CS253158B1

CS253158B1 - Pulse magnetic field generator with applicators for medical use

Info

Publication number: CS253158B1
Application number: CS85596A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Prucha
Original assignee: Jaroslav Prucha
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS59685A1

Abstract

Generátor pulsniho magnetického pole s aplikátory pro léčebné využití pracuje v nízkofrekvenční oblasti. Zahrnuje blok přednastavení frekvencí, střídy a magne- L· tické indukce, obvody volby frekvencí § a obvody volby střídy, blok indikace zvolených frekvencí a blok indikace zvolené střídy, blok volby požadované velikosti magnetické indukce, blok řízení velikosti magnetické indukce a blok indikace velikosti zvolené hodnoty magnetické indukce, jakož i blok volby typu aplikátoru, časovač a blok indikace aktuální doby léčebné aplikace. Na generátor základního kmitočtu jsou připojeny obvody řízení frekvencí a obvody řízení střídy, přičemž na obvody řízení střídy je též připojen výstup obvodů řízení frekvencí a dále jsou výstupy obvodů řízení frěkvencí a výstupy obvodů řízení střídy připojeny na vstupy bloků superpozice pulsů, přičemž výstup bloku superpozice pulsů je připojen do zesilovače, jehož výstup je veden do výkonového spínacího členu, z něhož je napojen aplikátor. Řešení generátoru umožňuje mimo běžné funkce zavést efekt superpozice pulsů několika, dvou, tří i více signálů různých frekvenci, přičemž je zajištěna naprostá nezávislost volby frekvencí a požadované střídy pulsů; podílu šířky pulsu na celkové délce periody. Vlastní pulsy mají obdélníkový tvar s velmi strmými náběžnými a sestupnými hranami bez překmitu a se zanedbatelnou deformací.The pulsed magnetic field generator with applicators for medical use operates in the low-frequency range. It includes a block for presetting frequencies, duty cycles and magnetic induction, frequency selection circuits § and duty cycle selection circuits, a block for indicating the selected frequencies and a block for indicating the selected duty cycle, a block for selecting the required magnetic induction value, a block for controlling the magnetic induction value and a block for indicating the value of the selected magnetic induction value, as well as a block for selecting the applicator type, a timer and a block for indicating the current time of medical application. Frequency control circuits and duty cycle control circuits are connected to the base frequency generator, while the output of the frequency control circuits is also connected to the duty cycle control circuits, and the outputs of the frequency control circuits and the outputs of the duty cycle control circuits are connected to the inputs of the pulse superposition blocks, while the output of the pulse superposition block is connected to an amplifier, the output of which is fed to a power switching element from which the applicator is connected. The generator solution allows, in addition to the usual functions, to introduce the effect of superposition of pulses of several, two, three or more signals of different frequencies, while ensuring complete independence of the choice of frequencies and the required pulse duty cycle; the ratio of the pulse width to the total period length. The pulses themselves have a rectangular shape with very steep leading and trailing edges without overshoot and with negligible deformation.

Description

Vynález řeší generátor pulsního magnetického pole s aplikátory pro léčebné využití, který je v zásadě tvořen dvěma subsystémy: řídicím a řízeným výkonovým. Součástí výkonového subsystému je vhodný aplikátor, umožňující využití generátoru pro léčebné účely.The present invention provides a pulsed magnetic field generator with applicators for medical use, which is essentially comprised of two subsystems: a control and a controlled power. Part of the power subsystem is a suitable applicator, allowing the use of the generator for medical purposes.

Doposud známá provedení generátorů magnetických polí pro léčebné účely používají statické, střídavé i pulsní magnetické pole s rozsahem indukcí 0,0005 až 0,1 T. Frekvence střídavého magnetického pole je nejčastěji 50 Hz, pulsního magnetického pole řádově jednotky až stovky Hz.The hitherto known magnetic field generators for medical purposes use static, alternating and pulsed magnetic fields with an induction range of 0.0005 to 0.1 T. The frequency of the alternating magnetic field is most often 50 Hz, the pulsed magnetic field being of the order of hundreds of Hz.

Šířka impulsu je řádově desetiny až tisíciny sekundy, tvar půlsinusovky nebo deformovaného obdélníka. U doposud známých provedení generátorů pulsních magnetických polí vzniká problém vzájemné závislosti použité frekvence a střídy, kde střídou chápeme podíl šířky impulsu na celkové délce periody.The pulse width is of the order of tenths to a thousandths of a second, the shape of a half sine wave or a deformed rectangle. The hitherto known designs of pulse magnetic field generators present a problem of mutual dependence of the used frequency and duty cycle, where alternately we understand the ratio of the pulse width to the total length of the period.

