RU2368405C1

RU2368405C1 - Magnetic field action device (versions)

Info

Publication number: RU2368405C1
Application number: RU2008120207/14A
Authority: RU
Inventors: Илья Иосифович Гамер (RU); Илья Иосифович Гамер; Дмитрий Викторович Ивахненко (RU); Дмитрий Викторович Ивахненко
Original assignee: Илья Иосифович Гамер; Дмитрий Викторович Ивахненко
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-09-27

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment and namely to devices with pulsed low-frequency magnetic field, which are meant for physical therapy. Magnetic field action device consists of a number of solenoids with constant bar magnets used as cores. Between solenoids there arranged are intermediate constant bar magnets. The latter are positioned in the working direction with the poles opposite to the poles of solenoid constant magnets. Hardware for controlling the solenoid operation is made with the possibility of supplying electric pulses in reversed phase to adjacent solenoids. The device is made with the possibility of receiving total varying magnetic field with induction of variable component varying not more than by 1/3 of the induction value of steady component of the field.

EFFECT: invention allows decreasing spread of excitation of peripheral nervous system beyond the limits of the area of influence, enlarging the working area of influence and improving efficiency of magnetotherapy action.

14 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам медицинской техники и предназначено для магнитотерапии или магнитной обработки воды.The invention relates to medical equipment and is intended for magnetotherapy or magnetic treatment of water.

Одним из методов физиотерапии является воздействие на ткани и органы тела человека магнитным полем. Магнитное поле обладает широким спектром биологических эффектов, проявляющихся при воздействии. Для низкочастотного магнитного поля характерно возбуждение периферической нервной системы в отличие от постоянного магнитного поля, оказывающего на нее тормозное влияние (Боголюбов В.М. и Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. Санкт-Петербург: "СЛП", 1997, с.157).One of the methods of physiotherapy is the impact on the tissues and organs of the human body with a magnetic field. The magnetic field has a wide range of biological effects that occur when exposed. The low-frequency magnetic field is characterized by the excitation of the peripheral nervous system, in contrast to the constant magnetic field, which exerts a inhibitory effect on it (Bogolyubov V.M. and Ponomarenko G.N. General physiotherapy. St. Petersburg: "SLP", 1997, p.157) .

Для того чтобы иметь возможность воздействовать на ткани и органы, расположенные в глубине тела, необходимо создать достаточно мощное для этого магнитное поле. Избежать при этом увеличения потребления электрической энергии, а следовательно, иметь возможность создания портативных устройств с автономными источниками электрического питания можно путем совмещения действия постоянного магнитного поля (обеспечивает относительно глубокое проникновение поля внутрь тела) и переменного магнитного поля (обеспечивает наличие в результирующем поле переменной составляющей).In order to be able to act on tissues and organs located deep in the body, it is necessary to create a magnetic field that is powerful enough for this. In this case, an increase in the consumption of electric energy, and therefore, the possibility of creating portable devices with autonomous sources of electric power, can be avoided by combining the action of a constant magnetic field (provides relatively deep penetration of the field into the body) and an alternating magnetic field (ensures the presence of a variable component in the resulting field) .

Подобный подход, в котором постоянный магнит предназначен для получения постоянного магнитного поля, модулируемого пульсирующем магнитным полем соленоида, известен из описания к международной заявке W0 2007/071543 А1, дата публикации 28.06.2007. Известное из указанной международной заявки устройство для воздействия магнитным полем содержит соленоид и соосно расположенный внутри него постоянный магнит соответствующей длины.A similar approach in which a permanent magnet is intended to produce a constant magnetic field modulated by a pulsating magnetic field of a solenoid is known from the description of international application W0 2007/071543 A1, publication date 06/28/2007. A device for exposure to a magnetic field known from the specified international application contains a solenoid and a permanent magnet of corresponding length coaxially located inside it.

