УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТЕРАПИИ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к низкочастотной электромагнитной терапии для физиотерапевтического воздействия на организм человека.
2
Из уровня техники известен «СПОСОБ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТЕРАПИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» (патент RU 2164424). Решение выбрано за прототип. Способ электромагнитной терапии, включающий воздействие импульсным электромагнитным полем с напряженностью 0,1 В/м, отличающийся тем, что осуществляется воздействие на биологические активные точки и биологически активные зоны организма человека, с частотой следования пакетов радиоимпульсов 0,1-100 Гц и дискретом 0,01 Гц, а несущая частота электромагнитного поля находится в диапазоне от 10 до 15 кГц. Устройство для электромагнитной терапии, содержащее антенное устройство и источник питания, отличающееся тем, что в него введены клавиатура управления, жидкокристаллический дисплей, устройство согласования с антенной, стабилизатор, вход которого соединен с источником питания, микропроцессорный контроллер, выходами подключенный к клавиатуре управления, жидкокристаллическому дисплею для отображения параметров выполняемой программы лечения и к устройству согласования с антенным устройством, выход которого соединен с антенной, при этом микропроцессорный контроллер выполнен с возможностью запоминать в памяти до 1000 программ лечения, в каждой программе до 20 частот со временем работы 1-4000 с, и формировать импульсы с частотой следования 0,1-100 Гц, модулированные частотой 10-15 кГц. В устройство могут быть введены компьютер и блок сопряжения с компьютером, соединенным с контроллером.
Данный вид электромагнитного поля, используемый в прототипе, в радиотехнике известен как частный способ амплитудной модуляции и определяется как амплитудная манипуляция. Амплитудно-манипулированный сигнал представляет собой пачки радиоимпульсов.
Спектр радиоимпульса имеет линейчатую структуру и имеет широкий диапазон. При использовании данного метода модуляции организм испытывает дополнительную электромагнитную нагрузку на частоте несущей, что само по себе не несет никакой информации для организма и на дополнительных частотах, отличающихся от целевой частоты модуляции. Вероятность возникновения резонансных явлений в органах и системах, на котором основана сущность данного способа электромагнитной терапии, резко снижается, а в некоторых случаях вообще равна нулю.
Целью данной полезной модели является повышение эффекта резонансного воздействия и снижение вредного влияния несущих частот на организм человека.
2
2
Заявленная цель достигается за счет того, что устройство электромагнитной терапии основано на воздействии на биологические активные точки и биологически активные зоны электромагнитным полем амплитудно-модулированным сигналом с одной боковой нижней или верхней полосой (SSB-Single Side Band) напряженностью 0,1 В/м и несущей гармонической частотой от 20 до 30 Мгц, модулированной синусоидальными (гармоническими) сигналами с частотой 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц, формируемыми генератором с прямым цифровым синтезом (DDS-direct digital synthesis). Устройство для электромагнитной терапии, содержащее антенное устройство, устройство согласования с антенной, источник питания, клавиатуру управления, жидкокристаллический дисплей, повышающий преобразователь напряжения, вход которого соединен с источником питания, микропроцессорный контроллер, выходами подключенный к клавиатуре управления, жидкокристаллическому дисплею для отображения параметров выполняемой программы лечения отличающийся тем, что содержит генератор частот с прямым цифровым синтезом (DDS), выполненный с возможностью выдачи синусоидальных (гармонических) сигналов с частотой 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц, формирователь однополосного сигнала (SSB) с амплитудной модуляцией с одной боковой нижней или верхней полосой (SSB) напряженностью 0,1 В/м и несущей гармонической частотой от 20 до 30 Мгц, которая в устройстве выполнена модулированной синусоидальными (гармоническими) сигналами, формируемыми генератором с прямым цифровым синтезом, причем формирователь однополосного сигнала (SSB) соединен своим входом с выходом синтезатора частот, а микропроцессорный контроллер выходами подключен к синтезатору частот для управления параметрами генерируемых синтезатором модулирующих сигналов.
При этом микропроцессорный контроллер выполнен с возможностью запоминать в памяти до 2000 программ терапевтического воздействия. Каждая программа включает до 100 частот со временем работы 1-4000 с.
2
На Фиг.1 показано конструктивная схема устройства электромагнитной терапии, где 1 - источник питания, 2 - клавиатура, 3 - микроконтроллер, 4 - дисплей, 5 - генератор частот с прямым цифровым синтезом (DDS), выполненный с возможностью выдачи синусоидальных (гармонических) сигналов с частотой 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц, 6 - формирователь однополосного сигнала (SSB) с амплитудной модуляцией с одной боковой нижней или верхней полосой (SSB) напряженностью 0,1 В/м и несущей гармонической частотой от 20 до 30 Мгц, 7 - согласующее устройство, 8 - антенна, 9 - повышающий преобразователь напряжения.
Сущность полезной модели заключается в том, чтобы с помощью слабого электромагнитного поля вызвать в органах и системах резонанс и тем самым гармонизировать работу организма (оказывать на организм физиотерапевтическое воздействие).
