RU2617806C2

RU2617806C2 - Device for magnetic stimulation

Info

Publication number: RU2617806C2
Application number: RU2015123257A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Шмелев; Дмитрий Антониевич Лебедев
Original assignee: ООО "НейроСофт"
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-04-26
Also published as: RU2015123257A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to devices for magnetic stimulation. Device contains power supply unit, power transistor, pulse transformer, output diode, power capacitor and power thyristor, magnetic inductor with pump, voltage divider, driver, current sensor, control unit, voltage divider, first and second voltage sensors, controller, heat-exchanger, expansion tank, Peltier elements and radiator. Device also has pressure sensor and current-conductive spiral, located inside metal tube of magnetic inductor.

EFFECT: application of the claimed device makes it possible to reduce temperature impact of magnetic inductor and increase reliability of magnetic stimulator.

2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, используемой при диагностике центральных и периферических вегетативных расстройств.The invention relates to medical equipment used in the diagnosis of central and peripheral autonomic disorders.

Известно устройство для магнитной стимуляции /источник - патент Российской Федерации №2218194, МПК⁷ A61N 2/02 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ. Автор Романов Е.А., Опубликовано 10.12.2003. Информационный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки»/.A device for magnetic stimulation / source is known - patent of the Russian Federation No. 2218194, IPC ⁷ A61N 2/02 DEVICE FOR MAGNETIC STIMULATION. Author Romanov E.A., Published on December 10, 2003. Newsletter "Discoveries, Inventions, Industrial Designs and Trademarks".

Устройство содержит блок питания, соединенный через силовой транзистор с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выходной диод соединена с силовым конденсатором, и силовой тиристор с магнитным индуктором. К выходу силового конденсатора подключены делитель напряжения и силовой тиристор, к управляющему входу силового тиристора подключен драйвер, при этом датчик тока, соединенный с силовым транзистором, своим выходом подключен к драйверу, соединенному с блоком управления, первым и вторым датчиком напряжения, командоаппарат подключен к блоку управления. Устройство выполняет свои основные функции, однако в процессе воздействия к магнитному стимулу прибавляется термовоздействие, связанное со значительным нагревом магнитного индуктора. При этом чистота исследования снижается, поскольку ответная реакция может быть откликом организма как на воздействие магнитного поля, так и на изменение температурного режима.The device contains a power supply connected through a power transistor to the primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which is connected to a power capacitor through an output diode, and a power thyristor with a magnetic inductor. A voltage divider and a power thyristor are connected to the output of the power capacitor, a driver is connected to the control input of the power thyristor, while the current sensor connected to the power transistor is connected to the driver connected to the control unit, the first and second voltage sensors, the command device is connected to the unit management. The device performs its basic functions, however, in the process of exposure to the magnetic stimulus, thermal action is added, associated with significant heating of the magnetic inductor. At the same time, the purity of the study is reduced, since the response can be a response of the body both to the influence of a magnetic field and to a change in the temperature regime.

Известно электромагнитное лечебное устройство /источник патент Российской Федерации №2077899, МПК⁶ A61N 2/00 ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЛЕЧЕБНОЕ УСТРОЙСТВО. Авторы Зорин В.Ф., Рачков А.С. Опубликовано 27.04.1997. Информационный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки»/.Known electromagnetic treatment device / source patent of the Russian Federation No. 2077899, IPC ⁶ A61N 2/00 ELECTROMAGNETIC TREATMENT DEVICE. Authors Zorin V.F., Rachkov A.S. Published on April 27, 1997. Newsletter "Discoveries, Inventions, Industrial Designs and Trademarks".

