CN1037279A - 磁疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于医学及兽医学。

这种磁疗设备包括可控的电流脉冲发生器(1)、 储能器(2)及使储能器放电的电路(3)，该放电电路(3) 本身又包括可控的转换元件(5)以及能够产生治疗用 脉冲磁场的感应器(4)；该设备同时还包括控制感应 器磁场脉宽的部件(7)和磁场脉冲幅度调节器(10)。 根据本发明，在储能器放电电路(3)中，接有调节感应 器磁场脉冲前沿斜率用的部件(6)。

该设备可特别适用于减轻剧疼综合症，幻觉疼、 支气管哮喘发作；也可用于治疗大型有角牲畜的乳腺 炎。

Description

本发明属于医学领域，更确切地说涉及一种磁疗设备。

本发明能够卓有成效地应用于医学领域中，以便治疗人体由于剧烈的疼痛综合症所伴生的各种疾病，如神经根炎、软骨症、关节病、神经丛炎，用于手术后阶段以使剧烈的疼痛综合症减轻;以及用于兽医学以治疗动物，例如治疗大型有角牲畜的乳腺炎，用于化学及生物学。

众所周知，剧烈的疼痛综合症可能导致休克，因而缩短使剧烈疼痛综合症减轻的时间，就是一个尖锐而急待解决的问题。

已知一种磁疗设备，它包括串联在一起的电流脉冲发生器、储能器及使储能器放电的电路，此放电电路本身又包括可控转换元件以及能够产生治疗用脉冲磁场的感应器。除此而外，该设备还包括控制此感应器磁场的脉冲宽度用的部件，其输出端接在转换元件的控制输入端（参见苏联专利公开A.1321426）。

已知的这种磁疗设备，可以用在神经根炎、神经丛炎以及其它疾病的镇疼，而且还可以用于控制病人器官中X光反差药的位移。在使用这种已知的磁疗设备时，医生要对感应器选择最适合于病人的治疗用的磁场脉冲幅度和宽度以及磁场对病人的作用次数。在这种情况下，选择磁脉冲最佳参数所必须的时间，一般至少要3-7分钟。在进行一轮磁疗的过程中，由于该设备部件特性的变化，例如由于部件的发热，磁场脉冲的幅度有可能突变，其中有的可能超出允许值。

此外还有一种已知的磁疗设备，它包括串联在一起的可控电流脉冲发生器、储能器及使储能器放电的电路，此电路又包括可控的转换元件以及能够产生治疗用脉冲磁场的感应器、该设备同时还包括控制感应器的磁场脉冲宽度的部件（该输出端接在转换元件的控制输入端）及磁场脉冲幅度调节器（其输出端接在脉冲发生器的控制输入端）。（参见EP，B，0048451）。这种设备中的幅度调节器能够保证对磁场脉冲的峰值加以限定。但是在使用这种已有设备治疗病人时，是通过连续不断变换脉冲的幅度值及脉宽值来选择最佳磁脉冲参数的，这就要求花大量的时间而且并不在所有情况下总是有效，特别是采用这种已有设备来减轻剧疼综合症、幻觉疼、支气管哮喘发作等的症状时，选择最佳参数的工作就变得很复杂。

本发明的任务就是要完善磁疗设备，使其包括有选择治疗磁脉冲参数及波形的手段，保证治疗磁脉冲能够在尽可能短的期限内就使实际病人的剧疼综合症、幻觉疼及支气管哮喘发作减轻。

本发明的实质在于，该磁疗设备包括有串联在一起的可控电流脉冲发生器、储能器及使储能器放电的电路，此电路又包括可控的转换元件以及能够产生治疗用脉冲磁场的感应器;该磁疗设备同时还包括其输出端接在转换元件控制输入端的感应器磁场脉宽控制部件，以及输出端接在脉冲发生器控制输入端的磁场脉冲幅度调节器，按照本发明，在储能器放电电路中还接有调节感应器磁脉冲前沿斜率用的部件。