Однако известное устройство при воздействии низкочастотным магнитным полем не позволит оказать локальное терапевтическое воздействие, без дальнейшего побочного возбуждения периферической нервной системы. Известное устройство также может оказывать воздействие только на относительно ограниченную область поверхности тела.However, the known device when exposed to a low-frequency magnetic field will not allow a local therapeutic effect, without further adverse excitation of the peripheral nervous system. The known device can also affect only a relatively limited area of the body surface.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, лишенного указанных недостатков, что ведет к повышению эффективности физиотерапии.The present invention is to provide a device devoid of these disadvantages, which leads to an increase in the effectiveness of physiotherapy.

Первый обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в уменьшении распространения возбуждения периферической нервной системы за пределы области воздействия, что позволит улучшить избирательность магнитотерапии при оказании воздействия в основном только на выбранные ткани и органы.The first technical result provided by the claimed invention is to reduce the spread of excitation of the peripheral nervous system outside the area of influence, which will improve the selectivity of magnetotherapy when affecting mainly only selected tissues and organs.

Второй обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в увеличении рабочей области воздействия.The second technical result provided by the claimed invention is to increase the working area of the impact.

Третий обеспечиваемый заявленным изобретением технический результат заключается в обеспечении возможности создании магнитного поля с переменной составляющей, относительно малой по сравнению с его постоянной составляющей, что ведет к повышению эффективности воздействия. Практическая целесообразность использования магнитного поля с указанным соотношением его постоянной и переменной составляющих установлена опытным путем.The third technical result provided by the claimed invention consists in providing the possibility of creating a magnetic field with a variable component that is relatively small compared to its constant component, which leads to an increase in the impact efficiency. The practical expediency of using a magnetic field with the indicated ratio of its constant and variable components has been established experimentally.

Указанные технические результаты достигаются благодаря тому, что первый вариант устройства для воздействия магнитным полем содержит излучатель постоянного магнитного поля, излучатель переменного магнитного поля и техническое средство для управления работой излучателя переменного магнитного поля. Излучатели постоянного и переменного магнитных полей ориентированы в пространстве так, чтобы обеспечить возможность получения результирующего магнитного поля, характеризующегося постоянством направления вектора магнитной индукции в каждой точке рабочей области воздействия во времени. Причем устройство дополнительно содержит одну или более таких пар излучателей и техническое средство для управления работой двух или более излучателей переменного магнитного поля, выполненное с возможностью такого включения излучателей, что области максимума и минимума индукции результирующего магнитного поля соответствуют соседним группам излучателей, а индукция результирующего магнитного поля изменяется не более чем на 1/3 от величины индукции его постоянной составляющей.These technical results are achieved due to the fact that the first version of the device for exposure to a magnetic field comprises a constant magnetic field emitter, an alternating magnetic field emitter and technical means for controlling the operation of an alternating magnetic field emitter. The emitters of constant and alternating magnetic fields are oriented in space so as to provide the possibility of obtaining the resulting magnetic field, characterized by the constancy of the direction of the magnetic induction vector at each point of the working area of influence in time. Moreover, the device further comprises one or more such pairs of emitters and technical means for controlling the operation of two or more alternating magnetic field emitters, configured to turn on the emitters so that the areas of maximum and minimum induction of the resulting magnetic field correspond to neighboring groups of emitters, and the induction of the resulting magnetic field changes by no more than 1/3 of the magnitude of the induction of its constant component.

В частном случае своего выполнения устройство характеризуется тем, что средство для управления работой излучателей выполнено с возможностью включения излучателей переменного магнитного поля, входящих в соседние группы, в противофазе.In the particular case of its implementation, the device is characterized in that the means for controlling the operation of the emitters is configured to turn on alternating magnetic field emitters included in adjacent groups in antiphase.

Каждый излучатель переменного магнитного поля сгруппирован в пару с соответствующим излучателем постоянного магнитного поля так, что магнитные оси излучателя переменного магнитного поля и излучателя постоянного магнитного поля совпадают, для обеспечения возможности излучения магнитных полей излучателей пары вдоль одной оси.Each alternating magnetic field emitter is paired with a corresponding constant magnetic field emitter so that the magnetic axes of the alternating magnetic field emitter and the constant magnetic field emitter coincide, so that the magnetic fields of the pair emitters can be radiated along one axis.

