CN101601608A - 磁感应治疗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁感应治疗机，包括控制系统组件、高频电源组件、电容组件和磁芯组件；所述磁芯组件包括上下相对的上磁极和下磁极以及与所述上磁极、下磁极相连接的磁轭，所述上磁极和下磁极具有一个开口端，所述上磁极和下磁极靠近开口端的位置分别安装有电感线圈；所述电容组件包括第一组电容器和第二组电容器；所述高频电源组件与所述第一组电容器和第二组电容器连接，所述第一组电容器和第二组电容器分别与所述上磁极和下磁极的电感线圈连接，形成LC振荡电路；所述高频电源组件将输入的三相交流电转化为高频交流电，为所述LC振荡电路提供激励电流，在所述磁芯组件的上磁极和下磁极的空间内产生高频交变磁场。

Description

磁感应治疗机

技术领域

本发明涉及肿瘤磁感应治疗领域，尤其是涉及一种用于治疗肿瘤疾病的磁感应治疗机。

背景技术

生物医学研究表明，提高温度能导致蛋白质变性，从而使肿瘤细胞膜和酶受到破坏，同时高温也能够抑制DNA、RNA和蛋白质的合成，使肿瘤细胞增殖受到抑制，或者直接导致肿瘤细胞凋亡和死亡。

现代生物医学证明，不同的温度可能导致细胞的损伤是不一样的，传统热疗的温度(43℃)可能只能够导致部分细胞的凋亡，对大部分肿瘤细胞是不起作用的，但是可能对放射治疗和化学药物治疗有部分增敏作用；消融治疗的温度是大于70℃，肿瘤细胞大部分瞬间坏死；治疗温度放在50℃左右时可以同时导致两个作用，即蛋白质变性和激发机体的主动免疫，是有双重效果的，本专利的磁感应治疗设备是为了达到这一双重效果的。

本专利的磁感应治疗肿瘤疾病的方法是，通过交变磁场发生装置产生交变磁场，采用人工方法向肿瘤组织内部植入磁性材料。植入肿瘤组织内部的磁性材料在体外交变磁场的作用下，磁性材料切割交变磁力线而产生交变电流，也就是涡流，涡流使磁性材料产生热能，从而加热肿瘤组织，并利用这种磁性材料特有的居里点自控温特性，使肿瘤组织升温并保持在所需的治疗温度范围内，进而杀灭肿瘤细胞。

申请日为2003年12月3日，授权公告号为CN1263432C的中国专利文献，该专利文献中公开了一种肿瘤磁热疗治疗仪，该肿瘤磁热疗治疗仪包括中央操作控制器、交变磁场发生装置、电磁感应线圈、治疗床、水冷却装置、影像监测器、温度测控装置、辅助设备、打印机、操作台和停电保护装置。

上述肿瘤磁热疗治疗仪通过交变磁场发生装置产生频率为10-1000kHz的交变电流，并通过与交变磁场发生装置相连的电磁感应线圈产生磁场强度为1-200kA/m的交变磁场，通过医疗床将肿瘤病人运送至电磁感应线圈的内部，电磁感应线圈内部的交变磁场与植入人体肿瘤组织内部的磁性材料相互作用产生磁滞生热效应，使肿瘤组织达到40°～45°，杀灭肿瘤细胞。通过中央控制器控制温度数据和电磁感应线圈的磁场频率和强度，显示各装置的工作状态以及提供各种故障报警。

上述肿瘤磁热疗治疗仪通过交变磁场发生装置以及与交变磁场发生装置相连接的电磁感应线圈产生交变磁场。为了使肿瘤组织的温度达到治疗温度，需要使植入肿瘤组织内部的磁性材料在交变磁场的作用下产生足够的热能，因而要求交变磁场的磁感应强度达到一定值。

由于上述肿瘤磁热疗治疗仪仅仅通过一个电磁感应线圈产生交变磁场，电磁感应线圈产生的磁场是发散的，有效磁场为电磁感应线圈内部的磁场，因此为了使电磁感应线圈内部达到较高的磁感应强度，势必要求交变磁场发生装置提供很高的交变电压或电流，因此该肿瘤磁热疗治疗仪需要很高的工作电压，因而对交变磁场发生装置具有耐高压的要求，并且，该肿瘤磁热疗仪在高电压或高电流的工作环境下容易造成元器件的损坏，设备的安全性较差。