可以将脉冲前沿斜率调节部件接在储能器输出端与转换元件的输入端之间，并且将其作成至少包括两个LC-迴路及一个多位转换开关的形式，LC-迴路的一些公共端接在一起，多位开关的这些固定接点则与相应LC-迴路的另一端相联。

在感应器为多匝电感线圈的情况下，可以从结构上将脉冲前沿斜率调节部件与此电感线圈合并在一起，为此应对线圈的绕组沿导线长度配备许多抽头，并且经过多位开关将绕圈接在转换元件的输出端，而多位开关的固定接点中的每一个都同对应的抽头相连。

为了保证磁疗设备中当脉冲前沿的斜率改变时而脉冲的幅度固定不变，该设备中的脉冲幅度调节器还包含一个比较电路，比较电路的第一个输入端接在磁场脉冲幅度发送器的输出端，其第二个输入端接在磁场脉冲幅度调节值控制器的输出端，而且其输出端与调节器的输出端相联;在脉冲幅度调节器中另外还接入一个存储部件，接在磁场脉冲幅度发送器的输出端和比较电路的第一个输入端之间;并且另外还接入第二个比较电路，其谝桓鍪淙攵送谝桓霰冉系缏返氖涑龆讼嗔涞诙鍪涑龆嗽蚓盅蛊饔氪⒛芷鞯氖涑龆讼嘟樱移涫涑龆私釉诼龀宸鹊鹘谄鞯氖涑龆恕?

根据本发明制做的磁疗设备，通过对于治疗磁脉冲前沿上升速度的最佳值进行选择，就能在开始起作用的前三分钟之内使剧疼综合症、幻觉疼及支气管哮喘的发作减轻。使用本发明所述的设备，在中断磁疗之后的6～12小时之内，仍能保证维持镇疼效果。

随后本发明将通过具体的实施例及附图加以说明，其中

图1表示本发明磁疗设备的框图;

图2表示该磁疗设备实施方案的框图，其中的感应器和调节脉冲前沿斜率用的部件从结构上是联合在一起的;

图3表示调节脉冲前沿斜率用的部件的电原理图;

图4表示从总体的角度与调节斜率用部件结合在一起的感应器纵断面;

图5为图4中的Ⅴ-Ⅴ截面图;

图6表示电流脉冲发生器及储能器的电原理图;

图7表示脉冲幅度调节器的框图;

图8表示感应器磁场强度H随时间（t）的变化关系，其中的纵座标为磁场强度H（单位为千安培/米），横座标为时间t值（单位为秒）。

图1中所示的磁疗设备，包括串联在一起的可控电源脉冲发生器1、储能器2及使储能器2放电的电路3。而储能器放电电路3又包括感应器4和调节该感应器磁场脉冲前沿斜率用的部件6，此调节脉冲前沿斜率部件6经过可控转换元件5接在感应器4的输入端，其本身的输入端则接在储能器2的输出端。上述磁疗设备同时还包括一个磁场脉宽控制部件7，其输出端经过功率放大器8接在转换元件5的控制输入端和直接接在磁场脉冲幅度调节器10的输入端9;此外该幅度调节器10的输入端11接在感应器4的磁场发送器12的输出端，其输入端13接在储能器2的输出端，而其输出端则经过功率放大器14接在电流脉冲发生器1的控制输入端。该磁场脉宽调节部件7包括一个具有可变换脉冲频率及脉宽的脉冲发生器15，其输入端16接在脉冲频率调节值控制器17上，输入端18接在脉宽调节值控制器19上，输入端20接在脉冲个数调节值控制器21上，而且其控制输入端又与脉冲幅度调节器部件10本身的输出端相联。

在图2中给出了该磁疗设备实施例的框图，其与图1的区别在于，其中的感应器22是和调节脉冲前沿斜率部件做在一起的。在这种情况下的放电电路3中是不存在单独的调节斜率部件的，而且该放电电路所包括的感应器22，其本身的输入端就是经过可控的转换元件5直接接在储能器2输出端的。