Устройство содержит дроссельные катушки с сердечником, связанные в верхней части магнитопроводом из набора ферритовых пластин, сверху магнитопровода установлен металлический экран. В нижней части сердечники катушек связаны электромагнитопроницаемой теплостойкой амортизирующей подушкой, которая прижимается пластмассовым основанием посредством стяжных крепежных болтов с металлическим экраном. В нижней части основание имеет изолирующее пластиковое покрытие, прикрывающее гайки болтов на отдельных болтовых скреплениях. Подключение к сети 220 В, 50 Гц производится с помощью электрошнура повышенной нагрузки через распределительную розетку и терморегулятор. Верхняя металлическая часть устройства, распределительная розетка и терморегулятор закрыты изолирующей коробкой, через которую в верхней части проходит ручка держателя. Болты, скрепляющие верхний металлический экран вместе с магнитопроводом, имеют изоляционное покрытие. Устройство работает 3-4 мин с последующим отключением терморегулятором. Производится охлаждение (в том числе и обдув вентилятором) для повторных воздействий по 1-8 раз в день в зависимости от тяжести заболевания. Наружные обмотки дроссельных катушек подключены к электросети, а внутренние через терморегулятор (Т - 105°C) между собой. Данное техническое решение предусматривает принудительное охлаждение дроссельных катушек и магнитопровода по достижении температурой порогового значения, установленного терморегулятором. Основным недостатком устройства является низкая продолжительность рабочего цикла, что связано с перегревом.The device contains chokes with a core connected in the upper part of the magnetic circuit from a set of ferrite plates, a metal screen is installed on top of the magnetic circuit. In the lower part, the cores of the coils are connected by an electrically permeable heat-resistant shock-absorbing pillow, which is pressed by a plastic base by means of coupling bolts with a metal screen. In the lower part, the base has an insulating plastic coating covering the nuts of the bolts on the individual bolted fasteners. Connecting to a network of 220 V, 50 Hz is carried out using an increased power cord through a distribution outlet and a temperature controller. The upper metal part of the device, the distribution socket and thermostat are closed by an insulating box through which the handle of the holder passes through the upper part. The bolts holding the upper metal screen together with the magnetic circuit are insulated. The device works for 3-4 minutes, followed by shutdown by the thermostat. Cooling is performed (including blowing with a fan) for repeated exposures 1-8 times a day, depending on the severity of the disease. The external windings of the chokes are connected to the mains, and the internal windings are connected through the thermostat (T - 105 ° C). This technical solution provides for the forced cooling of the chokes and the magnetic circuit when the temperature reaches the threshold value set by the thermostat. The main disadvantage of the device is the low duration of the duty cycle, which is associated with overheating.

Наиболее близким техническим решением является устройство для магнитной стимуляции /источник - патент Российской Федерации №2373971, МПК⁶ A61N 2/02 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ СТИМУЛЯЦИИ. Авторы Шмелев С.И., Лебедев Д.А. Опубликовано 27.05.2009. Информационный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки»/.The closest technical solution is a device for magnetic stimulation / source - patent of the Russian Federation No. 2373971, IPC ⁶ A61N 2/02 DEVICE FOR MAGNETIC STIMULATION. Authors Shmelev S.I., Lebedev D.A. Published on May 27th, 2009. Newsletter "Discoveries, Inventions, Industrial Designs and Trademarks".

Устройство для магнитной стимуляции содержит блок питания, соединенный через силовой транзистор с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выходной диод соединена с силовым конденсатором, к выходу которого подключены делитель напряжения и силовой тиристор с магнитным индуктором, к управляющему входу силового транзистора подключен драйвер, при этом датчик тока, соединенный с силовым транзистором, своим выходом подключен к первому входу драйвера, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход последнего соединен с выходом делителя напряжения, третий вход драйвера подключен к первому датчику напряжения, вход которого соединен с силовым транзистором, а четвертый вход драйвера соединен с выходом второго датчика напряжения, командоаппарат соединен со вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом силового тиристора, а второй датчик напряжения связан с первичной обмоткой импульсного трансформатора. Устройство дополнительно имеет, теплообменник, расширительную емкость, элементы Пельтье и радиатор, при этом насос подключен к командоаппарату, магнитный индуктор изготовлен из металлической трубки и соединен с насосом с возможностью циркуляции по трубке охлаждающей жидкости с диэлектрическими свойствами, элементы Пельтье подключены к блоку питания и установлены нагревающими поверхностями на радиаторе, а охлаждающими - на стенке теплообменника, образующего с расширительной емкостью и трубкой контур циркуляции охлаждающей жидкости.The device for magnetic stimulation contains a power supply connected through a power transistor to the primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which through an output diode is connected to a power capacitor, to the output of which a voltage divider and power thyristor with a magnetic inductor are connected, a driver is connected to the control input of the power transistor, wherein the current sensor connected to the power transistor is connected by its output to the first input of the driver, the second input of which is connected to the first output of the bl control, the first input of the latter is connected to the output of the voltage divider, the third input of the driver is connected to the first voltage sensor, the input of which is connected to the power transistor, and the fourth input of the driver is connected to the output of the second voltage sensor, the command device is connected to the second input of the control unit, the second output of which connected to the control input of the power thyristor, and the second voltage sensor is connected to the primary winding of the pulse transformer. The device additionally has a heat exchanger, expansion tank, Peltier elements and a radiator, while the pump is connected to the control unit, the magnetic inductor is made of a metal tube and connected to the pump with the possibility of circulation through the coolant pipe with dielectric properties, Peltier elements are connected to the power supply and installed heating surfaces on the radiator, and cooling surfaces on the wall of the heat exchanger, which forms a coolant circulation circuit with an expansion tank and a tube.