В другом частном случае все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности, размещенную над постоянным магнитом, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.In another particular case, all or part of the pairs of emitters are an inductor placed above the permanent magnet, or an inductor with a core in the form of a rod of ferromagnetic material mounted on a permanent magnet, or an inductor with a core in the form of a rod permanent magnet.

В частном случае своего выполнения катушка индуктивности представляет собой соленоид.In the particular case of its implementation, the inductor is a solenoid.

В еще одном частном случае устройство для воздействия магнитным полем выполнено с возможностью получения результирующего магнитного поля, характеризующегося индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл и частотой изменения 8 Гц.In another particular case, the device for exposure to a magnetic field is configured to obtain a resulting magnetic field characterized by induction with a constant component of 20-100 mT, a variable component of 1-10 mT and a frequency of 8 Hz.

Технические результаты, обеспечиваемые заявленным изобретением, обеспечиваются также тем, что второй вариант устройства для воздействия магнитным полем содержит катушку индуктивности и постоянный магнит, магнитные оси которых совпадают при прохождении через обмотку катушки индуктивности электрического тока, а также техническое средство для управления работой катушки индуктивности. Причем устройство дополнительно содержит одну или более таких пар источников магнитного поля, между которыми размещены дополнительные постоянные магниты, ориентированные в рабочем направлении полюсами, противоположными полюсам постоянных магнитов в парах, техническое средство для управления работой более чем одной катушкой индуктивности, выполненное с возможностью подачи на соседние катушки индуктивности электрических импульсов в противофазе.The technical results provided by the claimed invention are also ensured by the fact that the second version of the device for exposure to a magnetic field contains an inductor and a permanent magnet, the magnetic axes of which coincide when passing through the winding of the inductor of an electric current, as well as technical means for controlling the operation of the inductor. Moreover, the device further comprises one or more such pairs of magnetic field sources, between which additional permanent magnets are placed, oriented in the working direction by the poles opposite to the poles of the permanent magnets in pairs, a technical means for controlling the operation of more than one inductor, made with the possibility of feeding to neighboring inductance coils of electrical pulses in antiphase.

В частном случае выполнения все или часть пар излучателей представляют собой катушку индуктивности (например, в виде соленоида), размещенную над постоянным магнитом, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержня из ферромагнитного материала, установленного на постоянный магнит, или катушку индуктивности с сердечником в виде стержневого постоянного магнита.In the particular case of execution, all or part of the pairs of emitters are an inductor (for example, in the form of a solenoid) placed above the permanent magnet, or an inductor with a core in the form of a rod of ferromagnetic material mounted on a permanent magnet, or an inductor with a core in the form rod permanent magnet.

Техническое средство для управления работой катушек индуктивности выполнено, в частном случае, с возможностью подачи на катушки таких электрических импульсов, что создаваемое результирующее магнитное поле характеризуется индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл, изменением величины индукции не более чем на 1/3 от значения индукции его постоянной составляющей, и частотой изменения 8 Гц.The technical means for controlling the operation of the inductance coils is made, in a particular case, with the possibility of applying such electrical pulses to the coils that the resulting magnetic field is characterized by induction with a constant component of 20-100 mT, a variable component of 1-10 mT, and a change in the magnitude of the induction no more than 1/3 of the induction value of its constant component, and a frequency of 8 Hz.

В еще одном частном случае постоянные магниты размещены на общем основании из магнитопроводящего материала.In another particular case, the permanent magnets are placed on a common base of magnetically conductive material.

В другом частном случае пары излучателей расположены линейно рядами.In another particular case, the pairs of emitters are arranged linearly in rows.

Изобретение поясняется следующими фигурами:The invention is illustrated by the following figures:

- фиг.1. Схематическое изображение компоновки магнитной системы;- figure 1. Schematic representation of the layout of the magnetic system;

- фиг.2. Принципиальная схема устройства;- figure 2. Schematic diagram of the device;

- фиг.3. Изображение сигнала, подаваемого на соленоид.- figure 3. Image of the signal applied to the solenoid.

Устройство для воздействия магнитным полем по настоящему изобретению конструктивно выполнено и работает следующим образом.The device for exposure to a magnetic field of the present invention is structurally made and operates as follows.