在此磁疗设备是按照图1制作的情况下，调节脉冲前沿斜率用的部件6可以具有如图3表示的电路图。在该实施例中它是由并联在一起的四个LC-迴路23，24，25，26组成的，一般情况下所具有的L及C值各不相同，这些LC-迴路的输入端连在一起，并且接在储能器2的输出端，而各输出端分别同多位转换开关27的各固定接点相联，多位开关27可动的公共接点则接在可控转换器5的输入端。

在图3中所举的调节斜率部件6的实施例是利用并联的LC-电路构成的，但是也可以利用串联的LC-迴路，或者同时采用串并联的LC-迴路来完成，只要能够在所要求的范围内调节部件6的L及C的等效值，以取得相同的效果都可以。

作为感应器4，可以利用多匝电感线圈以便保证能在感应器的工作面上提供足够均匀的、磁场强度为2000千安培/米数量级的脉冲磁场。

在图4及5中给出了制作感应器22的实施例，其中在结构上是将感应器本身与调节脉冲斜率部件制作在一起。

感应器22包括一个由介电材料制做的中空的圆柱形机壳28，装有可拆卸的盖29。在机壳28的空腔中，与其同轴地布置有螺旋缠绕的多匝条状电感线圈30，并沿导线长度有多个（在所叙述的方案中为六个）抽头31。抽头31中的每一个都同多位接触片式开关33中对应的固定接点32实行电气连接，可动的公共接点34则潭ㄔ诖τ诨?8中的中心轴35上，以便有可能绕轴旋转。多位开关33被上盖36封住，上盖36的外表面上有手把37与突出在上盖36之外的中心轴35的一端固定在一起，用来将带有公共接点34的中心轴35转动到予定的角度。公共接点34与馈线38连在一起，而线圈30绕组的端点之一（在现有情况下是其内端）与馈线39相连。馈电线38和39则伸出机壳28范围以外。

在图6中给出了带有储能器2的电流脉冲发生器1的电原理图。电流脉冲发生器1包括有变压器40，串联在变压器40初级绕组电路中的可控硅开关41，并且该可控硅开关41还用作脉冲发生器1的控制输入端的受控制输入而与功率放大器14联在一起，以及二极管整流电桥42，电桥42的两个输入端接在变压器40的次级线图上。整流电桥42的输出端串联有限流用的扼流圈43以及由构成充电回路的电容器44制成的储能器2，当此设备工作时，沿此充电回路周期性地有充电电流流过。电流器44可以在自身电感很小的脉冲电容器的基础上制成。在本实施例中，转换元件5就是三端双方可控硅开关。

作为磁场脉冲发送器12，用的是霍尔晶体变换器。

作为功率放大器8和14，可以利用组合晶体三极管制作的射极跟随器。

作为脉冲发生器15，例如可以利用在微电路上制成的众所周知的低频脉冲发生器，其中的脉冲频率和脉宽的改变，是通过根据脉宽及脉冲频率调节值控制器19及17提供的信号来改变确定LC-迴路频率的参数进行的，而作为调节值控制器19及17，利用的是多位转换开关。

脉冲个数调节值控制器21，就是十进制的多位转换开关，此处在脉冲发生器15的电路中还接有脉冲计数器和数字比较器。而且十进制多位开关的输出端要与数字比较器的一组输入端相连，而脉冲计数器的输出端要与同一个数字比较器的第二组输入端相连（图中未表示）。

图7中给出了磁场脉冲幅度调节器10的框图，它包括存储部件45和比较电路46，存储部件45的一个输入端接在部件10的输入端11，而第二个输入端接在部件10的输入端9;比较电路46的第一个输入端则接在存储部件45的输出端，而其第二个输入端则经过控制开关47同磁场脉冲幅度调节值控制器48的输出端相联结;加法器49的第一个输入端接在比较电路46输出端而第二个输入端直接接在磁场脉冲幅度调节值控制器48输出端，比较电路50的第一个输入端接在加法器49输出端而第二个输入端经过分压器51接在部件10的输入端13，而且比较电路50的输出端也就是整个磁场脉冲幅度调节器10的输出端;用换向开关47控制的电路52，其输入端接在部件10的输入端9，而输出端则接在换向器47的控制输入端。部件45，46，49，50是采用运算放大器完成的。脉冲幅度调节值控制器48则是利用可变电阻完成的分压器。