Изобретение выполняет возложенные на него задачи, однако не позволяет минимизировать температурное воздействие на пациента магнитного индуктора, нагревающегося во время магнитного стимула, поскольку ограничена площадь соприкосновения охлаждающей жидкости с токопроводящей трубкой магнитного индуктора. Кроме этого устройство не имеет защиты от чрезмерного повышения давления в контуре циркуляции охлаждающей жидкости, что снижает надежность устройства.The invention fulfills the tasks assigned to it, however, it does not allow minimizing the temperature effect on the patient of a magnetic inductor heating up during a magnetic stimulus, since the contact area of the cooling liquid with the conductive tube of the magnetic inductor is limited. In addition, the device does not have protection against excessive pressure increase in the coolant circuit, which reduces the reliability of the device.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении информативности исследования путем снижения температурного воздействия магнитного индуктора, нагревающегося во время магнитного стимула, а также в увеличении надежности.The technical result of the invention is to increase the information content of the study by reducing the temperature effect of the magnetic inductor heating during the magnetic stimulus, as well as to increase reliability.

Такой результат достигается за счет того, что в устройство для магнитной стимуляции содержащее блок питания, соединенный через силовой транзистор с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через выходной диод соединена с силовым конденсатором, к выходу которого подключены делитель напряжения и силовой тиристор с магнитным индуктором, к управляющему входу силового транзистора подключен драйвер, при этом датчик тока, соединенный с силовым транзистором, своим выходом подключен к первому входу драйвера, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход последнего соединен с выходом делителя напряжения, третий вход драйвера подключен к первому датчику напряжения, вход которого соединен с силовым транзистором, а четвертый вход драйвера соединен с выходом второго датчика напряжения, командоаппарат соединен со вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом силового тиристора, а второй датчик напряжения связан с первичной обмоткой импульсного трансформатора, теплообменник, расширительную емкость, элементы Пельтье и радиатор, при этом насос подключен к командоаппарату, магнитный индуктор изготовлен из металлической трубки и соединен с насосом с возможностью циркуляции по трубке охлаждающей жидкости с диэлектрическими свойствами, элементы Пельтье подключены к блоку питания и установлены нагревающими поверхностями на радиаторе, а охлаждающими - на стенке теплообменника, образующего с расширительной емкостью и трубкой контур циркуляции охлаждающей жидкости, дополнительно введены датчик давления и токопроводящая спираль, при этом датчик давления установлен в контуре циркуляции охлаждающей жидкости между насосом и теплообменником, электрический выход датчика давления подключен к третьему входу блока управления, а токопроводящая спираль расположена внутри металлической трубки магнитного индуктора, имея с ней как минимум две точки электрического контакта.This result is achieved due to the fact that in the device for magnetic stimulation containing a power supply connected through a power transistor to the primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which is connected through an output diode to a power capacitor, to the output of which a voltage divider and power thyristor with a magnetic inductor are connected , a driver is connected to the control input of the power transistor, while the current sensor connected to the power transistor is connected to the first input of the driver by its output, the second input of which is connected to the first output of the control unit, the first input of the latter is connected to the output of the voltage divider, the third input of the driver is connected to the first voltage sensor, the input of which is connected to the power transistor, and the fourth input of the driver is connected to the output of the second voltage sensor, the command device is connected to the second the input of the control unit, the second output of which is connected to the control input of the power thyristor, and the second voltage sensor is connected to the primary winding of the pulse transformer, heat exchanger, p an expansion tank, Peltier elements and a radiator, while the pump is connected to the command device, the magnetic inductor is made of a metal tube and is connected to the pump with the possibility of circulation through the coolant tube with dielectric properties, Peltier elements are connected to the power supply and installed by heating surfaces on the radiator, and cooling - on the wall of the heat exchanger, forming with the expansion tank and the tube a circulation circuit of the coolant, an additional pressure sensor and current flow odyaschaya spiral, wherein the pressure sensor is installed in the coolant circuit between the pump and the heat exchanger, an electric pressure sensor output is connected to the third input of the control unit, and a conductive coil disposed within the metal tube of the magnetic inductor, it having at least two points of electrical contact.

