устройство было использовано в косметологии для повышения насыщения тканей кислородом и улучшения их регенерации, повышения эластичности кожи.
Отмечено, что из 21 пациента, для обработки кожи которых было использовано разработанное устройство, положительный эффект отмечен для 18 пациентов, а у пациентов контрольной группы, использующей устройство - ближайший аналог, в количестве 14 человек положительный эффект отмечен для 7 пациентов.
Пример 3. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с величиной домена 18 мкм намагниченностью насыщения 85 Гс и толщиной 15 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,6 мм, метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10 толщиной 0,4 мм, пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм.
Устройство было использовано для повышения пластичности сосудов, уменьшения сосудистого спазма, ускорения регенерации тканей и уменьшения отеков при травмах.
Из группы пациентов в количестве 22 человек с заболеванием гипертонии различной степени тяжести положительный эффект был отмечен для 19 человек. Для группы пациентов из 8 человек с послеоперационной раной положительный эффект был отмечен для 7 человек. Уменьшение посттравматического отека было отмечено у 11 человек из 12 пациентов контрольной группы. У пациентов контрольной группы, использующей устройство - ближайший аналог, из 13 человек с заболеванием гипертонии различной степени тяжести положительный эффект был отмечен для 8 человек. Для группы пациентов из 12 человек с послеоперационной раной положительный эффект был отмечен для 8 человек. Динамика уменьшения посттравматического отека была отмечена у 9 человек из 13 пациентов контрольной группы.
Пример 4. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с величиной домена 14 мкм намагниченностью насыщения 95 Гс и толщиной 17 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,6 мм, метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10 толщиной 0,3 мм, пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм.
Устройство было задействовано в стоматологическом зеркале при терапии стоматологических заболеваний, в частности при лечении хронического генерализованного гингивита (гипертрофическая форма средней тяжести) с одновременным стандартным медикаментозным лечением, удалением зубных отложений, выскабливанием патологических карманов.
После 5-6 сеансов использования стоматологического зеркала было отмечено значительное улучшение состояния пациентов. После 9-го сеанса кровоточивость десен полностью прекратилась у 22 пациентов из 24 прошедших курс лечения. Еще у 2 пациентов кровотечение прекратилось после 11 сеансов. У пациентов контрольной группы, использующей устройство - ближайший аналог, значительное улучшение состояния пациентов наступило после 12 сеансов. После 14-го сеанса кровоточивость десен полностью прекратилась у 14 пациентов из 22, прошедших курс лечения. Еще у 3 пациентов кровотечение прекратилось после 16 сеансов с применением медикаментозного средства «Малавин».
Пример 5. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с намагниченностью насыщения 75 Гс и толщиной 15 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,6 мм, метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10 толщиной 0,6 мм, пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм.
Набор устройств, размещенный на одной линии, был использован для оздоровления волосяного покрова головы и борьбы с алопецией (облысением).
У 16 пациентов из 18 человек отмечено уменьшение выпадения волос. У пациентов контрольной группы, использующей устройство - ближайший аналог, в количестве 12 человек положительный эффект был отмечен у 5 пациентов.
Пример 6. Магнитотерапевтическое устройство состоит из доменосодержащего слоя эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки с величиной домена 16 мкм намагниченностью насыщения 80 Гс и толщиной 17 мкм, нанесенного на подложку галлий-гадолиниевого граната толщиной 0,6 мм, метакремниевой монокристаллической пластины марки КДБ-10 толщиной 0,4 мм пластины из монокристаллического сапфира толщиной 0,5 мм, укреплено на штоке вакуумного массажного устройства с использованием прижимного кольца.
Устройство было задействовано в сеансах профилактики бронхолегочных заболеваний.
У 12 пациентов из группы в 18 человек с хронической обстуктивной болезнью легких было отмечено исчезновение бронхоспазма после 10 сеансов, а количество беродуала, используемого в случае дыхания с использованием компрессорного небулайзера, сокращено в три раза. У пациентов контрольной группы после 10 сеансов сохранились бронхоспазмы по утрам, в связи с чем дозу препарата снизить не удалось.
Применение разработанного устройства позволяет достичь указанный технический результат - повышение эффективности воздействия магнитодоменной структуры на человека при одновременном повышении удобства ее использования.