换向控制电路52可以采用RS-触发器。

本磁疗设备的工作方式如下。

在将磁疗设备接通电源之前，先要根据医生的经验，借助脉冲频率、脉宽和脉冲个数调节值控制器17，19和21（图1）以及相应的脉冲幅度调节器10中的磁场脉冲幅度调节值控制器48（图7），并且借助多位开关27（图3），确定对于患有某种病理的大多数病人来说为最有效的磁疗设备工作状态，即给定磁场脉冲的频率、脉宽、脉冲幅度、脉冲前沿的斜率以及一次治疗的脉冲个数。然后将感应器4（图17与固定在园柱形感应器底座上朝向作用目标的磁场脉冲幅度发送器12一起，放在打算治疗作用的区域，以使感应器4的工作表面（即电感线圈的端面）能同病体接触或直接靠近它。在由电网向磁疗设备的输入端供电时，储能器2的电容器44（图6）开始充电，因为在起始状态时可控硅开关41是开着的，而且充电的电流是沿着变压器40的初级线圈流过的。在这种情况下变压器40的次级线圈中将出现交变电压，随后在二极管电桥42中变换为直流电压。扼流圈43用来对充电电流进行限流。有关储能器2中电压大小的信息将从其输出端进入脉冲幅度调节器10的输入端13（图1）。当储能器2中的电压大小达到了足以获得幅度调节值控制器48（图7）给定的磁场脉冲幅度时，调节器10便产生出使可控硅开关41关闭的信号（图6），其结果是使储能器中止充电。与此同时，由调节器10（图1）的输出磁送入脉冲发生器15的输入端，将有一个能使脉宽控制部件7给出脉冲送入转换器5的控制输入端的信号。转换器5将放电电路3接在储能器2的输出端，其结果是使储能器2向包括调节斜率部件6在内的放电电路3发生放电，并且利用调节斜率部件6将LC-迴路23～26之一（例如LC-迴路23）通过多位开关27（图3）接在放电电路3中。在调节斜率部件6中对LC-迴路23～26进行转换，可以导致放电电路3（图1）的电阻、电感和电容等效值R₀、L₀和C₀的改变（而感应器4的磁场脉冲参数就是由它们决定的），其中包括用以确定脉冲前沿斜率的磁场脉冲前沿上升时间Tf的改变。

在图8中给出了调节斜率部件6中（图3）LC-迴路23～26的各种不同联结时，感应器所发出4（图1）的磁场脉冲的各种波形。

曲线“a”表示经过多位开关27（图3）将LC-迴路23接在转换元件5（图1）时的脉冲波形;曲线“b”为LC-迴路24、“c”为LC-迴路25、“d”为LC-迴路26经过多位开关27接在转换元件5时的脉冲波形。

因为脉冲前沿的斜率是由磁场脉冲幅度与脉冲前沿的上升时间Tf之比决定的，所以Tf的改变将会导致磁场脉冲前沿斜率的变化，从而就能实现对磁场脉冲前沿斜率的调节。

脉冲幅度调节器10（图7）的工作方式如下。

在接通磁疗设备后，直到储能器放出第一个放电脉冲並将来自磁场发送器12（图1）有关实际磁场幅度大小的信号写入存储部件45中为止，送进比较电路46（图7）第一个输入端的是零信号。而比较电路46第二个输入端的信号同样也等于零，这是由于来自磁场脉冲幅度调节值控制器48的信号不会通过可控换向开关47的缘故，因为后者是根据来自控制电路52的信号关闭了的。结果就使比较电路46形成一个零信号，送入加法器49的一个输入端。而送入加法器49第二个输入端的是来自磁场脉冲幅度调节值控制器48的信号。由加法器49输出的是与幅度调节值控制器48输出信号相等的信号，被送进了比较电路50，並在其中与来自储能器2（图2）由输入端13送入且经过分压器51分压后带有电压大小信息的信号进行比较。