Действие устройства для магнитной стимуляции основано на воздействии магнитного поля на центральные узлы головного или спинного мозга и получение ответной реакции с помощью специальных датчиков, размещенных на ладонях или стопах. Круглая катушка магнитного стимулятора располагается контрлатерально над зоной проекции моторной коры с учетом направления тока, протекающего в катушке. При отведении с мышц кисти необходимо обеспечить протекание тока через стимулируемое полушарие в окципито-фронтальном направлении; для этого центр круглой катушки располагается так, чтобы ток раздражения шел в направлении часовой стрелки (глядя сверху) для правой руки и наоборот - для левой. При исследовании мышц стопы данные закономерности не всегда верны, обнаруживается значительная индивидуальная вариабельность.The action of the device for magnetic stimulation is based on the effect of a magnetic field on the central nodes of the brain or spinal cord and receiving a response using special sensors placed on the palms or feet. The round coil of the magnetic stimulator is located counterlaterally over the projection zone of the motor cortex, taking into account the direction of the current flowing in the coil. When abducting from the muscles of the hand, it is necessary to ensure the flow of current through the stimulated hemisphere in the occipito-frontal direction; for this, the center of the round coil is located so that the irritation current flows clockwise (looking from above) for the right hand and vice versa for the left. When examining the muscles of the foot, these patterns are not always true; significant individual variability is found.

Регистрацию мышечного ответа допустимо проводить как с помощью поверхностных, так и концентрических игольчатых отводящих электродовIt is permissible to record the muscular response using both surface and concentric needle discharge electrodes

Электромиографические ответы, полученные при магнитной стимуляции, имеют большую (на 1-2 мс) латентность, чем аналогичные реакции на транскраниальную электростимуляцию. В эксперименте доказано, что разность латенций связана с особенностями воздействия магнитного поля на нейрональные структуры. При электростимуляции мотонейроны активизируются в проекции аксонального бугорка, возбуждаются также аксоны в белом веществе, поэтому эффективность стимуляции и характеристики мышечного ответа зависят от спинального проведения и возбудимости мотонейронов на уровне передних рогов. Магнитный стимулятор воздействует преимущественно на тела центральных мотонейронов, поэтому на параметры вызванного ответа дополнительно влияют возбудимость корковых мотонейронов и состояние аксонов пирамидного пути.Electromyographic responses obtained by magnetic stimulation have a greater (1-2 ms) latency than similar reactions to transcranial electrical stimulation. In the experiment, it was proved that the difference in latencies is associated with the peculiarities of the effect of a magnetic field on neuronal structures. During electrical stimulation, motor neurons are activated in the projection of the axonal tubercle, axons in the white matter are also excited, so the stimulation efficiency and characteristics of the muscle response depend on the spinal conduction and excitability of the motor neurons at the level of the front horns. The magnetic stimulator primarily affects the bodies of central motor neurons, therefore, the parameters of the evoked response are additionally influenced by the excitability of cortical motor neurons and the state of axons of the pyramidal pathway.

В литературе отсутствуют сообщения о патоморфологических изменениях в стимулируемых тканях при использовании магнитной стимуляции. Противопоказания обусловлены потенциальной возможностью осложнений у больных после внутричерепных хирургических вмешательств (особенно связанных с установкой металлических клипс), у пациентов, имеющих в анамнезе судорожные пароксизмы, и больных, носящих биомедицинские приборы (например, сердечный пейсмейкер).There are no reports in the literature of pathomorphological changes in stimulated tissues when using magnetic stimulation. Contraindications are due to the potential for complications in patients after intracranial surgical interventions (especially those associated with the installation of metal clips), in patients with a history of convulsive paroxysms, and patients wearing biomedical devices (for example, a cardiac pacemaker).

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 схематично представлена конструкция участка металлической трубки магнитного индуктора с расположенной внутри нее токопроводящей спирали.In FIG. 1 shows a block diagram of a device, FIG. 2 schematically shows the construction of a section of a metal tube of a magnetic inductor with a conductive spiral located inside it.