此外，由电磁感应线圈生成的磁场中的磁力线分布不均匀，在治疗区域内磁感应强度不均匀，因而治疗效果较差。

本发明提供的磁感应治疗机包括控制系统组件、高频电源组件、电容组件和磁芯组件；

所述磁芯组件包括上下相对的上磁极和下磁极以及与所述上磁极、下磁极相连接的磁轭，所述上磁极和下磁极具有一个开口端，所述上磁极和下磁极靠近开口端的位置分别安装有电感线圈；

所述电容组件包括第一组电容器和第二组电容器；

所述高频电源组件的输入端与三相交流电源连接，所述高频电源单元的输出端与所述第一组电容器和第二组电容器连接，所述第一组电容器与所述上磁极的电感线圈连接，形成第一LC振荡电路，所述第二组电容器与所述下磁极的电感线圈连接，形成第二LC振荡电路；所述高频电源组件将输入的三相交流电转化为高频交流电，为所述第一LC振荡电路和第二LC振荡电路提供0～100A的激励电流，在所述磁芯组件的上磁极和下磁极的开口端内空间中产生频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs的高频交变磁场，植入患者肿瘤内的磁性材料在高频交变磁场的作用下，发热升温，杀灭肿瘤。

优选地，所述第一组电容器包括串连的第一子组电容器和第二子组电容器；所述第一子组电容器包括至少两个并联的电容器，所述第二子组电容器包括至少两个并联的电容器；所述第二组电容器包括串连的第三子组电容器和第四子组电容器；所述第三子组电容器包括至少两个并联的电容器，所述第四子组电容器包括至少两个并联的电容器。

优选地，所述每个电容器的额定电压为3500V，额定电流为100A，容量为0.05μF。

优选地，每个所述电容器内具有冷却液管道；所述磁芯组件的内部具有冷却液管道。

优选地，该磁感应治疗机还包括冷却装置；所述冷却装置包括冷液机和导流管，该冷液机通过所述导流管与所述电容器内部的冷却液管道及所述磁芯组件内部的冷却液管道连接，形成冷却液流通回路。

优选地，所述磁芯组件为竖直放置的C型磁芯，所述上磁极为该C型磁芯的开口端的上部，所述下磁极为该C型磁芯的开口端的下部。

优选地，所述上磁极能够相对于所述下磁极在垂直方向上运动。

优选地，所述上磁极和下磁极的开口端形成的治疗空间的高度为260mm～560mm；所述上磁极和下磁极的横截面形成的治疗区域为150mm×150mm。

优选地，还包括有与该磁感应治疗机配套的医疗床，该医疗床能够在上下、左右和前后三个方向上做直线运动，该医疗床能够行进至所述磁芯组件的开口端内部。

优选地，该磁感应治疗机产生的高频交变磁场作用于引入病人肿瘤部位的磁性材料，将肿瘤组织加热到46～55℃，杀灭肿瘤细胞。

与现有技术相比，该磁感应治疗机包括控制系统组件、高频电源组件、电容组件和磁芯组件；所述磁芯组件具有上下相对的上磁极和下磁极以及与所述上磁极、下磁极相连接的磁轭，所述上磁极和下磁极分别安装有电感线圈。

所述高频电源组件将输入的三相交流电转化为高频交流电，为所述LC振荡电路提供激励电流，在所述磁芯组件的上磁极和下磁极的空间内产生频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs的高频交变磁场。通过动物试验证明，植入患者肿瘤内的磁性材料，在频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs的高频交变磁场作用下，能够迅速升温，并使肿瘤组织达到治疗温度，杀灭肿瘤细胞，具有更好的肿瘤治疗的效果。

并且，由于LC振荡电路振荡产生的磁场通过所述磁芯组件形成磁通回路，将磁力线集中在所述磁芯组件的上磁极和下磁极之间的开口端处，因而提供同样的交变电压能够产生更大的磁感应强度，进而，与现有技术相比，当需要达到肿瘤治疗的磁感应强度时，所述高频电源组件输出的电压较小，整个设备工作电压或电流较小，因而，该磁感应治疗机能够工作在较低的电压或电流环境下，设备安全性好。而且，能够使磁场在磁芯组件的开口端内较均匀的分布，具有更好的治疗效果。

此外，在本发明的优选实施例中，所述磁芯组件的上磁极能够相对于所述下磁极上下运动，能够调节磁芯组件的开口端的开口大小，减小开口大小，可以减少能量损耗。另外，冷却装置能够为所述电容组件和磁芯组件提供冷却液，散热效果好，工作可靠性高。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的磁感应治疗机的系统框图；

图2为本发明实施例中提供的磁感应治疗机的简化结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的电容组件的主视图；

