CN111565796A

CN111565796A - 用于产生感应的低频正弦电流的便携式装置

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Publication number: CN111565796A
Application number: CN201880085418.3A
Authority: CN
Inventors: G·克莱平; P·梅纳鲁德; P·吕当
Original assignee: G C Technology Cos
Current assignee: G C Technology Cos
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: KR20200083555A; BR112020008976A2; DK3706862T3; EP3706862A1; WO2019092349A1; HRP20211665T1; FR3073148B1; HUE056168T2; ES2897537T3; US11400304B2; MX2020004762A; JP2021502208A; RS62483B1; CN111565796B; KR102480099B1; CA3084427A1; EP3706862B1; AU2018363250B2; JP7014467B2; AU2018363250A1

Abstract

本发明涉及一种用于产生磁场的便携式装置，该磁场旨在在被施加低频正弦电流的人体区域中感应该低频正弦电流，该装置包括：四个角磁体扇形(6‑1至6‑4)，内接在同一圆(C)内，以同一旋转轴(X–X)为中心并彼此成角度地间隔开，两个相邻的角磁体扇形的极性相反；以及用于使角磁体扇形围绕旋转轴以预定速度旋转以便以预定频率产生感应正弦电流的装置，每个角磁体扇形包括一个相同的几何形状，所述几何形状具有在85°与90°之间的内部角开口(α)、在20°与50°之间的外部角开口(β)、以及两个侧边缘(8‑1至8‑4)，这两个侧边缘限定在距离(d)上延伸的半径，该距离(d)在旋转轴与角磁体扇形的自由端相离的距离(D/2)的三分之一与三分之二之间。

Description

用于产生感应的低频正弦电流的便携式装置

背景技术

本发明涉及磁疗的一般领域，尤其涉及便携式装置，该便携式装置产生旨在施加于人体区域的感应的低频正弦电流，以发挥镇痛和抗炎作用。

在已知的方式中，为了产生感应的电流，磁疗使用可变的磁场，特别是用于减轻关节和关节周围的疼痛，该可变的磁场由磁源、线圈或磁体产生。在磁体的情况下，使磁体处于运动以产生感应的电流。

磁疗通常使用在待治疗的身体区域的水平上移动的装置(通常为便携的)来实施，该装置包含磁体(例如，旋转磁体)和马达以使这些磁体产生可变的磁场，该可变的磁场感应出与变化速度成比例的电场(法拉第定律)。

因此，从文献WO2008/014902中已知一种用于产生用于治疗目的的正弦磁场的便携式装置，该装置包括四个角磁体扇形(angular magnet sector)，该四个角磁体扇形是平坦的，具有相同的几何形状，以一个相同的旋转轴为中心，并且彼此成角度地间隔开，两个相邻的角磁体扇形的极性相反。这样设置的角磁体扇形由马达旋转地驱动，以便以预定频率产生正弦磁场。

此外，已知的是，在由角磁体扇形的旋转而感应的电流的安培数超过一定阈值的条件下，获得的治疗效果与这些电流有关。还已知感应的电流与磁体的线性位移的速度成比例。但是，对于给定的旋转速度，在角磁体扇形的末端，线性位移的速度要大于其旋转轴的水平处的线性位移的速度。另外，为了利用文献WO2008/014902中描述的装置获得正弦磁场，必须使用呈角扇形的形状的磁体，这进一步减小了装置的中心处的磁场。

而且，在文献WO2008/014902中描述的装置具有以下缺点：在装置中心的水平处感应的电流的安培数不超过获得治疗效果所需的阈值。然而，装置的中心通常是装置的用户最频繁使用的区域。这是因为，自然地，用户倾向于使装置的中心位于要治疗的疼痛或病理处。

该文献中描述的装置的另一个缺点是磁体之间的空间在装置表面附近的区域中产生具有双峰值的信号，因此谐波失真率高。

而且，这种装置的治疗效果是在非常低的频率(优选地，小于10Hz)下获得的，不希望通过增加磁体的旋转速度来增加磁场

具体地说，磁场

的这种增加将导致减弱所获得的治疗效果。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提出一种装置来克服这些缺点，该装置使得可以产生感应的低频正弦电流，其电流强度在该装置覆盖的整个表面上超过预定的阈值。

此目的的实现归因于用于产生磁场的便携式装置，该磁场旨在在要施加低频正弦电流的人体区域中感应该低频正弦电流，该装置包括：四个角磁体扇形，其具有相同几何形状，以一个相同的旋转轴为中心，彼此成角度地间隔开，两个相邻的角磁体扇形的极性相反；以及用于将角磁体扇形设置为围绕旋转轴以预定速度旋转以便以预定频率产生感应的正弦电流的装置，根据本发明，在装置中，每个角磁体扇形包括在旋转轴水平处的在85°与90°之间的内部角开口、在与旋转轴相对的自由端的水平处的在20°与50°之间的外部角开口、以及两个侧边缘，这两个侧边缘限定在旋转轴与角磁体扇形的自由端相离的距离的三分之一与三分之二之间的距离上延伸的半径。