Устройство состоит из блока питания 1, преобразующего переменное напряжение сети в постоянное, подающееся через силовой транзистор 2 к первичной обмотке импульсного трансформатора 3, вторичная обмотка которого через выходной диод 4 соединена с силовым конденсатором 5. К выходу силового конденсатора 5 подключается делитель напряжения 6 и силовой тиристор 7. Силовой тиристор 7 соединяет силовой конденсатор 5 с магнитным индуктором 8, выполняющим роль источника магнитного поля и представляющим собой катушку индуктивности, намотанную внутри защитного изоляционного кожуха. К управляющему входу силового транзистора 2 подключен драйвер 9, получающий информацию по первому входу от датчика тока 10, по второму входу от первого выхода блока управления 11, первый вход которого соединен с выходом делителя 6, по третьему входу от первого датчика напряжения 12, вход которого подключен ко входу силового транзистора 2. Датчик тока 10 в свою очередь соединен с выходом силового транзистора 2. Ручное управление на второй вход блока управления 11 поступает от командоаппарата 13. Второй датчик напряжения 14 подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора 3, выход второго датчика напряжения 14 соединен с четвертым входом драйвера 9. Кроме этого второй выход блока управления 11 подключен к управляющему входу силового тиристора 7. Магнитный индуктор 8, конструктивно выполненный из металлической трубки, подключен к насосу 15, за счет действия которого по магнитному индуктору 8 циркулирует охлаждающая жидкость, запасы которой сосредоточены в расширительной емкости 16. Кроме этого расширительная емкость 16 является элементом, предотвращающим последствия, которые могут наступить при увеличении объема охлаждающей жидкости в случае ее нагрева в процессе работы устройства, поскольку уровень заполнения расширительной емкости в исходном состоянии ниже предельно возможного. При своем движении по контуру охлаждающая жидкость поступает в теплообменник 17, к стенке которого своей охлаждающей поверхностью прикреплены элементы Пельтье 18. Нагревающаяся поверхность элементов Пельтье 18 прикреплена к радиатору 19. В то же время элементы Пельтье электрически подключены к блоку питания 1. В контуре циркуляции охлаждающей жидкости между насосом и теплообменником установлен датчик давления 20, электрический выход которого подключен к третьему входу блока управления 11. Токопроводящая спираль 21 располагается внутри металлической трубки магнитного индуктора 8.The device consists of a power supply unit 1, which converts the alternating voltage of the network into a constant voltage, supplied through the power transistor 2 to the primary winding of the pulse transformer 3, the secondary winding of which is connected through the output diode 4 to the power capacitor 5. A voltage divider 6 and power are connected to the output of the power capacitor 5 thyristor 7. A power thyristor 7 connects a power capacitor 5 to a magnetic inductor 8, which acts as a source of a magnetic field and is an inductor wound inside Barrier insulating casing. A driver 9 is connected to the control input of the power transistor 2, which receives information on the first input from the current sensor 10, on the second input from the first output of the control unit 11, the first input of which is connected to the output of the divider 6, and on the third input from the first voltage sensor 12, whose input connected to the input of the power transistor 2. The current sensor 10 is in turn connected to the output of the power transistor 2. Manual control to the second input of the control unit 11 comes from the command device 13. The second voltage sensor 14 is connected to the primary pulse transformer 3, the output of the second voltage sensor 14 is connected to the fourth input of the driver 9. In addition, the second output of the control unit 11 is connected to the control input of the power thyristor 7. A magnetic inductor 8, structurally made of a metal tube, is connected to the pump 15, due to the action which coolant circulates through the magnetic inductor 8, the reserves of which are concentrated in the expansion tank 16. In addition, the expansion tank 16 is an element that prevents the consequences that may occur with an increase in coolant volume in the case of heating during operation of the device, as the filling level of the expansion tank in the initial state below the maximum possible. When moving along the circuit, the coolant enters the heat exchanger 17, to the wall of which Peltier elements 18 are attached with its cooling surface 18. The heating surface of the Peltier elements 18 is attached to the radiator 19. At the same time, the Peltier elements are electrically connected to the power supply 1. In the cooling circuit a pressure sensor 20 is installed between the pump and the heat exchanger, the electrical output of which is connected to the third input of the control unit 11. A conductive spiral 21 is located inside the metal netocrystalline tube magnetic inductor 8.

Устройство работает следующим образом. После подключения к сети блок питания 1 подает выпрямленное напряжение на силовой транзистор 2 и элементы Пельтье 18. Первый датчик напряжения 12 формирует на своем выходе сигнал присутствия напряжения питания, который, поступая на третий вход драйвера 9, готовит его к работе. Датчик давления 20 показывает отсутствие давления в контуре циркуляции охлаждающей жидкости. Сигнал об этом поступает на третий вход блока управления 11, исключая блокировку устройства от аварийного превышения давлением заданного предела. До поступления управляющих сигналов силовой транзистор 2 закрыт и заряда силовой емкости 5 не происходит.The device operates as follows. After connecting to the network, the power supply unit 1 supplies the rectified voltage to the power transistor 2 and Peltier elements 18. The first voltage sensor 12 generates at its output a signal of the presence of the supply voltage, which, arriving at the third input of the driver 9, prepares it for operation. The pressure sensor 20 indicates a lack of pressure in the coolant circuit. A signal about this arrives at the third input of the control unit 11, except for blocking the device from emergency pressure exceeding a predetermined limit. Before the control signals arrive, the power transistor 2 is closed and the charge of the power capacitance 5 does not occur.