当送入比较电路50的两个输入端的信号值相等时（图7），在其输出端将形成一个信号，经过功率放大器14（图1）放大后将可控硅开关（图6）断开，並使储电器2中的电容器44中止充电。

与此同时，由脉宽控制部件7（图1）的输出端到脉冲幅度调节部件10的输入端9将通过一个信号，随后进入存储部件45（图7）的输入端以驱使该存储部件45进入准备接收来自脉冲幅度发送器12（图1）送来脉冲的状态，另外该信号又送入控制电路52（图7）以便在其输出端形成一个根据可控输入使换向开关47打开的信号。在这种情况下，从收到第一个脉冲开始，到产生由部件7的调节值控制器21（图1）确定的脉冲个数后驱使设备各部件进入起始状态止，换向开关47将一直处在打开状态。在储能器2放电时（脉冲作用时间），带有感应器4磁场脉冲实际幅值数值的信息，将从幅度发送器12（图1）送到存储部件45（图7）中。

因此在产生出第一个脉冲之后，送给比较电路46（图7）两个输入端的将有来自存储部件45的有关磁场脉冲实际幅度值的信号，以及经过打开的换向开关47而来自磁场脉冲幅度调节值控制器48的有关给定幅度值的信号。在比较电路46中将对给定的及实际的磁场脉冲幅度值进行比较，並且产生出失调信号。这个失调信号将进入加法器49的第一个输入端，並根据其符号在加法器49中使来自幅度调节值控制器48並送进加法器49第二个输入端的信号大小发生改变（增大或减少），並从加法器49的输入端向比较电路50的第一个输入端提供一个信号。就其实质来说，这个信号也就是考虑了对放电电路3（图1）中、（尤其是当部件6中（图3）的L-C迴路23-26换档时）产生的干扰进行了校正后的给定磁场脉冲幅度信号。这样一来，感应器4的磁场脉冲幅度就可以保持不变。举例来说，如果实际的磁场脉冲幅度大于给定值，那么在比较电路50输入端的信号电平将小于脉冲幅度调节值控制器48的电平。因此从分压器51进入比较电路50第二个输入端的信号，将与储能器2（图1）上为较小电压时第一个输入端的信号相等。由于储能器2上的电压较小，故当储能器2经过放电电路3放电时，磁场脉冲幅度将减小，即变成与给定值相等。

随后本设备的工作周期将重复进行。在该磁疗设备产生的磁场脉冲个数等于脉冲个数调节值控制器21给定的个数之后，本设备将停止工作，並且恢复到起始状态。对储能器2充电电路参数的选择，应使其工作在最高频率时储能器2能够充电到最高电压。

图2表示的磁疗设备，其工作方式与上述类似。其差别在于，磁脉冲前沿的斜率将ü谋涞绺衅?2本身的电感来调节。改变感应器22的参数及在调节斜率部件6中（图1）作电路转换，可以引起放电电路3参数的变化，从而影响到磁场脉冲的幅度。不过，这种变化将被磁场脉冲发送器12记录下来，並由磁场幅度调节器10对这种变化进行补偿，以便维持磁场脉冲幅度值与其给定值Hm相等。

按照本发明所述的磁疗设备，能够保证在感应器4的工作表面上产生的脉冲中，其脉宽为10^-2～10^-6秒，脉冲幅度为500～2000千安培/米，跟踪频率为0.25～2周。

所推荐的这种磁疗设备的优点，在于能够对治疗过程作动态控制。在对病人作用的过程中，通过调节磁脉冲前沿的斜率，就可以根据每个组织的不同的敏感度来选择上述参数的大小，並在最佳的短时间内达到镇疼效果。

