DE212021000555U1

DE212021000555U1 - Magnetfeldgenerator

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Publication number: DE212021000555U1
Application number: DE212021000555.1U
Authority: DE
Original assignee: Azyro Sa
Current assignee: Azyro Sa
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2024-01-09
Anticipated expiration: 2031-04-10
Also published as: WO2022214197A1

Abstract

Magnetfeldgenerator (100) zur Erzeugung einer oder mehrerer spezifischer magnetischer Wellenformen und/oder magnetischer Intensitäten, umfassend:ein Steuergerät (110), das einen Pulsbreitenmodulations-, PWM, Generator (110-10) umfasst, der konfiguriert ist, um eine Anzahl von PWM-Signalen (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) zu erzeugen, die einem Steuerprogramm entsprechen, das Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten umfasst, die bereitgestellt werden sollen;einen elektronischen Schaltkreis (120), der eine Anzahl von Schaltern (120-10, 120-1020 , 120-30, 120-40) umfasst, die mit dem Controller (110) verbunden sind, um die Anzahl von PWM-Signalen (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) zu empfangen, und die so konfiguriert sind, dass sie selektiv eingeschaltet werden können und aus, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der durch die Anzahl der PWM-Signale (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) über den elektronischen Schaltkreis (120); undeine Spulenbaugruppe (130), die eine Anzahl von leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130- 15n) umfasst, die schichtweise gestapelt und auf einer gedruckten Leiterplatte (134) montiert sind, wobeibenachbarte Spulen (130-10; 130-20) sind durch eine isolierende Zwischenschicht (132) voneinander isoliert;mindestens eine der leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) ist mit der Anzahl von Schaltern (120-10, 120-20, 120-30, 120-40) des elektronischen Schaltkreises (120) verbunden und so konfiguriert, dass er durch den elektrischen Strom angesteuert wird und in Reaktion auf den elektrischen Strom die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugt, die bereitgestellt werden sollen.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetfeldgenerator zur Bereitstellung einer oder mehrerer spezifischer magnetischer Wellenformen und/oder magnetischer Intensitäten. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit einer Anzahl von Magnetfeldgeneratoren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt technische Anwendungen, bei denen die Erzeugung eines breitfrequenten Magnetfeldes erwünscht ist.
Magnetfelder mit breiter Frequenz werden in zahlreichen Test- und Messanwendungen benötigt, zum Beispiel in wissenschaftlichen Experimenten, bei denen oft eine hohe Magnetfeldstärke erforderlich ist. Aber auch in den medizinischen Wissenschaften, wo die Wirkung von Magnetfeldern auf lebende Zellen wird untersucht. Solche breitfrequenten Magnetfelder werden auch bei Sondenkalibrierungen, Magnetfeldakkumulatoren und der EM-Abschirmung elektronischer Produkte verwendet.
Ein weiteres Beispiel ist die Audiotechnik, wo lineare Verstärker der Klasse A oder B ein Spannungssignal an die Lautsprecherspule anlegen. Es gibt jedoch eine Phasenverschiebung (-90°) zwischen der angelegten Spannung und dem Strom, der schließlich durch die Spule fließt. Da es sich bei der Spule nicht um eine ideale Induktivität, da der Spulendraht einen gewissen Widerstand aufweist, variiert die Phasenverschiebung zwischen der angelegten Spannung und dem Strom durch die Spule mit der Frequenz. Aus diesem Grund sollten Lautsprecherspulen mit einem Stromsignal und nicht mit einem Spannungssignal betrieben werden. Ein Stromtreiber, der eine Lautsprecherspule so antreibt, dass sie ein breitfrequentes Magnetfeld erzeugt, ist im Hinblick auf die Lautsprecherleistung und den Hörgenuss sehr wünschenswert.
Außerdem ist in der Medizintechnik bekannt, dass zumindest einige Krankheiten, insbesondere wenn Sie werden durch Krankheitserreger wie Bakterien, Parasiten, Pilze, Viren usw. ausgelöst, die aus Proteinen, DNS, Zellen usw. in einem menschlichen oder tierischen Körper aufgebaut sein können, die mit einem Breitband-Magnetfeld behandelt werden können. Dieses kann auf Proteine, DNA, Zellen usw. einwirken, um den Erreger zu schwächen oder abzutöten. Technisch gesehen ist es jedoch eine Herausforderung, ein geeignetes Magnetfeld auf zuverlässige Weise bereitzustellen, da die Anforderungen sowohl an die Spule, die das Magnetfeld erzeugt, als auch an das Gerät selbst hoch sind. Feld und Steuerung der Spule, für die ein elektrischer Strom mit einer gewünschten Frequenz und/oder Stärke erzeugt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher kann es notwendig sein, ein verbessertes Mittel zur Bereitstellung ein breitfrequentes Magnetfeld. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte oder optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetfeldgenerator bereitgestellt, der eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugt. Der Magnetfeldgenerator besteht aus: ein Steuergerät, das einen Pulsweitenmodulationsgenerator (PWM) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er eine Anzahl von PWM-Signalen erzeugt, die einem Steuerprogramm entsprechen, das Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten enthält, die bereitgestellt werden sollen; einem elektronischen Schaltkreis, der eine Anzahl von Schaltern umfasst, die mit dem Controller verbunden sind, um die Anzahl von PWM-Signalen zu empfangen, und die so konfiguriert sind, dass sie selektiv ein- und ausgeschaltet werden können, um einen elektrischen Strom, der durch die Anzahl von PWM-Signalen verursacht wird, durch den elektronischen Schaltkreis zu erzeugen; und eine Spulenbaugruppe, die eine Reihe von leitfähigen Spulen umfasst, die schichtweise gestapelt und auf einer Leiterplatte (PCB) montiert sind, wobei Benachbarte Spulen sind durch eine isolierende Zwischenschicht gegeneinander isoliert; mindestens eine der leitenden Spulen der Spulenbaugruppe ist mit der Anzahl der Schalter der H-Brücke verbunden und so konfiguriert, dass sie durch den elektrischen Strom angesteuert wird und als Reaktion auf den elektrischen Strom die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugt, die bereitgestellt werden sollen.