На общем основании 1 (см. фиг.1А), выполненном из магнитопроводящего материала, закреплены постоянные магниты 2, 3 и 4, ориентированные одним своим полюсом в рабочем направлении, перпендикулярно основанию 1. Указанные магниты расположены на основании последовательно, вдоль одной линии, хотя возможен вариант выполнения устройства, в котором магниты расположены более чем в один ряд.Permanent magnets 2, 3, and 4 are fixed on a common base 1 (see FIG. 1A) made of a magnetically conductive material, oriented with one of its poles in the working direction, perpendicular to base 1. These magnets are arranged on the base in series, along one line, although a possible embodiment of the device, in which the magnets are located in more than one row.

Поверх магнитов 2 и 4 установлены соленоиды 5 и 6, имеющие сердечники из ферромагнитного материала. Поверх магнита 3 также установлен стержень 7, выполненный из ферромагнитного материала. Высота стержня 7 соответствует высоте соленоидов 5 и 6. Магнит 2 и соленоид 5 образуют первую пару излучателей, а магнит 4 и соленоид 6 - вторую пару. Таким образом, каждая пара излучателей содержит источник постоянного магнитного поля в виде магнитов 2 и 4, а также источник переменного магнитного поля, функцию которого выполняют соленоиды 5 и 6 при пропускании через них электрического тока, в результате подачи на выводы данных соленоидов импульсов электрического напряжения.On top of magnets 2 and 4, solenoids 5 and 6 are installed, having cores of ferromagnetic material. A magnet 7 is also mounted on top of the magnet 3, made of ferromagnetic material. The height of the rod 7 corresponds to the height of the solenoids 5 and 6. Magnet 2 and solenoid 5 form the first pair of emitters, and magnet 4 and solenoid 6 form the second pair. Thus, each pair of emitters contains a source of a constant magnetic field in the form of magnets 2 and 4, as well as a source of an alternating magnetic field, the function of which is performed by solenoids 5 and 6 when an electric current is passed through them, as a result of applying voltage pulses to the data solenoid terminals.

Так как в каждой паре магнит и соленоид установлены соосно и магнитные оси излучателей совпадают, то благодаря этому обеспечена возможность излучения магнитных полей вдоль одной общей для них оси. Таким образом обеспечена возможность получения результирующего магнитного поля, характеризующегося постоянством, в заданных пределах, направления вектора магнитной индукции в каждой точке рабочей области воздействия во времени, что не выполнялось при не соосном расположении соленоидов и постоянного магнита, как показано на фиг.1Б (одна из ранее известных компоновок).Since in each pair the magnet and the solenoid are mounted coaxially and the magnetic axes of the emitters coincide, this makes it possible to emit magnetic fields along one axis common to them. Thus, it is possible to obtain the resulting magnetic field, characterized by the constancy, within the specified limits, of the direction of the magnetic induction vector at each point of the working area of the action in time, which was not performed when the solenoids and the permanent magnet are not coaxially arranged, as shown in Fig. 1B (one of previously known arrangements).

Выводы обмоток соленоидов, входящих в состав блока магнитного воздействия 8, электрически связаны с блоком питания 9 через микроконтроллер 10, электрически связанного своими соответствующими входами-выходами с органами управления и средствами индикации 11 (см. фиг.2).The findings of the windings of the solenoids included in the magnetic unit 8 are electrically connected to the power unit 9 through a microcontroller 10, electrically connected by its respective inputs / outputs to the controls and indicators 11 (see figure 2).

Следует отметить, источник постоянного магнитного поля может иметь иные варианты своего выполнения, например в виде электромагнита. При этом микроконтроллер 10 должен обеспечить управление работой всех катушек индуктивности.It should be noted that the source of a constant magnetic field may have other options for its implementation, for example in the form of an electromagnet. In this case, the microcontroller 10 must provide control over the operation of all inductors.

Функции и режимы работы микроконтроллера 10, органов управления и средств индикации 11 в составе устройства по настоящему изобретению позволяют использовать для реализации указанных блоков обычную в данной области техники элементную базу. В частности, почти весь основной функционал устройства реализован посредством микроконтроллера ATmega88 компании Atmel Corp.The functions and operating modes of the microcontroller 10, controls and indicators 11 as part of the device of the present invention make it possible to use the element base customary in the art for the implementation of these blocks. In particular, almost all the basic functionality of the device is implemented through Atmel Corp.’s ATmega88 microcontroller.