所推荐的这种磁疗设备，能使脉冲前沿的斜率在5×10⁵～2×10⁸千安培/米·秒的范围内改变。

增加脉冲前沿的斜率並有可能对其加以调节，就能改变磁脉冲作用的治疗效果。具体说来，在一次性作用治疗腰椎骶骨神经根炎时，可以达到镇痛的时间平均减少了2.5倍，保持镇痛效果的周期平均增加了4.5倍。

由于磁场脉冲幅度是自动加以稳定的，所以就免除了采用手动来稳定和监控其幅度，从而使磁疗简化並缩短了每次磁疗的时间。

曾经根据本发明制造及临床试验了这种磁疗设备的实验性样机。

试验结果援引如下。

按照本发明制造的磁疗设备，曾被用来对患小腿脓性坏死伤口病人的切除坏死部位使剧烈外伤后的疼痛减轻。所确定的治疗用磁场脉冲幅度为1300千安培/米，脉宽为3×10^-4秒，脉冲前沿的上升速度为2.6×10⁷千安培/米·秒。作用了50个脉冲（～2.5分钟）之后，病人进入到主观感觉麻醉状态。在进行100个脉冲的一轮磁疗之后，止痛效果保持了6个小时。在每轮100个脉冲的5轮治疗之后，伤口愈合，疼痛消失。

本磁疗设备还被用来减轻患有左小腿残肢病人的幻觉疼痛。所确定的脉冲宽度为3×10^-4秒。脉冲前沿的上升速度为7.5×10⁷千安培/米·秒。在55个脉冲（～2.7分钟）作用之后，病人进入到主观感觉麻醉状态。在进行了70个脉冲的第一轮治疗之后，止痛效果维持了2个小时;在进行了70个脉冲的第二轮磁疗之后，止痛效果维持了10.5小时;在70个脉冲的第三轮治疗之后，幻觉痛未复发。

Claims (4)

1、一种磁疗设备，包括有串联在一起的可控电流脉冲发生器(1)、储能器(2)及使储能器(2)放电的电路(3)，该电路(3)本身又包括有可控的转换元件(5)及能够产生治疗用脉冲磁场的感应器(4)，该磁疗设备还包括其输出端接在转换元件(5)控制输入端的感应器磁场脉宽控制部件(7)，以及其输出端接在脉冲发生器(1)控制输入端的磁场脉冲幅度调节器(10)，其特征在于，在储能器(2)的放电电路(3)中还接有调节感应器磁场脉冲前沿斜率用的部件(6)。

2、如权利要求1所述的磁疗设备，其特征在于，调节脉冲前沿斜率用的部件（6）是接在储能器（2）的输出端和转换元件（5）的输入端之间的，而且它至少包括两个LC迴路（23-26）及一个多位转换开关（27），LC迴路的一些公共端接在一起，而多位开关（27）的固定接点则与对应的LC迴路（23-26）的另一端相联。

3、一种磁疗设备，其中的感应器（22）为多匝的电感线圈（30），其特征在于，调节脉冲前沿斜率用的部件在结构上是和感应器（22）合并在一起的，为此电感线圈（30）的绕组应沿着导线长度配备许多抽头（31），並且经过多位转换开关（33）将绕组接在转换元件（5）的输出端，而多位转换开关（33）中的每一个固定接点（32）都同对应的抽头（31）相联。

4、如权利要求1，2，3中任一权利要求所述的磁疗设备，其中的脉冲幅度调节器（10）包括有比较电路（46），比较电路（46）的第一个输入端接在磁场脉冲幅度发送器（12）的输出端，其第二个输入端接在磁脉冲幅度调节值控制器（48）的输出端，而且其输出端与调节器（10）的输出相联，其特征在于，在脉冲幅度调节器（10）中另外增加一个存储部件（45），接在磁场脉冲幅度发送器（12）的输出端和比较电路（46）的第一个输入端之间，而且另外还增加第二个比较电路（50），其第一个输入端与第一个比较电路（46）的输出端相联，其第二个输入端则经过分压器（51）接在储能器（2）的输出端，而且其输出端接在脉冲幅度调节器（10）的输出端。

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