发明人已经发现，具有在旋转轴水平处的在85°与90°之间的内部角开口、在与旋转轴相对的自由端的水平处的在20°与50°之间(优选地，等于45°)的外部角开口、以及限定在旋转轴与角磁体扇形的自由端相离的距离的三分之一与三分之二之间的距离上延伸的半径的两个侧边缘的角磁体扇形的特定形状使得能够获得正弦磁场，该正弦形磁场的强度是均匀的并且在旋转轴和角磁体扇形的自由端之间高于预定阈值。

特别地，已经发现，与文献WO2008/014902中描述的装置相比，这种角磁体扇形的布置使得能够在装置的中心的水平处获得正弦磁场强度的大约70％的增加。还已经观察到，与文献WO2008/014902的装置相比，在该装置的整个表面上的磁场的不均匀性降低超过35％。最后，角磁体扇形的特定形状使得可以减小谐波失真率(与文献WO2008/014902中描述的磁体扇形的形状相比，减小高达25％)。

在一个实施例中，旋转轴与每个角磁体扇形的自由端相离的距离为60mm，由角磁体扇形的侧边缘限定的连接半径(join radius)为35mm。

角磁体扇形区可以具有基本恒定的厚度。在这种情况下，角磁体扇形优选地具有在2mm与15mm之间的厚度。

可替代地，角磁体扇形可以具有在旋转轴与其自由端之间可变的厚度。在这种情况下，优选地，角磁体扇形的厚度从旋转轴在最大厚度和最小厚度之间减小。另外，每个角磁体扇形具有基本上垂直于旋转轴的后表面和与该后表面相对的前表面，该前表面相对于后表面倾斜。

还优选地，该装置还包括磁路层，布置在角磁体扇形的背面上。该磁路层可以由软钢制成。

在角磁体扇形的背面上存在该磁路层使得能够减少这些角磁体扇形的电荷并增加其产生的磁场。另外，通过增加磁体在小半径上的相对比例(以增加在这些小半径上的磁场源)并通过减小最大半径上的表面来修改面向治疗区域的磁体表面，这使得在旋转轴和角磁体扇形的自由端之间的感应磁场更加均匀。

还优选地，该装置还包括围绕角磁体扇形设置的磁屏蔽层。该磁屏蔽层可以由镍铁合金制成，使得能够极大地限制装置后部和侧面处的感应磁场的辐射。

附图说明

从以下参考附图给出的描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图示出了本发明的示例性实施例，而没有任何限制特征。在图中：

–图1是根据本发明实施例的装置的示意图；

–图2是沿图1的II-II线的截面图；

–图3示出了由图1的装置获得的感应场

的分布；

–图4示出了由图1的装置在不同半径上获得的感应曲线；

–图5示出了作为外部角开口的角度的函数的谐波失真率的变化；

–图6表示在根据本发明的装置和根据现有技术的装置之间相对于到旋转轴的距离的场分布的比较的曲线；

–图7是示出根据本发明的变型实施例的装置的示意性截面图。

具体实施方式

图1和图2示意性地表示根据本发明的便携式装置2，该便携式装置2用于产生旨在施加到人体区域的感应的低频正弦电流。

该装置2包括壳体4，在壳体4的内部组装有四个角磁体扇形6-1至6-4，它们具有一个相同的几何形状并以一个相同的旋转轴X-X为中心。这四个角磁体扇形6-1至6-4包含在直径为D、中心为O的圆C内部。

更准确地说，角磁体扇形6-1至6-4围绕旋转轴X-X彼此成角度地间隔开，并被设置成两个相邻的角磁体扇形的极性(北或南)相反。换句话说，完全相对(diametricallyoppose)的两个角磁体扇形具有相同的极性。