Основным элементом блока питания предпочтительно являются подходящие электрические батареи или аккумуляторы, позволяющие обеспечить портативность устройства.The main element of the power supply is preferably suitable electric batteries or accumulators, allowing the portability of the device.

При переводе устройства в рабочий режим с заданными параметрами воздействия посредством соответствующих органов управления, например кнопок или переключателей, микроконтроллер имеющий соответствующее программное обеспечение генерирует управляющий сигнал для подачи на обмотку первого соленоида 5 импульса положительной полярности. Одновременно на обмотку соседнего соленоида 6 подается такой же импульс, но имеющий отрицательную полярность (см. фиг.3). Таким образом излучатели переменного магнитного поля, входящие в соседние группы, работают в противофазе. Если устройство содержит множество пар излучателей, то одинаковые импульсы электрического напряжения подаются на соленоиды через один или в шахматном порядке.When the device is put into operation with the specified exposure parameters by means of appropriate controls, for example buttons or switches, the microcontroller with the appropriate software generates a control signal for applying a positive polarity pulse to the first solenoid 5. At the same time, the same pulse is applied to the winding of the adjacent solenoid 6, but having a negative polarity (see Fig. 3). Thus, alternating magnetic field emitters included in neighboring groups operate in antiphase. If the device contains many pairs of emitters, then the same voltage pulses are applied to the solenoids through one or in a checkerboard pattern.

Подобное включение соленоидов ведет к тому, что результирующее магнитное поле характеризуется в заданный момент времени наличием по меньшей мере одной области с максимальным значением индукции и по меньшей мере одной области с минимальным значением индукции. Причем пространственное расположение указанных областей максимума и минимума индукции соответствуют соседним группам излучателей, работающих в противофазе. Такая пространственная конфигурация магнитного поля предотвращает распространение возбуждения периферической нервной системы за пределы области воздействия.Such inclusion of solenoids leads to the fact that the resulting magnetic field is characterized at a given point in time by the presence of at least one region with a maximum value of induction and at least one region with a minimum value of induction. Moreover, the spatial arrangement of these areas of maximum and minimum induction correspond to neighboring groups of emitters operating in antiphase. This spatial configuration of the magnetic field prevents the spread of excitation of the peripheral nervous system outside the area of influence.

Для увеличения полезного объема рабочей области воздействия в состав излучателей блока магнитного воздействия 8 включен постоянный магнит 3 или магниты, при количестве пар упомянутых ранее излучателей больше одной, расположенные таким же образом, то есть между такими парами излучателей. Прохождение силовых линий магнитного поля при отсутствии магнита 3 показано на фиг.1В. На данной фигуре видно, что пространство рабочей области воздействия между парами излучателей характеризуется малой плотностью силовых линий из-за того, что силовые линии стремятся замкнуться на противоположный полюс магнита этой же пары.To increase the effective volume of the working area of influence, the composition of the emitters of the magnetic exposure unit 8 includes a permanent magnet 3 or magnets, with the number of pairs of the above-mentioned emitters more than one located in the same way, that is, between such pairs of emitters. The passage of the magnetic field lines in the absence of magnet 3 is shown in FIG. This figure shows that the space of the working area of influence between the pairs of emitters is characterized by a low density of lines of force due to the fact that the lines of force tend to close to the opposite pole of the magnet of the same pair.

Однако при введении дополнительного магнита 3 картина меняется. В пространстве рабочей области воздействия плотность силовых линий увеличивается благодаря растяжению магнитного поля между парами излучателей.However, with the introduction of an additional magnet 3, the picture changes. In the space of the working area of influence, the density of the lines of force increases due to the extension of the magnetic field between the pairs of emitters.