При подаче от командоаппарата 13 сигнала подготовки включается в работу насос 15 и подается напряжение на второй вход блока управления 11. Насос 15 начинает приводить в движение охлаждающую жидкость, которая циркулирует по контуру: расширительная емкость 16, магнитный индуктор 8, насос 15, датчик давления 20, теплообменник 17, подготавливая устройство к проведению импульса, при котором в магнитном индукторе 8 будет выделяться большое количество тепла. При этом траектория движения жидкости в трубке магнитного индуктора 8 будет определяться конфигурацией расположенной в трубке токопроводящей спирали 21. Поскольку в начальный момент давление в контуре движения охлаждающей жидкости, измеренное датчиком давления 20, меньше предельного, на третий вход блока управления 11 поступает сигнал, разрешающий его работу. Блок управления 11 через свой первый выход формирует разрешающий сигнал на втором входе драйвера 9, который в свою очередь подает сигнал открытия на силовой транзистор 2. Силовой транзистор 2 открывается, подключая постоянное напряжение с блока питания 1 к первичной обмотке импульсного трансформатора 3. Одновременно с этим датчик тока 10 формирует на первом входе драйвера 9 сигнал, пропорциональный величине тока в первичной обмотке импульсного трансформатора 3. Этот сигнал сравнивается с сигналом от первого датчика напряжения 12 и в момент равенства этих напряжений драйвер 9 через управляющий вход силового транзистора 2 закрывает последний, что приводит к прерыванию тока первичной обмотки импульсного трансформатора 3. После этого напряжение, повышенное до нескольких киловольт, поступает от вторичной обмотки импульсного трансформатора 3 на выходной диод 4 и силовой конденсатор 5. Накопленная в импульсном трансформаторе 3 энергия начинает «разряжаться» через выходной диод 4 на силовой конденсатор 5, заряжая его. Благодаря сравнению сигнала датчика тока 10 с сигналом от первого датчика напряжения 12, потребляемый силовой схемой из сети ток пропорционален входному напряжению. Это корректирует коэффициент мощности устройства и позволяет получить улучшенные энергетические показатели.When a preparation signal is supplied from the control unit 13, the pump 15 is turned on and the voltage is supplied to the second input of the control unit 11. The pump 15 starts to move the coolant that circulates along the circuit: expansion tank 16, magnetic inductor 8, pump 15, pressure sensor 20 , heat exchanger 17, preparing the device for conducting a pulse, in which a large amount of heat will be generated in the magnetic inductor 8. In this case, the trajectory of the fluid in the tube of the magnetic inductor 8 will be determined by the configuration of the conductive spiral 21 located in the tube. Since at the initial moment the pressure in the coolant circuit measured by the pressure sensor 20 is less than the limit pressure, a signal is received at the third input of the control unit 11 work. The control unit 11 through its first output generates an enable signal at the second input of the driver 9, which in turn supplies an opening signal to the power transistor 2. The power transistor 2 opens by connecting a constant voltage from the power supply 1 to the primary winding of a pulse transformer 3. At the same time the current sensor 10 generates at the first input of the driver 9 a signal proportional to the current in the primary winding of the pulse transformer 3. This signal is compared with the signal from the first voltage sensor 12 and at According to these voltages, driver 9, through the control input of the power transistor 2, closes the latter, which leads to interruption of the current of the primary winding of the pulse transformer 3. After that, the voltage increased to several kilovolts comes from the secondary winding of the pulse transformer 3 to the output diode 4 and the power capacitor 5. The energy stored in the pulse transformer 3 begins to "discharge" through the output diode 4 to the power capacitor 5, charging it. By comparing the signal of the current sensor 10 with the signal from the first voltage sensor 12, the current consumed by the power circuit from the network is proportional to the input voltage. This corrects the power factor of the device and allows you to get improved energy performance.

Пока накопленная в импульсном трансформаторе 3 энергия «разряжается» через выходной диод 4 на силовой конденсатор 5, заряжая его, на втором датчике напряжения 14 присутствует сигнал, который поступает на третий вход драйвера 9, удерживая его в выключенном состоянии.While the energy stored in the pulse transformer 3 is "discharged" through the output diode 4 to the power capacitor 5, charging it, a signal is present at the second voltage sensor 14, which is fed to the third input of the driver 9, keeping it turned off.