2
Воздействие осуществляют с амплитудной модуляцией с одной боковой нижней или верхней полосой (SSB-Single Side Band) напряженностью 0,1 В/м и несущей гармонической частотой от 20 до 30 Мгц, модулированной синусоидальными (гармоническими) сигналами с частотой 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц, формируемыми генератором с прямым цифровым синтезом (DDS-direct digital synthesis). Такие характеристики излучаемых частот подобраны опытным путем исходя из того, что они позволяют получать из амплитудно-модулированного сигнала сигнал с подавленной несущей и одной боковой полосой с помощью известных методов (фазовый или фильтровый метод) и устройств типа формирователя SSB.
Амплитудный и фазовый спектр сигнала при амплитудной модуляции гармонической несущей ω, гармоничным сигналом Ω генерируемым цифровым синтезатором частоты (DDS) представлен на Фиг.2.
Это может быть выполнено за счет того, что сигналы несущей и модулирующей частот подаются на балансные смесители формирователя SSB сигнала каждый со сдвигом по фазе на 45 градусов. При этом, на выходе смесителей получается однополосный сигнал с подавленными несущей и нежелательной боковой полосой. Выбор необходимой полосы (верхней или нижней) осуществляется переключением ветвей фазовращателей. При этом спектр сигнала имеет вид представленный на Фиг.3.
Отсутствие в SSB-сигнале сигнала несущей частоты, а также одной из боковых полос дает возможность использовать всю мощность передающей аппаратуры для передачи только полезного сигнала. Энергетический выигрыш, даваемый переходом с AM (как в прототипе) на SSB (как в заявленном решении), составляет 4 раза по мощности или 2 раза по напряжению. Объясняется это следующим.
Амплитуда модулирующего сигнала при AM модуляции Uмод=Umcos2πFt, где Um - значение амплитуды сигнала; F - частота колебаний; t - время. Колебания несущей (модулируемой) частоты изменяются по закону U=Um(t)cos2nfнt, (1)
где Um - значение амплитуды; fн - значение несущей частоты.
В процессе AM амплитуда несущей частоты изменяется по закону
Um(t)=Um0+ΔUmcos2πFt, (2)
где Um0 - амплитуда немодулированного колебания; ΔUm=Ка.мUmмод (здесь Ка.м - коэффициент передачи модуляционного устройства).
Подставляя Um(t) из выражения (2) в формулу (1), получим
U=Um0[cos2πfнt+m/2cos2π(fн-F)t+m/2cos2π(fн+F)t], (3)
где m=ΔUm/Um0 - коэффициент амплитудной модуляции.
Если амплитуда Um0 неизвестна, то коэффициент модуляции
m=(Umax-Umin)/(Umax+Umin).
Из (3) видно, что информацию несут только две боковые полосы это Um0*m/2cos2π(fн-F)t и Um0*m/2cos2π(fн+F)t. При коэффициенте модуляции m=1 суммарная амплитуда двух боковых полос равна амплитуде несущей, т.е. амплитуда модулированного сигнала в 2 раза больше чем информационные составляющие его спектра. При однополосной модуляции с одной боковой полосой полезная информация не теряется, так как нижняя и верхняя боковые полосы абсолютно идентичны, а несущая частота информации не несет. При этом амплитуда одной боковой полосы отличается от амплитуды модулированного сигнала в 4 раза.
Таким образом, преимущество сигнала по заявленному изобретению выше чем в прототипе в 4 раза по мощности и в 2 раза по напряжению, т.к. мощность от амплитуды находится в квадратичной зависимости.
Устройство электромагнитной терапии работает следующим образом (см. Фиг.1). Человек с клавиатуры управления 2 включает устройство и на клавиатуре набирает; программу физиотерапевтического воздействия. Программа может состоять из одной или нескольких частот в диапазоне 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц. Для каждой частоты задается время в диапазоне от 1 до 4000 с. Микропроцессорный контроллер 3 запоминает введенную программу. Количество программ, которые микропроцессорный контроллер 3 запоминает и хранит, от 1 до 2000. После этого направляет антенное устройство 8 на биологически активную зону и включает выполнение программы воздействия. Микропроцессорный контроллер 3, выполняя заданную программу, активирует модули цифрового синтезатора частоты и формирователь SSB-сигнала, с помощью которых удается получать из амплитудно-модулированного сигнала сигнал с подавленной несущей и одной боковой полосой с помощью известных методов (фазовый или фильтровый метод) и устройств типа формирователя SSB в диапазонах частот 20-30 Мгц выполненный с возможностью выдачи синусоидальных (гармонических) сигналов с частотой 0,1-900000 Гц с дискретностью - 0,01 Гц с заполнением звуковой частотой. Эти сигналы подаются на согласующее устройство 7 и через него на антенное устройство 8. При этом на жидкокристалическом дисплее 4 отображаются параметры выполняемой программы микропроцессорного контроллера 3. По окончании заданной программы устройство автоматически выключится. Воздействие основано на резонансных явлениях, а не на принуждении органов выполнять не свойственные им функции. Именно поэтому приборами электромагнитной терапии невозможно передозировать или вызвать обострение заболевания. Если вносимая частота вызывает резонанс, то она нужна организму и лечебный эффект есть. Если резонанса нет, то нет и лечебного эффекта. А как следствие этого - навредить этим прибором невозможно.
Однако, благодаря сужению полосы спектра излучаемого ЭМП (в сравнении с прототипом) удается увеличить отношение сигнал-шум. Снимается дополнительная электромагнитная нагрузка на организм и, самое важное, - резко увеличивается вероятность возникновения резонансных явлений в органах и системах организма, т.е. повышается оказываемый физиотерапевтический эффект.