V případě aplikací pulsů tvaru obdélníka nebývá kladen důraz na strmost náběžných a sestupných hran a není ani vždy plně řešeno vyloučeni případného překmitu. S touto otázkou souvisí i problém deformace pulsu indukční zátěží, tedy aplikátorem. Dosavadní řešení nezavádí též efekt superpozice obdélníkových pulsů různých frekvencí při pevně definované střídě.In the case of the application of pulses in the shape of a rectangle the emphasis is not placed on the steepness of the leading and descending edges and the elimination of possible overshoot is not always solved. This issue is also related to the problem of pulse deformation by the inductive load, ie the applicator. The current solution does not introduce the effect of superposition of rectangular pulses of different frequencies at a fixed defined duty cycle.

Výše uvedené nedostatky řeší generátor pulsního magnetického pole s aplikátory pro léčebné využití, jehož podstatou je to, že obsahuje generátor základního kmitočtu, jehož výstup je připojen na obvody řízení frekvencí spojené s obvody volby frekvencí a blokem indikace zvolených frekvencí, přičemž výstup generátoru základního kmitočtu je zároveň připojen na obvody řízení střídy spojené s obvody volby střídy a blokem indikace zvolené střídy, přičemž na obvody řízení střídy je též připojen výstup obvodů řízeni frekvencí a dále jsou výstupy obvodů řízení frekvencí a obvodů řízení střídy připojeny na vstupy bloku superpozice pulsů, přičemž výstup bloku superpozice pulsů je přes zesilovač připojen na výkonový spínací člen, z něhož je napojen aplikátor zatímco na výkonový spínací člen je připojen výstup bloku řízení velikosti magnetické indukce.The aforementioned drawbacks are addressed by a pulse magnetic field generator with applicators for medical use, which comprises a base frequency generator whose output is connected to a frequency control circuit associated with a frequency selection circuit and a selected frequency indication block, wherein the base frequency generator output is at the same time connected to the duty cycle circuits connected to the duty cycle circuits and the selected duty cycle indication block, wherein the duty cycle output is also connected to the duty cycle circuits and the outputs of the duty cycle circuits and duty cycle circuits are connected to the pulse superposition block inputs; the pulse superposition is connected via an amplifier to a power switching member from which the applicator is connected while the output of the magnetic induction size control block is connected to the power switching member.

Elektronické zapojení zajištuje dosažení pulsu tvaru obdélníka se strmými hranami a bez překmitu, zavedení efektu superpozice pulsů několika, např. dvou, tří i více různých frekvencí a zajištění nezávislosti volby frekvence a střídy pulsů bez vzájemného ovlivnění a vzájemné závislosti.The electronic circuitry ensures a rectangular pulse with steep edges and no overshoot, introducing the effect of superposition of pulses of several, eg two, three or more different frequencies, and ensuring independence of frequency selection and pulse duty cycle without interference and interdependence.

Ze systémového hlediska je celé zařízení rozčleněno na subsystém řídicí a subsystém řízený výkonový. Hlavními částmi řídicího subsystému jsou generátor základního kmitočtu a vlastní obvody řízení pulsů. Aby bylo docíleno optimálních vlastností jsou elektronické obvody řídicího subsystému řešeny převážně logioko-číslicovými prvky.From the system point of view, the whole equipment is divided into the control subsystem and the power subsystem. The main parts of the control subsystem are the base frequency generator and the actual pulse control circuits. In order to achieve optimal properties, the electronic circuits of the control subsystem are mainly solved by logic-digital elements.

Řízený výkonový subsystém zahrnuje odpovídající zesilovač, výkonový spínací člen a vlastní aplikátor vytvářející z fyzikálního hlediska pulsní magnetické pole.The controlled power subsystem includes a corresponding amplifier, a power switching member, and its own applicator generating a physically pulsed magnetic field.

Hlavní výhody provedení generátoru pulsních magnetických poli s aplikátory podle tohoto vynálezu spočívají v tom, že při léčebném ovlivňováni lidských tkání lze zavést efekt superpozice pulsů několika, tedy dvou, tří i více různých frekvencí, lze nezávisle na frekvenci volit požadovanou střídu pulsů, přičemž vlastní obdélníkové pulsy mají velmi strmé náběžné a sestupné hrany bez překmitu a se zanedbatelnou deformací vyvolanou indukční zátěží.The main advantages of embodiments of the pulse magnetic generator with applicators according to the invention are that in the treatment of human tissues, the effect of superposition of pulses of several, two, three or more different frequencies can be introduced. pulses have very steep leading and descending edges without overshoot and with negligible deformation induced by inductive load.