图4为图3中电容组件的左视图；

图5为本发明实施例中提供的磁芯组件的结构示意图。

附图标记如下：

1控制系统组件        2高频电源组件        3电容组件

4磁芯组件            5冷却装置            6医疗床

31第一组电容器       32第二组电容器       33冷却液管道

311第一子组电容器    312第二子组电容器

321第三子组电容器    322第四子组电容器

41上磁极             42下磁极             43磁轭    44电机

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参考图1和图2，图1为本发明实施例中提供的磁感应治疗机的系统框图；图2为本发明实施例中提供的磁感应治疗机的简化结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例中提供的磁感应治疗机包括，控制系统组件1、高频电源组件2、电容组件3、磁芯组件4、冷却装置5和医疗床6。

磁芯组件4包括上下相对的上磁极41和下磁极42以及与上磁极41、下磁极42相连接的磁轭43，上磁极41和下磁极42具有一个开口端，在上磁极41和下磁极42靠近开口端的位置分别安装有电感线圈(在图中未示出)。

电容组件3包括第一组电容器31和第二组电容器32。

高频电源组件2的输入端与三相交流电源连接，高频电源组件2的输出端与第一组电容器31和第二组电容器32连接，第一组电容器31与上磁极41的电感线圈连接，形成第一LC振荡电路，第二组电容器32与下磁极42的电感线圈连接，形成第二LC振荡电路。

高频电源组件2将输入的三相交流电转化为高频交流电，为电容组件3和磁芯组件4构成的LC振荡电路提供激励电流，在磁芯组件4的上磁极41和下磁极42的开口端的空间内产生高频交变磁场，为治疗肿瘤疾病提供高频交变磁场。

从上述内容可知，磁芯组件4将LC振荡电路产生的高频交变磁场形成闭合的磁通回路，将磁力线聚集在上磁极41和下磁极42之间的开口端内，因而高频电源组件2提供同样的交变电压或电流能够产生更大的磁感应强度，进而当需要达到肿瘤治疗的磁感应强度时，高频电源组件2输出的电压或电流较小，整个磁感应治疗机工作电压或电流较小，因而，该磁感应治疗机能够工作在较低的电压或电流环境下，设备安全性好。并且，能够使磁场在磁芯组件4的开口端内较均匀的分布，具有更好的治疗效果。

在本实施例中，高频电源组件2包括滤波器、整流器、直流斩波器、逆变器和高频变压器。高频电源组件2输入380V、频率为50Hz的三相交流电，通过滤波器进行抗干扰滤波后，通过整流器将交流电整流为直流电，通过直流斩波器控制直流电的幅值，改变直流电的输出，实现功率调节。再经过开关模块组成的逆变器转换为高频交流电，输出的电流为0～100A。

通过控制逆变器可以改变高频交流电的频率，频率的变化范围为50kHz～150kHz。逆变后的高频交流电输入高频变压器进行降压升流，高频变压器的输出的高频电流便为激励电流，为电容组件3和磁芯组件4组成的LC振荡电路提供激励电流，使其持续振荡，产生频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs交变磁场。

通过动物试验证明，植入患者肿瘤内的磁性材料，在频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs的高频交变磁场作用下，能够迅速升温，并使肿瘤组织达到治疗温度，杀灭肿瘤细胞，具有更好的肿瘤治疗的效果。

当然，也可以采用其他方式生成高频交流电，为LC振荡电路提供激励电流，在此不再一一赘述。

参考图3和图4，图3为本发明实施例中提供的电容组件的主视图；图4为图3中电容组件的左视图。

进一步地，如图3和图4所示，电容组件3包括第一组电容器31和第二组电容器32；第一组电容器31包括串连的第一子组电容器311和第二子组电容器312，第一子组电容器311包括至少两个并联的电容器，同样，第二子组电容器312包括至少两个并联的电容器。第二组电容器32包括串连的第三子组电容器321和第四子组电容器322，第三子组电容器321包括至少两个并联的电容器，同样，第四子组电容器322包括至少两个并联的电容器。根据实际需要，在本实施例中，第一子组电容器311、第二子组电容器312、第三子组电容器321和第四子组电容器322均并联了四个电容器。

其中，第一子组电容器311和第二子组电容器312可以通过铜排串连(图中未示出)，同样，第三子组电容器321和第四子组电容器322可以通过铜排串连，每子组电容器中并联的四个电容器通过铜排端子并联，单只电容器选用额定电压为3500V，额定电流为100A(120kHz)、容量为0.05μF的电容器，这样第一组电容器311和第二组电容器312分别能够承受12000V、400A的电压和电流，电容组件3可以承受很大的电压和电流，因而整个设备的安全性好。