Как только вся энергия импульсного трансформатора 3 перейдет в силовой конденсатор 5, второй датчик напряжения 14 укажет на снижение сигнала, напряжение на четвертом входе драйвера 9 упадет, драйвер 9 включится и цикл повторится сначала уже без подачи ручного сигнала от командоаппарата 13. При этом насос 15 с системой охлаждения будет продолжать работу.As soon as all the energy of the pulse transformer 3 passes into the power capacitor 5, the second voltage sensor 14 will indicate a decrease in signal, the voltage at the fourth input of driver 9 will drop, driver 9 will turn on and the cycle will be repeated again without a manual signal from the control unit 13. At the same time, pump 15 with the cooling system will continue to work.

Величина напряжения, до которого заряжается силовой конденсатор 5, контролируется делителем напряжения 6, задача которого - служить датчиком, прекращающим процесс заряда силового конденсатора 5 после достижения заданной величины напряжения. Прекращение заряда осуществляется путем подачи на первый вход блока управления 11 сигнала запрета с делителя напряжения 6. При этом блок управления 11 через свой первый выход формирует запрещающий сигнал на втором входе драйвера 9.The magnitude of the voltage to which the power capacitor 5 is charged is controlled by a voltage divider 6, the task of which is to serve as a sensor that terminates the charge process of the power capacitor 5 after reaching a predetermined voltage value. The charge is terminated by applying to the first input of the control unit 11 a prohibition signal from the voltage divider 6. In this case, the control unit 11 through its first output generates a prohibiting signal at the second input of the driver 9.

При подаче от командоаппарата 13 на второй вход блока управления 11 сигнала на разряд силового конденсатора 5, на втором выходе блока управления 11 появляется напряжение, поступающее на управляющий вход силового тиристора 7, который открывается и соединяет ранее заряженный силовой конденсатор 5 с магнитным индуктором 8. Происходит разряд силового конденсатора 5 через обмотку катушки магнитного индуктора 8, вокруг катушки образуется магнитное поле заданной величины, воздействующее на выбранные исследователем зоны коры головного мозга. Образование магнитного поля сопровождается выделением большого количества тепла и охлаждающая жидкость, находящаяся в это время в магнитном индукторе 8, нагревается. При своем движении по охлаждающему контуру за счет насоса 15 эта жидкость поступает в теплообменник 17, тепло от которого отводится элементами Пельтье 18, прикрепленными своей охлаждающей поверхностью к стенке теплообменника 17. Этот процесс происходит достаточно эффективно за счет свойства элементов Пельтье 18 отбирать тепло от одной поверхности и отдавать его другой. В качестве последней выступает радиатор 19, нагрев которого не приводит к нагреву жидкости в теплообменнике, что сказывается на скорости охлаждения магнитного индуктора 8. При своем движении в трубке магнитного индуктора 8 охлаждающая жидкость испытывает воздействие токопроводящей спирали 21, которое заключается в изменении траектории протекания жидкости. Внутри трубки образуются завихрения, приводящие к появлению в векторе движения жидкости турбулентного характера, что утончает пограничный слой, увеличивает путь прохождения жидкости по индуктору 8, что улучшает степень его охлаждения. Кроме этого, имея как минимум две точки электрического контакта с металлической трубкой магнитного индуктора 8, токопроводящая спираль 21, будучи подключенной параллельно металлической трубке, уменьшает электрическое сопротивление цепи индуктора и увеличивает площадь сечения токопровода, что способствует лучшему охлаждению магнитного индуктора при стимуле. Тепловое воздействие на зону стимуляции сводится к минимуму. Поскольку к магнитному индуктору 8 во время разряда подводится высоковольтный электрический сигнал, в качестве охлаждающей выбирается жидкость с диэлектрическими свойствами, например полидиметилсилоксан.When a signal is supplied from the control unit 13 to the second input of the control unit 11 to the discharge of the power capacitor 5, a voltage appears at the second output of the control unit 11 to the control input of the power thyristor 7, which opens and connects the previously charged power capacitor 5 to the magnetic inductor 8. Occurs the discharge of the power capacitor 5 through the winding of the coil of the magnetic inductor 8, a magnetic field of a predetermined magnitude is formed around the coil, affecting the areas of the cerebral cortex selected by the researcher. The formation of a magnetic field is accompanied by the release of a large amount of heat and the coolant located at this time in the magnetic inductor 8 is heated. When it moves along the cooling circuit due to the pump 15, this liquid enters the heat exchanger 17, the heat from which is removed by Peltier elements 18 attached by its cooling surface to the wall of the heat exchanger 17. This process is quite effective due to the property of the Peltier elements 18 to remove heat from one surface and give it to another. The latter is radiator 19, the heating of which does not lead to heating of the liquid in the heat exchanger, which affects the cooling rate of the magnetic inductor 8. When it moves in the tube of the magnetic inductor 8, the cooling liquid is exposed to a conductive spiral 21, which consists in changing the path of the fluid. Vortices are formed inside the tube, leading to the appearance of a turbulent character in the fluid motion vector, which thinns the boundary layer, increases the fluid path through the inductor 8, which improves its cooling degree. In addition, having at least two points of electrical contact with the metal tube of the magnetic inductor 8, the conductive spiral 21, being connected in parallel with the metal tube, reduces the electrical resistance of the inductor circuit and increases the cross-sectional area of the current lead, which contributes to better cooling of the magnetic inductor under the stimulus. Thermal effects on the stimulation zone are minimized. Since a high-voltage electrical signal is supplied to the magnetic inductor 8 during the discharge, a fluid with dielectric properties, for example polydimethylsiloxane, is selected as the cooling one.