Na připojených výkresech je na obr. 1 blokové schéma generátoru pulsních magnetických polí s aplikátory pro léčebné využití; na obr. 2 je principiálně naznačen efekt superpozice pulsů různých frekvenci.Fig. 1 is a block diagram of a pulsed magnetic field generator with applicators for medical use; Fig. 2 shows in principle the effect of superposition of pulses of different frequencies.

Generátor 2 základního kmitočtu je svým výstupem připojen na vstupy obvodů £ řízení frekvenci a obvodů 7_ řízeni střídy na které jsou připojeny obvody 5 volby frekvencí a obvody 2 volby střídy.The base frequency generator 2 is connected to the inputs of the frequency control circuit 6 and the duty cycle 7 to which the frequency selection circuit 5 and the duty selection circuit 2 are connected.

Zařízení je možno doplnit připojením bloku 2 indikace zvolených frekvencí a bloku 11 indikace zvolené střídy. Na výstupy obvodů ťi řízení frekvencí a obvodů T_ řízení střídy navazuje blok superpozice pulsů. Bloky s označením 5 až 11 tvoří dohromady souhrnný blok 19 obvodů řízení pulsů, na jeho výstup je připojen zesilovač 12.The device can be supplemented by connecting block 2 of selected frequency display and block 11 of selected duty cycle. The pulse superposition block is connected to the outputs of the circuit / frequency control and the duty cycle T_. The blocks designated 5 to 11 together form an aggregate block 19 of pulse control circuits, an amplifier 12 is connected to its output.

Výstup zesilovače 12 je veden do výkonového spínacího členu 15, z něhož je napojen aplikátor'16. Na výkonový spínací člen 15 je připojen blok 14 řízení velikosti magnetické indukce, do něhož vstupuje výstup bloku 13 volby požadovaně velikosti magnetické indukce a výstup bloku 18 volby typu aplikátoru.The output of the amplifier 12 is fed to a power switching member 15 from which the applicator 16 is connected. A magnetic induction size control block 14 is connected to the power switching member 15, to which the output of the desired magnetic induction size block 13 and the applicator type selection block 18 output.

Zařízení může být doplněno blokem 17 indikace velikosti zvolené hodnoty magnetické indukce. Bloky s označením 12 až 18 tvoří řízený výkonový subsystém 21. Zařízení může být doplněno blokem 2 přednastavení frekvencí, střídy a magnetické indukce a časovačem 3 s blokem i_ indikace aktuální doby léčebné aplikace, které spolu s generátorem 2 základního kmitočtu a souhrnným blokem 19 obvodů řízení pulsů tvoří řídicí subsystém 20 celého zařízení.The device may be supplemented with an indication block 17 of the magnitude of the selected magnetic induction value. The units 12 to 18 form a controlled power subsystem 21. The device may be supplemented with a frequency preset, duty cycle and magnetic induction block 2, and a timer 3 with current treatment time indication block 1, which together with the base frequency generator 2 and the control block summary block 19 pulses form the control subsystem 20 of the entire device.

Generátor 2 základního kmitočtu realizovaný jako astabilni multivibrátor, vytváří kmity stálé pevně definované frekvence o hodnotě dvojnásobné vůči nejvyšší frekvenci léčebné. Požadavek tvaru těchto kmitů není kritický. Opakovaným dělením základního kmitočtu dvěma v obvodech 6^ řízení frekvencí je získáno spektrum n léčebně použitelných frekvencí v podobě geometrické řady s kvocientem 0,5.The baseline frequency generator 2 implemented as an astable multivibrator generates a fixed fixed frequency oscillation of twice the highest treatment frequency. The requirement of the shape of these oscillations is not critical. By repeatedly dividing the fundamental frequency by two in the frequency control circuits 6, a spectrum of n therapeutically usable frequencies is obtained in the form of a geometric series with a quotient of 0.5.

Signály těchto frekvenci včetně signálu frekvence základní jsou též zpracovány logickými součinovými obvody T_ řízení střídy tak, že jsou volitelně získány výsledné^ střídy, tedy podíly šířky impulsu na celkové délce periody, o hodnotách 50 %; 25 i; 12,5 %; 6,25 % případně atd., respektive 50 %; 75 %; 87,5 %; 93,75 %; případně atd., přičemž tyto střídy jsou stálé pro signály libovolných použitých frekvencí a jejich superpozic.The signals of these frequencies, including the base frequency signal, are also processed by the duty cycle logic circuit T so that the resulting duty cycle, i.e., the fractions of the pulse width over the total period length, is 50%; 25 i; 12.5%; 6.25% optionally etc. and 50%, respectively; 75%; 87.5%; 93.75%; optionally, etc., wherein the duty cycles are stable for signals of any frequencies used and their superpositions.