参考图5，图5为本发明实施例中提供的磁芯组件的结构示意图。

进一步地，如图5所示，磁芯组件4包括竖直放置的C型磁芯，C型磁芯的开口端的上部为上磁极41，C型磁芯的开口端的下部为下磁极42，上磁极41和下磁极42通过磁轭43相连，在上磁极41和下磁极42上分别安装有电感线圈，上磁极41可相对下磁极42做上下直线运动。在本实施例中，下磁极42是固定不动的，可通过电机44带动上磁极41相对于下磁极42在一定范围内做升降运动，从而可以改变磁芯组件4的开口端的开口大小，减小磁芯组件4开口端的开口大小，上磁极41和下磁极42的开口端形成的治疗空间的高度为260mm～560mm，可以更具患者的身体特征及治疗时需求的磁感应强度调整治疗空间的大小，进而获得最好的治疗效果。

当然，也可以采用其他机电方法实现上磁极41上下直线运动，在此不再给出实施例。

另外，冷却装置5包括冷液机和导流管。电容组件3中的每个电容器内部都具有冷却液管路33(图3所示)，磁芯组件4的上磁极41和下磁极42的内部也具有冷却液管路，通过导流管将冷液机与电容器内部的冷却液管路与磁芯组件4内部的冷却液管路连接，形成冷却液循环回路，用于冷却电容组件3和磁芯组件4，使得电容组件3和磁芯组件4具有更高的散热能力，保证设备的安全性。

医疗床6包括底座、固定构架、升降构架和床板以及前后、左右和上下三个方向的运动机构。安装时，医疗床6的长度方向与磁芯组件4的竖直面垂直，能够实现三个方向的运动，可以通过伺服电机带动齿轮及滚珠丝杠转动带动升降构架沿竖直方向的导轨上下运动。同理，可实现医疗床在前后和左右方向上的运动(上述医疗床结构未作图示)，通过控制医疗床的运动，可以控制医疗床的床板运行至磁芯组件4的开口端内部，进而医疗床6可以实现运送病人至磁感应治疗机的治疗区域内，接受治疗。

在上述实施例中，控制系统组件1包括可编程控制器PLC。控制系统组件1能够实现对医疗床6的定位控制，能够实现对磁芯组件4的上磁极41的升降运动控制，控制冷液机的通断电、启动停止，以及对高频电源组件2的逆变电源的启停控制。另外，控制系统组件1能够监测磁芯组件4的温度、磁感应治疗机产生的磁感应强度、电容组件3的电压、逆变电源故障、逆变电源输出电流及电压、冷却液的进出液体流量等参数，这些参数监测均使用相应的传感器。

上述控制参数可以通过监视器显示，可以通过控制台上的操控按钮控制磁感应治疗机的运行，通过报警指示器提供灯光和声音报警。

另外，图2所示的为本发明实施例中提供的磁感应治疗机的简化结构示意图，在实际应用中，可以在图2中所示的构件外部安装一个设计美观的外壳，可以保护该磁感应治疗机的各个元器件，并且使得整机更加美观，在本实施例中并没有给出图示。

下面具体说明本实施例中提供的磁感应治疗机的工作原理及过程：

高频电源组件2输入380V三相交流电，通过滤波器抗干扰滤波后，通过整流器将交流电整流为直流电，通过斩波器控制直流电的幅值，改变直流电的输出，实现功率调节。再经过开关模块组成的逆变器转换为高频交流电，为第一组电容器31和上磁极的电感线圈组成的第一LC振荡电路，以及第二组电容器32和下磁极的电感线圈组成的第二LC振荡电路提供交变的激励电流。通过控制系统组件1控制逆变器可以改变高频交流电的频率，该频率的变化范围为50kHz～150kHz。将高频电流输入高频变压器进行降压升流，激励第一LC振荡电路和第二LC振荡电路持续振荡，并产生强大的高频交变磁场。

在病人肿瘤组织内植入镍铜合金制成的热籽，将病人平放在医疗床6的床板上，通过控制系统组件1控制医疗床6运动，将病人运送至磁芯组件4的开口端内部的治疗区域内，使得植入热籽的肿瘤组织位于治疗区域内，接受高频交变磁场的作用。

热籽在高频交变磁场的作用下迅速升温，当热籽达到自身的居里点温度时，热籽的温度保持在固定的居里点温度值范围内，热籽加热肿瘤组织，使得肿瘤组织的温度达到46°～55°的治疗温度，从而杀灭肿瘤细胞，并且对其他正常组织没有伤害。

