Устройство для магнитотерапии с беспроводным управлением параметрами импульсного магнитного поля

Предлагаемое устройство относится к медицинской технике, в частности к устройствам, воздействующим импульсным магнитным полем на организм человека, и может быть использована для магнитотерапии в физиотерапевтических отделениях медицинских учреждений, в спортивной медицине, а также в бытовых условиях.
Магнитотерапевтическая медицинская техника и принципы ее построения подробно проанализированы в монографии «Магнитотерапия: теоретические основы и практическое применение / В.С. Улащик [и др.]; под общ. ред. В.С. Улащика. - Минск: Беларуская навука, 2015. - 379 с. - ISBN 978-985-08-1853-9».
Кроме того, известны технические решения - аналоги, описанные в патентах РФ на изобретения №2007198, A61N 2/04, 1994 г. - «Полимагнитный терапевтический аппарат»; №2151620, A61N 2/00, 2000 г. - «Устройство для воздействия импульсным бегущим магнитным полем на организм человека»; №2152812, A61N 2/04, 2000 г. - «Аппарат для воздействия импульсным магнитным полем на организм человека»; №2213590, A61N 2/04, 2003 г. - «Способ лечения поражений периферических нервов и устройство для магнитотерапии»; №2281128, A61N 2/02, 2006 г. - «Аппарат магнитотерапевтический» а также патент РФ на полезную модель №64072, A61N 2/02, 2007 г. - «Аппарат для магнитотерапии».
В обзоре «Магнитотерапия, аппараты для лечебных и профилактических процедур, физиотерапевтические аппараты» (http://www.medtehno.ru/catalog/magnito_apparats/) описаны аппараты Алимп-10, Алмаг-01(02), МАГ-30, АМнп-01, Мегафон-01, Магнитер, также известен аппарат «Электромагнитрон» для биомедицинских исследований и терапии.
Известны магнитотерапевтические аппараты, осуществляющие локальные воздействия на пациента слабым (0.5-50 мТл) импульсным, в том числе бегущим, магнитным полем со стационарными источниками питания. Отсутствие мобильности ограничивает область применения приборов территориально, требует затрат времени исключительно для процедуры.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в обеспечении мобильности прибора, его питания при отсутствии проводных связей с электрической сетью 220 В за счет аккумуляторного блока питания, носимого и управляемого от микроконтроллера.
Устройство содержит носимый модуль, включающий узлы 1-14: микроконтроллер (1) и радиально связанные с ним, управляемую логическую схему (2) с группой силовых коммутационных мостов (3,5 с возможностью увеличения их числа) с управляемыми катушками канальных рабочих индукторов (4, 6 возможностью увеличения их числа), узел беспроводной связи (например, Bluetopth, 7), дисплей (8), кнопки локального управления (9), также элементы системы питания, включая контроллер питания со встроенным выключателем (10), аккумуляторную батарею со встроенными элементами управления (11), стабилизатор питания (12), изолирующий и понижающие стабилизаторы (13, 14); зарядка аккумуляторной батареи (11) носимого модуля обеспечивается при подключении через контроллер (10) с разъемом к внешнему сетевому (~220 В) блоку питания (15); узел беспроводной связи (7) обеспечивает связь с мобильным пользовательским устройством (16) снабженным специальным программным обеспечением для контроля, управления, регистрации функционирования магнитотерапевтического устройства.
С целью обеспечения безопасности эксплуатации аккумуляторной батареи, управление мостовыми переключателями на основе полевых транзисторов (3.1-3.4) выполняется при помощи специальной логической схемы (фиг. 2) исключающей одновременное открытие всех транзисторов (3.1-3.4) при перезапуске процессора и кратковременном одновременном формировании отпирающих логических сигналов Al, В1 высокого уровня управляющих диагональными парами транзисторов моста (3) (3,1, 3.2 и 3.3, 3.4, соответственно). Элемент 2И-НЕ (2.1) формирует из входных сигналов А1 и В1 сигнал запрета низкого уровня (логический 0) в режиме перезапуска процессора и разрешающий сигнал высокого уровня (логическая 1) в рабочих режимах (А1=1, В1=0 - режим подачи + U в начало обмотки, А1=0, В1=1 - режим подачи + U в конец обмотки, А1=0, В1=0 - режим снятия напряжения с обмотки); на первые входы элементов И 2.2 и 2.3 подаются управляющие сигналы A1, В1 соответственно, а на вторые - разрешающий в рабочем режиме (блокирующий в режиме перезапуска) сигнал с выхода элемента 2И-НЕ (2.1). На выходах элементов 2.2 и 2.3 формируются управляющие сигналы А и В для соответствующих диагональных пар транзисторов моста, которые передаются через резисторы 3.5 и 3.6 соответственно.
Источник питания носимого модуля содержит контроллер питания со встроенным выключателем (10) который через разъем подключается к внешнему сетевому (~220 В) блоку питания (15). Контроллер выполняет как функции переключения токовых цепей, так и формирования импульсов управления ключами в режимах заряда (до 26 В) и разряда (до 22 В) аккумуляторной батареи (11). Обеспечение стабильного уровня напряжения 24 В достигается применением стабилизатора питания (12) включающего в себя повышающий и понижающий преобразователи. Гальваническое разделение цепей питания катушек индукторов и микроэлектронной части обеспечивается изолирующим стабилизатором (13). Для питания микроконтроллера используется компенсационный стабилизатор (14).
Вариант конструктивного исполнения индукторов устройства в виде бескаркасных катушек встроенных в ортопедический матрас показан на фиг. 3, а вариант с каркасными катушками - на фиг. 4
Устройство работает следующим образом.
Предварительно производится зарядка аккумуляторной батареи: внешний блок питания (15) при помощи разъема присоединяется к элементам управления питанием носимого модуля (контроллеру 11) и подключается в сеть (~220 В). Контроллер обеспечивает управление режимом заряда аккумуляторной батареи. После завершения заряда внешний блок питания отсоединяется при помощи разъема; носимый модуль готов к автономной работе и крепится на теле пациента.
При помощи мобильного пользовательского устройства (фиг. 4) через беспроводный интерфейс (7) в микропроцессорный узел CPU при помощи специального программного обеспечения заносятся параметры настройки на заданный режим по частоте следования импульсов, скважности, последовательности активизации секций излучателей и производится пуск устройства.
Микропроцессорный узел CPU (1) для каждой катушки задает пару логическихсигналов А1, В1 образующих сочетания 00, 01, 10 из которых в рабочем режиме на выходе логической схемы (2) формируются управляющие сигналы А и В для соответствующих диагональных пар транзисторов моста. В нештатном режиме перезапуска микропроцессора или его повреждения появляется сочетание Al, В1 11, которое могло бы привести к одновременному открытию всех транзисторов моста и короткому замыканию. Этот режим предотвращается логической схемой блокировки (2).
Принципиальным отличием предлагаемого устройства является то, что оно обладает мобильностью за счет встроенного носимого автономного источника питания с аккумуляторной батареей, обеспечивая при этом уровень импульсов магнитной индукции в катушках индукторов до 15 мТл. Микропроцессорная (цифровая) реализация позволяет формировать воздействующее на организм человека поле и дистанционно, посредством беспроводного интерфейса, при помощи мобильных пользовательских устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки, с использованием специального программного обеспечения изменять его параметры. Регулируются: частота, скважность, последовательность активизации секций излучателей; обеспечивается сервис управления, сохранение в памяти устройства всех параметров воздействия. То есть, кроме оптимальной усредненной настройки обеспечивается возможность адаптивной индивидуальной настройки прибора для каждого пациента.