因此，在图1和2所示的示例中，角磁体扇形6-1和6-3具有极性N，而角磁体扇形6-2和6-4具有极性S。

角磁体扇形通常由稀土磁体(例如，钕铁硼)制成，其特征是剩磁范围为从0.83T至1.47T，能量密度(BH)max范围为从135kJ/m³至415kJ/m³。

装置2还包括用于将四个角磁体扇形6-1至6-4设置为围绕旋转轴X-X旋转的装置。

在示例性实施例中，这些装置以电机和皮带传动的形式出现。当然，可以设想任何其他装置来提供这种旋转的设置。

根据本发明，四个角磁体扇形6-1至6-4均具有分别相对于这四个角磁体扇区6-1至6-4被包含在其之内的圆C的对称半径R-1至R-4对称的形状。

每个角磁体扇形6-1至6-4包括两个侧边缘8-1至8-4，这两个侧面边缘相对于角磁体扇形的对称半径对称，并且面向或直接接触两个相邻的角磁体扇形的相应侧边缘。

此外，每个角磁体扇形的两个侧边缘8-1至8-4限定连接半径(界定在圆C的中心O与离中心O最远的侧边缘的点10-1至10-4之间)，该连接半径在对应于圆C的半径D/2的三分之二(即，对应于旋转轴X-X与角磁体扇形的自由端相离的距离的三分之二)的距离d上延伸。为方便起见，图1中仅表示角磁体扇形6-1的点10-1。

因此，在角磁体扇形被包含在直径D为120mm的圆C中的示例性实施例中，由角磁体扇形的侧边缘限定的连接半径延伸的距离d为35mm。

此外，每个角磁体扇形的侧边缘8-1至8-4在它们之间形成大约90°的角度α(也可以说，在旋转轴X-X的水平处的每个角磁体扇形的内部角开口α在85与90°之间)。

仍然根据本发明，每个角磁体扇形还包括在与旋转轴X-X相对的一个自由端的水平处的外部角开口β，其在20°与50°之间，并且优选地等于45°。

换句话说，每个角磁体扇形6-1至6-4的自由端均界定在位于角磁体扇形被包含在其中的圆C上的两个点12a、12b之间。这些点是对称的，并且一方面由点O和12a形成的半径以及另一方面由O和12b形成的半径在它们之间形成在20°与50°之间、优选地等于45°的角度β。

为了方便起见，在图1中仅表示了与角铁磁扇形6-1有关的点12a、12b和角开口的角度β。当然，相同的特征也适用于其他角铁磁扇形6-2至6-4。

因此，根据本发明的装置的所描述的角磁体扇形的大体构造具有包含在中心为O的圆C中的星形。

根据本发明的装置的角磁体扇形6-1至6-4被设置成围绕旋转轴X-X以优选的每分钟300转的速度旋转，其以一定频率(优选地，小于或等于10Hz)产生感应的正弦电流。

图3示出了当角磁体扇形被设置为以每分钟300转的速度旋转时，由根据本发明的装置获得的感应场

(V为速度场，B为磁感应场)的空间分布。该分布在角磁体扇形的中间处的平面中示出。

该分布表明，感应场

在装置覆盖的整个表面上具有超过预定阈值的强度。

该图3还使得可以表明，与具有如在文献WO2008/014902中公开的形状的角磁体扇形相比，根据本发明的角磁体扇形的特定布置和形状显著地增加(大约70％)靠近轴或在低半径上的感应的磁场的强度。

图4示出了根据本发明的装置在包含角磁体扇形的圆的不同半径上获得的感应的垂直分量的不同曲线。

因此，曲线H-1示出了在图1所示的半径Ia的水平处产生的感应的垂直分量(即沿旋转轴X–X)，曲线H-2示出了在半径Ib的水平处产生的感应的垂直分量，曲线H-3示出了在半径Ic的水平处产生的感应的垂直分量，曲线H-4示出了在圆C的半径D/2的水平处产生的感应的垂直分量。在这些曲线上，感应的垂直分量以微特斯拉进行测量，半径的角度以度为单位。

这些曲线表明，产生的感应的分布在装置的整个表面上相对均匀。特别地，与文献WO2008/014902的装置相比，装置的整个表面上的磁场的不均匀性降低超过35％。

图5示出了作为角磁体扇形的外部角开口的角度β的值的函数的谐波失真率(THD)的变化。该图示出，对于等于大约45°的外部角开口的角度β，谐波失真率较低。

图6表示对于根据本发明的装置(曲线G–1)的以及根据公开WO2008/014902中所述类型的现有技术的装置(曲线G–2)的作为到旋转轴X-X的距离的函数的场分布

(以mV/m为单位)的曲线G–1、G–2。更精确地，这些曲线是用根据本发明的装置产生的，在根据本发明的装置中，角磁体扇形对于总重量393g具有4.2mm的恒定厚度，而根据现有技术的装置的磁体扇形对于总重量432克具有10mm的恒定厚度。

在该图上可以看出，通过根据本发明的装置获得了更好的场分布均匀性。特别地，相对于根据现有技术的装置，根据本发明的装置允许在场的最大值和最小值之间的38％的增益。另外，与根据现有技术的装置相比，根据本发明的装置允许在距角磁体扇形的旋转轴5mm的距离处场的25％的增益。最终，以磁体厚度减小58％和总质量减少9％而获得这些增益。

