CN86103803A - 静电场治疗装置 - Google Patents

Abstract

静电场治疗装置，包括电源、振荡器、压电变压器、整流电路和与环境绝缘的输出电极。该装置可以输出100—5000伏范围内连续可调的直流电压，以此在人或动物体的特定部位形成局部静电场，从而治疗该部位的骨和软组织损伤。通过输出电极的不同设计，可同时将其用作骨科固定夹板或外科绷带。由于本装置体积小，可用电池作电源，输出电压变化范围大而输出电流极小，因而使用方便、安全，便于同运动疗法结合使用，进行损伤治疗和功能训练。

Description

本发明涉及一种静电场治疗装置，具体地说，本发明的装置可以产生一个直流高压输出（100-5000伏），并通过与环境绝缘的输出电极形成一个静电场，将该静电场施加到人或动物体的特定部位可以加速该部位的骨伤或软组织损伤的愈合。

医学界和压电学工作者对于人或动物体的骨骼，肌肉，以及其它软组织的压电现象早已进行了研究，简要地说，同其它压电材料一样，生物聚合物也具有压电性，在外部应力的作用下也会产生压电效应。研究和利用生物聚合物的这种压电效应对于认识生物生长的规律和促进生物医学的发展都有重要的意义。本发明的发明人在本领域内进行了大量的研究工作，有关的研究成果可见《压电学》，张福学，孙慷主编，国防工业出版社出版，下册，623-673页，第三十章生物体的压电现象，还可见“生物组织的压电性及其应用”张福学综述，《国外医学》生物医学工程分册，1985-3，141-148页。

从上述文献中可知，实验已证明，人或动物的骨骼在外力作用下处于压缩状态时骨骼上带有负电荷，而骨组织在带有负电荷的情况下增殖较为旺盛，对于其它软组织也可观察到类似的现象。这种现象从一个侧面解释了增加运动能够促进骨或其它软组织的新陈代谢从而加速损伤组织愈合的机理。另一方面，它也启发了人们可以通过对骨或软组织人为地产生一个外电场来达到加速损伤愈合的目的。

在临床实践中，特别是在治疗骨伤的临床实践中，人们已经开始利用骨组织的上述压电现象，通过对损伤部位外加一个微电流来加速骨伤的愈合。

根据上述原理，有人采用驻极体将外电场作用到骨伤部位，以此促进骨伤愈合，有关文章可见《静电技术》杂志，1984年第一期，1-5页，“驻极体促进骨生成”王寿泰综述。该方式的缺点是驻极体的电荷损失较快，在治疗过程中需要经常更换，另外，由驻极体产生的电场强度取值范围窄，既不易进行控制，也无法对该电场的强度进行随意调节，因此很难适应临床应用中复杂多变的情况，上述缺点使驻极体方式难以在临床实践中广泛应用。

在已有技术中还可见到一种利用脉冲电磁场治疗骨伤的装置，其工作原理是利用通电线圈产生的磁场作用到骨伤部位，以此促进骨伤愈合。这种方式与本发明的静电场治疗在原理上有区别，此外，在治疗过程中病人须保持固定体位，不能进行运动，这就不利于利用骨组织自身的压电效应来促进骨伤愈合，也不利于损伤部位的功能恢复。另外，该装置的体积较大，耗电量大，使用不方便，安全性也较差。

众所周知，在骨伤和软组织损伤的治疗过程中，特别是在骨折等较严重的骨伤的治疗过程中，存在着骨伤部位动与静的矛盾，一方面，为了保持骨折部位的良好对位和愈合，要求保持其相对静止，这就要求减少损伤部位的运动，常规的方法是采用石膏固定。在相对较长的治疗过程中，长期不运动的肢体往往会造成血液循环下降，局部营养障碍，并且也不能发挥活组织自身的压电效应，其结果是在骨伤的治疗过程中往往导致严重的肌肉痿缩和关节强直，这又从另一方面延长了病程并增加了病人的痛苦。