综上可知，在本实施例中提供的磁感应治疗机，由于LC振荡电路振荡产生的磁场通过所述磁芯组件4形成磁通回路，将磁力线集中在磁芯组件4的上磁极41和下磁极42之间的开口端处，因而提供同样的交变电压或电流能够产生更大的磁感应强度，进而，当需要达到肿瘤治疗的磁感应强度时，高频电源组2件输出的电压或电流较小，整个设备工作电压或电流较小。因而，该磁感应治疗机能够工作在较低的电压或电流环境下，设备安全性好。并且，能够使磁场在磁芯组件4的开口端内较均匀的分布，具有更好的治疗效果。

此外，在本发明的优选实施例中，磁芯组件4的上磁极41能够相对于下磁极42上下运动，能够调节磁芯组件4的开口端的开口大小，可以通过调整治疗空间的大小获得最佳的治疗效果。另外，冷却装置5能够为磁芯组件4和电容组件3提供冷却液，散热效果好，工作可靠性高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁感应治疗机，其特征在于，该磁感应治疗机包括控制系统组件、高频电源组件、电容组件和磁芯组件；

所述磁芯组件包括上下相对的上磁极和下磁极以及与所述上磁极、下磁极相连接的磁轭，所述上磁极和下磁极具有一个开口端，所述上磁极和下磁极靠近开口端的位置分别安装有电感线圈；

所述电容组件包括第一组电容器和第二组电容器；

所述高频电源组件的输入端与三相交流电源连接，所述高频电源单元的输出端与所述第一组电容器和第二组电容器连接，所述第一组电容器与所述上磁极的电感线圈连接，形成第一LC振荡电路，所述第二组电容器与所述下磁极的电感线圈连接，形成第二LC振荡电路；所述高频电源组件将输入的三相交流电转化为高频交流电，为所述第一LC振荡电路和第二LC振荡电路提供0～100A的激励电流，在所述磁芯组件的上磁极和下磁极的开口端内空间中产生频率为90～120kHz、磁感应强度为50～180Gs的高频交变磁场，植入患者肿瘤内的磁性材料在高频交变磁场的作用下，发热升温，杀灭肿瘤。

2.根据权利要求1所述的磁感应治疗机，其特征在于，所述第一组电容器包括串连的第一子组电容器和第二子组电容器；所述第一子组电容器包括至少两个并联的电容器，所述第二子组电容器包括至少两个并联的电容器；所述第二组电容器包括串连的第三子组电容器和第四子组电容器；所述第三子组电容器包括至少两个并联的电容器，所述第四子组电容器包括至少两个并联的电容器。

3.根据权利要求2所述的磁感应治疗机，其特征在于，所述每个电容器的额定电压为3500V，额定电流为100A，容量为0.05μF。

4.根据权利要求1-3之任一所述的磁感应治疗机，其特征在于，每个所述电容器内具有冷却液管道；所述磁芯组件的内部具有冷却液管道。

5.根据权利要求4所述的磁感应治疗机，其特征在于，该磁感应治疗机还包括冷却装置；所述冷却装置包括冷液机和导流管，该冷液机通过所述导流管与所述电容器内部的冷却液管道及所述磁芯组件内部的冷却液管道连接，形成冷却液流通回路。

6.根据权利要求1、2、3或5之任一所述的磁感应治疗机，其特征在于，所述磁芯组件为竖直放置的C型磁芯，所述上磁极为该C型磁芯的开口端的上部，所述下磁极为该C型磁芯的开口端的下部。

7.根据权利要求6所述的磁感应治疗机，其特征在于，所述上磁极能够相对于所述下磁极在垂直方向上运动。

8.根据权利要求7所述的磁感应治疗机，其特征在于，所述上磁极和下磁极的开口端形成的治疗空间的高度为260mm～560mm；所述上磁极和下磁极的横截面形成的治疗区域为150mm×150mm。

9.根据权利要求1、2、3、5、7或8之任一所述的磁感应治疗机，其特征在于，还包括有与该磁感应治疗机配套的医疗床，该医疗床能够在上下、左右和前后三个方向上做直线运动，该医疗床能够行进至所述磁芯组件的开口端内部。

10.根据权利要求9所述的磁感应治疗机，其特征在于，该磁感应治疗机产生的高频交变磁场作用于引入病人肿瘤部位的磁性材料，将肿瘤组织加热到46～55℃，杀灭肿瘤细胞。

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