Auf diese Weise kann der Magnetfeldgenerator ein breitbandiges magnetisches Feld erzeugen. Außerdem ermöglicht diese Konfiguration eine hohe Leistungseffizienz, ein hochfrequentes magnetisches Spektrum und erfordert nur wenige elektrische Komponenten. Außerdem wird keine zusätzliche Stützstruktur für die Spulenanordnung benötigt.
Wie hier verwendet, kann der Controller im weitesten Sinne als eine Anordnung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten verstanden werden, wie z. B. ein Feeld Programmierbare Gate Array (FPGA), ein Prozessor und/oder Mikroprozessor, einen Speicher, Datenschnittstellen usw. und/oder Softwarekomponenten, die die Steuerung des Magnetfeldgenerators auf der Grundlage zumindest des Steuerprogramms durchführen können.
Der hier verwendete PWM-Generator kann zum Beispiel in einem FPGA (Field Programmierbare Gate Array) implementiert sein.
Der hier verwendete Begriff „elektronischer Schaltkreis“ kann im weiteren Sinne verstanden werden als eine elektronische Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie die Polarität einer an eine Last angelegten Spannung umschaltet. Optional ist die Anzahl der PWM-Signale ein Spannungssignal.
Die Anzahl der Schalter kann zum Beispiel vom Typ Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein.
Die zu liefernde magnetische Wellenform kann z. B. aus einem Rechteck ausgewählt werden, DC, Sägezahn, Sinus, Dreieck und/oder eine Kombination davon. Ebenso kann die Wellenform des elektrischen Stroms, der die Spulenbaugruppe antreibt und das Magnetfeld erzeugt, aus Rechteck, Gleichstrom, Sägezahn, Sinus, Dreieck und/oder einer Kombination davon ausgewählt werden.
Optional kann der PWM-Generator auch so konfiguriert werden, dass er selektiv steuert, auf der Grundlage des Steuerprogramms die Anzahl der ein- oder auszuschaltenden Schalter, um durch Anlegen der Anzahl von PWM-Signalen den elektrischen Strom durch mindestens eine der leitfähigen Spulen oder alternativ die Spulenbaugruppe in einer spezifischen Weise gemäß dem Steuerprogramm zu erzeugen, um die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten zu erzeugen zur Verfügung gestellt werden. Der Magnetfeldgenerator kann z.B. weiterhin eine Anzahl von Schaltertreibern umfassen, die mit dem PWM-Generator verbunden sind und so konfiguriert sind, dass sie den entsprechenden Schalter in Abhängigkeit von den PWM-Signalen und/oder dem Steuerprogramm ein- oder ausschalten. Auf diese Weise kann der Stromfluss durch kurze Schaltzeiten schnell geschaltet und/oder verändert werden.
Optional kann der PWM-Generator auch so konfiguriert werden, dass er abwechselnd ein- oder ausgeschaltet wird. auf der Grundlage des Steuerprogramms jeweils zwei Schalter der Anzahl der diagonal zueinander angeordneten Schalter auszuschalten, wodurch der elektrische Strom durch mindestens eine der leitfähigen Spulen oder alternativ die Spulenanordnung in einer bestimmten Weise geleitet wird, um die eine oder mehrere bestimmte magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten zu erzeugen, die bereitgestellt werden sollen. Auf diese Weise kann der Stromfluss durch kurze Schaltzeiten schnell geschaltet und/oder verändert werden.
Optional kann der PWM-Generator ferner so konfiguriert sein, dass er auf der Grundlage des Steuerprogramms die Anzahl der ein- oder auszuschaltenden Schalter steuert, um einen bestimmten Arbeitszyklus D der Anzahl der PWM-Signale festzulegen. Ferner kann optional der spezifische Arbeitszyklus D mindestens eine Signalform des elektrischen Stroms durch die mindestens eine leitende Spule oder alternativ die Spulenbaugruppe bestimmen, was zu dem einen oder mehreren spezifischen magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten zu liefern. Das Tastverhältnis D kann als ein Verhältnis zwischen einem aktiven Impuls und einer PWM-Periode definiert werden, das wie folgt ausgedrückt werden kann
$D = \frac{t o n}{T s}$
wobei ton eine aktive Impulszeit und Ts eine PWM-Periodenzeit ist.