本发明根据人或动物体的骨骼，肌肉以及其它软组织的压电现象;针对在骨伤和软组织损伤中存在的问题及其治疗特点，设计了一种新型的静电场治疗装置，该装置能够在人或动物体发生损伤的局部形成一个具有较大强度的静电场，例如，输出电极间的电压为100-5000伏，在该静电场的作用下，局部活组织内的电偶极子进行重新排列和定向运动，这就弥补了活组织自身压电效应不足所造成的问题使损伤部位的骨组织的增殖旺盛。另外，本发明的装置通过对电路结构和输出电极的特殊设计，使其小巧轻便，在治疗过程中病人可以将该装置随身携带并进行各种运动，为病人带来极大的方便。

根据本发明的一个较佳实施方案，本发明的静电场治疗装置包括，一个电源，它可以是电池或任何常规的变压整流电路;一个振荡电路，它可将电源输出的直流信号变为具有特定频率的交流信号;一个变压器，该变压器最好采用压电变压器，以便将振荡电路输出的交流信号升压;一个整流电路，例如一个倍压整流电路，它可将变压器输出的高压交流信号变为高压直流信号;最后，通过与环境绝缘的输出电极将高压直流信号输出以形成一个静电场。本发明通过采用压电变压器实现了高电压/微电流的输出，同时保持较高的输出电阻，并减小了整个装置的体积和重量;通过电路中采用可调元件，实现了在100-5000伏范围内连续可调的输出电压;通过与身体绝缘的电极将该静电场施加到身体上需要治疗的特定部位，输出电极的形状、结构、强度、尺寸等均可根据临床应用的需要来改变。通过将本发明的输出电极与传统的骨科固定夹板或外科绷带相结合，可以使本发明的装置在临床实践中得到广泛的应用。

本发明的装置由于体积小，便于携带，输出电压可调范围大，而输出电流极小，输出内阻很大这使该装置在应用时使用方便，安全，特别是和常规的运动疗法相结合可使局部血液循环增加，加强骨和软组织的压电效应，缩短病程，避免肌肉痿缩和关节强直，因此可用于治疗多种骨伤和软组织损伤，并有助于机体的功能训练和恢复。

本发明的其它特征和优点将在以下结合附图对本发明的实施方案进行的详细说明中表现出来，在附图中相同的参考符号代表了相同的部件。

在附图中，

图1是本发明的装置的示意性结构框图;

图2是图1所示装置的一个较佳实施方案的详细电路图;

图3A-3B是图1所示输出电极的结构示意图;和

图4A-4B示出本装置的输出电极的安放方式。

参见图1，所示为本发明的静电场治疗装置的示意性结构框图。其中，参考号10代表该装置本身，参考号20代表一个电源，它可以是电池，也可以是任何其它的常规直流电源，该电源为整个系统的工作提供电能。参考号30代表一个振荡器，它可由任何常规的振荡电路构成。振荡器30将电源20提供的直流电作为电能输入，产生一个具有特定频率的交流输出。参考号40代表一个变压器，它可以是任何常规的变压器，但最好采用压电变压器，这样更适合于本装置输出电压高，输出电流极小而内阻很大的要求，因此保证了高压应用时的安全性，在采用压电变压器时，振荡器30的工作频率应与变压器40的谐振频率保持一致，以保证变压器具有较高的效率，该频率一般为50-100KH_Z。参考号50代表一个整流电路，该整流电路50将变压器40输出的交流高压变为直流高压，然后通过与环境绝缘的输出电极60输出，在图中电极60A为正电极，60B为负电极，它们的具体结构和使用方法将在下文中详细介绍。

参见图2，所示为图1的示意性结构框图的一个具体的实施方案的详细电路图。其中，虚线框20为电源，它由两部分构成，一个是由电池201构成的直流电源，另一部分是由桥式整流电路202和变压器203构成的变压整流电路，任何其它的直流电源也可达到同样的目的。虚线框30和40分别代表振荡器和压电变压器，这种电路结构可由任何一种压电变压器升压电路来代替，在实际应用中只要求振荡器30的工作频率为压电变压器的谐振频率，以提高压电变压器的效率。一般该频率是在50-100KH_Z范围内。振荡器30中的可变电阻301构成该装置输出电压的调整器件，通过改变电阻301的阻值可以改变振荡器30的输出电压，从而改变整个装置的输出电压，使该装置的输出电压在100-5000伏的范围内连续可调。虚线框50为整流电路，所示为一个倍压整流电路，图中采用了一级倍压整流电路如果要提高输出电压，也可采用多级倍压整流电路。其它整流电路，如桥式整流也可起到同样的作用。