此外，在图1和图2的实施例中，角磁体扇形6-1至6-4的每个具有一个相同的厚度e，该厚度e基本上是恒定的(角磁体扇形是平坦的)。优选地，对于包含在直径为120mm的圆C中的角磁体扇形，该厚度e在2mm至10mm之间。

在图7所示的变型实施例中，每个角磁体扇形的厚度在旋转轴X-X和其自由端之间可变。

更确切地说，该厚度从旋转轴开始减小，最大厚度为e1，最小厚度为e2，最大厚度e1在最小厚度e2的2到5倍之间。

因此，角磁体扇形的厚度从旋转轴在最大厚度e1和最小厚度e2之间减小。换句话说，每个角磁体扇形具有基本上垂直于旋转轴X-X的背面(即与治疗区域相对)和相对于该背面倾斜的、与背面相对的正面(朝向治疗区域)。

与平面形状相比，角磁体扇形的斜面形状一方面可以进一步增加在装置的中心的水平处的感应的磁场的强度，另一方面可以进一步降低谐波失真率。

现在将描述根据本发明的装置的不同的有利特征，其适用于先前描述的两个实施例。

如图2所示，该装置有利地包括磁路层14，该磁路层14设置在角磁体扇形6-1至6-4的背面上(即，在角磁体扇形的与朝向要治疗的治疗区域的面相对的面的一侧)。

例如，磁路层是恒定厚度的软钢层，其覆盖角磁体扇形的整个表面。

已经注意到，该磁路层的存在使得可以减少角磁体扇形的电荷并增加它们产生的磁场。另外，通过增加磁体在小半径上的相对比例(以增加在这些小半径上的磁场源)并通过减小最大半径上的表面来修改面向治疗区域的磁体表面，这使得在旋转轴和角磁体扇形的自由端之间的感应的最大值更均匀。

根据图1所示的另一种有利的布置，该装置还包括磁屏蔽层16，该磁屏蔽层围绕角磁体扇形(即，沿着包含角磁体扇形的圆C的圆周)布置。例如，厚度在0.1mm到2mm之间的磁屏蔽层是由高导磁合金(即，镍铁合金)制成。

已经发现，该屏蔽层的存在使得可以极大地限制在装置的背面和侧面处的感应的磁场的辐射。应该注意的是，根据选择的应用，角磁体扇形的尺寸可以不同。例如，为了获得所获得的正弦磁场的更大的穿透深度，包含角磁体扇形的圆可以具有在240至300mm之间的直径D。在另一个示例中，为了获得更局部化的正弦磁场，包含角磁体扇形的圆可以具有约为20mm的直径D。

Claims

1.一种用于产生磁场的便携式装置，所述磁场旨在在要被施加低频正弦电流的人体区域中感应所述低频正弦电流，所述装置包括：

四个角磁体扇形(6-1至6-4)，内接在相同的圆(C)内，以相同的旋转轴(X–X)为中心并彼此成角度地间隔开，两个相邻的角磁体扇形的极性相反；以及

用于使角磁体扇形围绕旋转轴以预定速度旋转以便以预定频率产生感应正弦电流的装置；

其特征在于，每个角磁体扇形包括相同的几何形状，所述几何形状具有在旋转轴水平处的在85°与90°之间的内部角开口(α)、在与旋转轴相对的自由端的水平处的在20°与50°之间的外部角开口(β)、以及两个侧边缘(8-1至8-4)，所述两个侧边缘限定延伸达距离(d)的半径，该距离(d)在旋转轴与角磁体扇形的自由端相离的距离(D/2)的三分之一与三分之二之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，每个角磁体扇形(6-1至6-4)的外部角开口(β)为45°。

3.根据权利要求1和2中的一项所述的装置，其中，旋转轴与每个角磁体扇形(6-1至6-4)的自由端相离的距离(D/2)为60mm，由角磁体扇形的侧边缘限定的连接半径在35mm的距离(d)上延伸。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，所述角磁体扇形(6-1至6-4)具有基本恒定的厚度(e)。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述角磁体扇形(6-1至6-4)具有在2mm与15mm之间的厚度(e)。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，所述角磁体扇形(6-1至6-4)具有在旋转轴与所述角磁体扇形(6-1至6-4)的自由端之间可变的厚度(e1、e2)。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述角磁体扇形的厚度从旋转轴起在最大厚度(e1)和最小厚度(e2)之间减小。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，每个角磁体扇形具有基本上垂直于旋转轴(X-X)的后面和相对于后面倾斜的、与后面相对的前面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，还包括磁路层(14)，布置在角磁体扇形(6-1至6-4)的背面上。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述磁路层(14)由软钢制成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，还包括：磁屏蔽层(16)，围绕角磁体扇形(6-1至6-4)布置。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述磁屏蔽层由镍铁合金制成。