Получение требуемых параметров результирующего магнитного поля осуществляется по алгоритмам программного обеспечения микроконтроллера 10 и технических сложностей при реализации известными из уровня техники средствами не вызывает. В рамках настоящего изобретения признано наиболее целесообразным применять магнитное поле, индукция которого изменяется не более чем на 1/3 от значения индукции его постоянной составляющей и характеризующегося индукцией с постоянной составляющей 20-100 мТл, переменной составляющей 1-10 мТл и частотой изменения 8 Гц. Опытным путем установлено, что именно такие параметры магнитного поля используемой конфигурации обеспечивают наибольший физиологический эффект.Obtaining the required parameters of the resulting magnetic field is carried out according to the algorithms of the software of the microcontroller 10 and does not cause technical difficulties when implemented by means known from the prior art. In the framework of the present invention, it is recognized that it is most expedient to use a magnetic field whose induction changes by no more than 1/3 of the value of the induction of its constant component and is characterized by induction with a constant component of 20-100 mT, a variable component of 1-10 mT and a frequency of 8 Hz. It has been experimentally established that it is precisely these magnetic field parameters of the configuration used that provide the greatest physiological effect.

Claims

1. A device for exposure to a magnetic field, comprising a constant magnetic field emitter, an alternating magnetic field emitter, and technical means for controlling the operation of an alternating magnetic field emitter, wherein the constant and alternating magnetic fields emitters are oriented in space so as to provide the possibility of obtaining a resulting magnetic field characterized by the constancy of the direction of the vector of magnetic induction at each point of the working area of exposure over time, characterized in that it additionally contains one or more such pairs of emitters, technical means for controlling the operation of two or more emitters, configured to turn on the emitters so that the areas of maximum and minimum induction of the resulting magnetic field correspond to adjacent groups of emitters, and the induction of the resulting magnetic field changes no more than 1/3 of the magnitude of the induction of its constant component.

2. The device according to claim 1, characterized in that the means for controlling the operation of the emitters is configured to include alternating magnetic field emitters included in adjacent groups in antiphase.

3. The device according to claim 1, characterized in that each emitter of an alternating magnetic field is paired with a corresponding emitter of a constant magnetic field so as to allow the magnetic fields of the emitters of the pair to be emitted along one axis.

4. The device according to claim 3, characterized in that the magnetic axis of the emitter of an alternating magnetic field and the emitter of a constant magnetic field are the same.

5. The device according to claim 4, characterized in that all or part of the pairs of emitters are an inductor placed above the permanent magnet or an inductor with a core in the form of a rod of ferromagnetic material mounted on a permanent magnet, or an inductor with a core in the form rod permanent magnet.

6. The device according to claim 5, characterized in that the inductance coil is a solenoid.

7. The device according to claim 1, characterized in that it is made with the possibility of obtaining the resulting magnetic field, characterized by induction with a constant component of 20-100 mT, a variable component of 1-10 mT and a frequency of 8 Hz.

8. A device for exposure to a magnetic field, containing an inductor and a permanent magnet, the magnetic axis of which coincide when passing through the winding of the inductor of an electric current and technical means for controlling the operation of the inductor, characterized in that it further comprises one or more such pairs of magnetic field sources between which additional permanent magnets are placed, oriented in the working direction by poles opposite to the poles of permanent magnets in pairs, and pecifications means for controlling the operation of more than one inductor coil adapted to supply the neighboring coils of electrical pulses in antiphase.

9. The device according to claim 8, characterized in that all or part of the pairs of emitters are an inductor placed above the permanent magnet or an inductor with a core in the form of a rod of ferromagnetic material mounted on a permanent magnet, or an inductor with a core in the form rod permanent magnet.

10. The device according to claim 9, characterized in that the inductors are solenoids.

11. The device according to claim 8, characterized in that the technical means for controlling the operation of the inductance coils is configured to supply such electric pulses to the coils that the resulting magnetic field is characterized by induction with a constant component of 20-100 mT, a variable component of 1-10 mT , by changing the magnitude of the induction no more than 1/3 of the value of the induction of its constant component and a frequency of 8 Hz.

12. The device according to claim 8, characterized in that the permanent magnets are placed on a common base of magnetically conductive material.

13. The device according to claim 8, characterized in that the pairs of emitters are linearly arranged.

14. The device according to item 13, wherein the pairs of emitters are arranged in rows.