После разряда и закрытия силового тиристора 7 начинается процесс заряда силового конденсатора 5 по алгоритму, представленному выше без останова насоса 15, который продолжает охлаждать магнитный индуктор 8.After discharging and closing the power thyristor 7, the process of charging the power capacitor 5 begins according to the algorithm presented above without stopping the pump 15, which continues to cool the magnetic inductor 8.

Если в процессе работы давление в контуре циркуляции охлаждающей жидкости превысит заданный уровень, датчик давления 20 покажет текущее значение этого параметра, электрический сигнал от датчика давления 20 поступит на третий вход блока управления, который после анализа этой информации заблокирует драйвер 9 и силовой тиристор 7. Подача импульсов прекращается. Охлаждающая жидкость перестанет нагреваться, давление в контуре циркуляции охлаждающей жидкости снизится, что предотвращает неблагоприятное воздействие данного режима на элементы магнитного стимулятора и повышает надежность устройства.If during operation the pressure in the coolant circuit exceeds a predetermined level, the pressure sensor 20 will show the current value of this parameter, the electrical signal from the pressure sensor 20 will be sent to the third input of the control unit, which, after analyzing this information, will block the driver 9 and the power thyristor 7. Supply pulses ceases. The coolant will stop heating, the pressure in the coolant circuit will decrease, which prevents the adverse effect of this mode on the elements of the magnetic stimulator and increases the reliability of the device.

Предлагаемое устройство позволяет минимизировать температурное воздействие магнитного индуктора, нагревающегося во время магнитного стимула, и тем самым повысить информативность исследования, а также повышает надежность магнитного стимулятора.The proposed device allows to minimize the temperature effect of the magnetic inductor heating during the magnetic stimulus, and thereby increase the information content of the study, and also increases the reliability of the magnetic stimulator.

Claims

A device for magnetic stimulation containing a power supply connected through a power transistor to the primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which is connected through a output diode to a power capacitor, to the output of which a voltage divider and power thyristor with a magnetic inductor are connected, a driver is connected to the control input of the power transistor while the current sensor connected to the power transistor is connected by its output to the first input of the driver, the second input of which is connected to the first output control unit, the first input of the latter is connected to the output of the voltage divider, the third input of the driver is connected to the first voltage sensor, the input of which is connected to the power transistor, and the fourth input of the driver is connected to the output of the second voltage sensor, the command device is connected to the second input of the control unit, the second output of which connected to the control input of the power thyristor, and the second voltage sensor is connected to the primary winding of the pulse transformer, heat exchanger, expansion tank, Peltier elements and for at the same time, the pump is connected to the control unit, the magnetic inductor is made of a metal tube and connected to the pump with the possibility of circulating coolant with dielectric properties through the pipe, Peltier elements are connected to the power supply and installed by heating surfaces on the radiator, and cooling surfaces on the heat exchanger wall, forming a coolant circulation circuit with an expansion tank and a tube, characterized in that a pressure sensor and a conductive spiral are introduced into it, while the sensor for The circuit is installed in the coolant circuit between the pump and the heat exchanger, the electrical output of the pressure sensor is connected to the third input of the control unit, and the conductive coil is located inside the metal tube of the magnetic inductor, having at least two points of electrical contact with it.