Vlastní superpozice vybraných frekvencí zvolené střídy je uskutečněna v bloku 10 superpozice prostřednictvím logických součinových členů. Výstupní signál řídicího subsystému 20 je zesílen a ve výkonovém spínacím členu 15 převeden do podoby proudových impulsů odpovídajících svojí intenzitou hodnotě magnetické indukce, zvolené v bloku 13 volby požadované velikosti magnetické indukce a vyhodnocené v bloku 14 řízení velikosti magnetické indukce.The actual superposition of the selected frequencies of the selected duty cycle is performed in the superposition block 10 by means of logic product elements. The output signal of the control subsystem 20 is amplified and converted in the power switching member 15 into current pulses corresponding to the intensity of the magnetic induction value selected in the desired magnetic induction size block 13 and evaluated in the magnetic induction size control block 14.

Svým tvarem proudové impulsy souhlasí se signálem z výstupu řídicího subsystému 20By its shape, the current pulses coincide with the signal from the control subsystem 20 output

Řešení výkonového spínacího členu 15 počítá se zatěžovaoím napětím indukovaným při přechodném stavu spínacích prvků a eliminuje jeho vliv použitím rychlých diod.The design of the power switching member 15 takes into account the load voltage induced during the transient state of the switching elements and eliminates its effect by using fast diodes.

Tím jsou zachovány požadované parametry pulsů, generované v řídicím subsystému 20, i z hlediska vlastního fyzikálního magnetického pole vytvářeného v aplikátoru 16 a vstupujícího do interakce s živým objektem - pacientem.This maintains the required pulse parameters generated in the control subsystem 20, also in terms of the actual physical magnetic field generated in the applicator 16 and interacting with the living subject-patient.

Zařízení je přizpůsobeno pro použití rozličných aplikátorů 16, např. válcového nebo podkovovitého. Přizpůsobení použitému aplikátoru je zabezpečeno blokem 18 volby typu aplikátoru. Zařízení může být rozšířeno o blok £ indikace zvolených frekvencí, blok 11 indikace zvolené střídy, blok 17 indikace velikosti zvolené hodnoty magnetické indukce, o časovač 3, o blok £ indikace aktuální doby léčebné aplikace, případně i o blok JL přednastavení frekvencí, střídy a magnetické indukce.The device is adapted to use a variety of applicators 16, eg cylindrical or horseshoe applicators. Adaptation to the applicator used is provided by the applicator type selection block 18. The device can be extended by a selected frequency indication block 6, a selected duty cycle indication block 11, a magnetic induction value selected block 17, a timer 3, a current treatment time indication block 6, optionally a frequency, duty cycle and magnetic induction preset block 16. .

Řešení generátoru pulsních magnetických polí podle tohoto vynálezu přináší možnost podstatného zvýšení účinků terapeutického použití magnetických polí v řadě oborů medicíny.The solution of the pulse magnetic field generator according to the present invention offers the possibility of substantially increasing the effects of the therapeutic use of magnetic fields in a number of medical fields.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Pulse magnetic field generator with applicators for medical use, working! in the low frequency range, consisting of a frequency preset, duty cycle and magnetic induction block to which both the frequency selection circuit associated with the selected frequency indication block, the duty cycle selection circuit associated with the selected duty cycle indication block and the desired magnetic induction size selection block associated with a magnetic induction selected value block, wherein the desired magnetic induction size select block is also connected to a magnetic induction size control block, which is also associated with an applicator type selection block and a magnetic induction selected value block, from a timer connected to the current indication block treatment application time, characterized in that the base frequency generator (2), the output of which is connected to frequency control circuitry (6) associated with the frequency selection circuitry (5) and a selected frequency display block (9), the base frequency generator (2) is also connected to the duty cycle circuitry (7) associated with the duty cycle circuitry (8) and the selected duty cycle block (11), wherein the duty cycle circuitry (7) also has an output circuit (6) ) frequency control, and further, the outputs of the frequency control circuit (6) and the outputs of the duty cycle (7) are connected to the inputs of the pulse superposition block (10), the pulse superposition block output (10) being connected to a power switching member via amplifier (12). (15), from which the applicator (16) is connected, while the output of the magnetic induction size control block (14) is connected to the power switching member (15).

2 drawings