图3A中示出图1中电极60的一个具体结构，图1中的电极60A与60B在结构上是相同的，因此不分别介绍。其中，参考号60代表电极本身。参考号601代表该电极的一个保护层，它应选用质地柔软，透气性好并易于清洗或更换的材料制成，如布料，泡沫塑料，软纸等，它的作用是在电极和身体的皮肤之间形成保护，以防对皮肤的损伤。602代表一个绝缘层，应选用耐压强度大于10KV/mm的绝缘薄膜制成，其作用是保持输出电极与环境绝缘以形成静电场并保护病人不会受到高压电流的刺激。603为导电层，该层构成了输出电极的电场输出部分，该导电层603可由金属薄板构成，也可用金属箔或金属网构成。通过适当选择绝缘层602和导电层603的材料，可以构成具有不同强度的电极，如有一定强度的电极板或柔性的电极片。柔性电极片的优点是可以根据身体不同部位而改变形状，使其与接受治疗的身体部位充分接触，以保证接受治疗的身体部位形成均匀的静电场。

图3B中示出图1中的电极60的另一个具体结构，与图3A中的结构不同之点在于其中增加了一个支撑件605，该支撑件具有一定的强度，因此该输出电极可用作骨科的固定夹板。

参见图4A和图4B，所示为本装置的输出电极的几种安放方式。在图4A中，正电极60A和负电极60B分别置于伤骨的两侧，所形成的电场方向与骨的纵轴垂直，因此称作横向电场治疗，在图4B中，分别将柔性正电极60A和负电极60B包绕在骨伤部位的近端和远端，所形成的电场方向与骨的纵轴方向一致，因此称为纵向电场治疗，图中电场方向由虚线表示。图中所示的两个电极一个与整流电路的输出端相连，另一个与装置的地相连，在实际应用时还可用一个电极向骨伤部位输出而将病人的身体与地相连，以此形成一个局部电场。

以上通过具体的实施方案，对本发明的装置的结构，工作原理和使用方法进行了说明，对于本领域内的一般技术人员，无须背离本发明的实质，即可对以上的实施方案进行多种形式的修改，因此，本发明的保护范围仅取决于以下提出的权利要求。

Claims (5)

1、一种静电治疗装置，包括：

一个直流电源；

一个振荡器，该振荡器接受上述直流电源的直流输出并产生一个具有特定频率的交流信号；

一个变压器，该变压器将上述振荡器产生的交流信号升压为一个高压交流信号；

一个整流电路，该电路将上述变压器输出的高压交流信号转换为一个高压直流信号；

本装置的特征在于，它通过至少一个与环境绝缘的输出电极将上述高压直流信号向人或动物体的一个特定部位输出，以此形成一个局部静电场，从而对该部位的骨伤和软组织损伤进行治疗。

2、权利要求1的装置，其进一步的特征为：

所述变压器是由一个压电变压器构成，它可产生100-5000伏范围内的输出电压。

3、权利要求1的装置，其进一步的特征为：

所述振荡器中包括一个可调元件，该元件可以改变振荡器的输出信号的电压，进而使本装置的输出电压在100-5000伏范围内连续可调。

4、权利要求1，2或3的装置，其进一步的特征为：

所述绝缘的输出电极中还进一步包括一个具有适当强度的支撑件，该电极在形成静电场的同时，还可作为骨科夹板用于骨折的固定。

5、权利要求1，2或3的装置，其进一步的特征为：

所述绝缘的输出电极是由柔性的导电层和该导电层之外包绕的柔性绝缘材料构成，该电极在使用时可以与身体的不同部位保持紧密的接触。

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