Die leitfähigen Spulen der Spulenbaugruppe sind schichtweise gestapelt und auf einer Leiterplatte (PCB) montiert, wobei benachbarte Spulen gegeneinander isoliert sind. anderen durch eine isolierende Zwischenschicht. Somit kann die mechanisch stabile und thermisch-belastbare Leiterplatte als Trägerstruktur für die leitenden Spulen dienen, ohne dass eine weitere Stabilisierungs- und Befestigungsstruktur erforderlich ist. Für die Montage der leitfähigen Spulen auf der Leiterplatte kann die SMD-Technologie oder die THT-Technologie verwendet werden. Die Leiterplattentechnologie ist eine recht gut entwickelte und ausgereifte Technologie, die es ermöglicht, „Klone“ auf sehr effiziente Weise und mit hoher Präzision herzustellen. So können die Spulenparameter jeder einzelnen leitfähigen Spule während der Herstellung genau kontrolliert werden. Wichtig ist auch die hohe Vorhersagbarkeit der Spulenparameter bei der Verwendung der PCB-Technologie. Insbesondere die parasitären kapazitiven und Die induktiven Parameter sind von Anfang an bekannt, was präzise theoretische Simulationen vor der Herstellung ermöglicht, so dass die Spulenparameter für jede leitende Spule gleich sein können. Bei Bedarf können andere elektrische und elektronische Komponenten auf kontrollierte und sehr einfache Weise hinzugefügt werden.
Bei einer Ausführungsform sind die leitenden Spulen der Spulenanordnung verbunden parallelgeschaltet, und die Spulenanordnung ist mit der Anzahl der Schalter des elektronischen Schaltkreises verbunden. Somit sind alle leitenden Spulen der Spulenbaugruppe mit der Anzahl der Schalter des elektronischen Schaltkreises verbunden, wodurch die PWM-Spannung gleichermaßen an alle leitenden Spulen der Spulenbaugruppe angelegt wird. Darüber hinaus bleibt die Spulenbaugruppe auch dann voll funktionsfähig, wenn eine der leitenden Spulen ausfällt. Beispiel: Ausfall eines elektrischen Kontakts.
In einer Ausführungsform ist die Anzahl der leitenden Spulen der Spulenanordnung ko-linear angeordnet und auf der Leiterplatte montiert. Mit anderen Worten: Die leitenden Spulen sind nebeneinander angeordnet, mit der Isolierschicht dazwischen. Auf diese Weise ist die gesamte magnetische Flussdichte der Spulenanordnung gleich der Summe der magnetischen Flussdichten durch jede leitfähige Spule.
In einer Ausführungsform ist jede leitende Spule der Spulenanordnung spiralförmig in einer Schichtebene gewickelt. Mit anderen Worten, die Windungen jeder leitenden Spule sind nicht wie bei zylindrischen Spulen nebeneinander, sondern übereinander angeordnet. Die Spulenwicklungen können zum Beispiel aus Kupfer bestehen. Auf diese Weise kann jede leitende Spule eine niedrige Induktivität aufweisen, wodurch, was das magnetische Feld im Breitbandbereich weiter verbessert. Darüber hinaus kann jede leitende Spule aufgrund der Spiralstruktur eine hohe Steifigkeit, eine minimierte Selbstinduktion zwischen den Spiralen, eine Eigenresonanz bei hoher Frequenz und eine geringe parasitäre Kapazität aufweisen und kann auf einfache Weise hergestellt werden. Diese Art von leitender Spulenstruktur kann auch als planar-spiralförmige leitende Spule bezeichnet werden
In einer Ausführungsform ist die Form jeder der mehreren Spulen der Spulenanordnung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Kreis, einer Ellipse, einer Spirale, einem Rechteck oder einem Vieleck. Auf diese Weise können die leitenden Spulen bei Bedarf unterschiedliche Formen haben, die nicht unbedingt spiralförmig sein müssen.
Optional liegt die Anzahl der leitenden Spulen der Spulenanordnung in einem Bereich von 2 bis 15, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 13, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 8. Auf diese Weise kann die Anzahl der leitfähigen Spulen in Abhängigkeit von der benötigten magnetischen Flussdichte gewählt werden.
In einer Ausführungsform liegt die Dicke jeder leitenden Spule der Spulenanordnung in einem Bereich von 0,030 mm bis 0,120 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,060 mm bis 0,090 mm, am meisten beträgt vorzugsweise 0,070 mm. Wenn jede Spule der Spulenanordnung eine kreisförmige Form hat, liegt der Durchmesser jeder Spule in einem Bereich von 1 cm bis 150 cm, vorzugsweise im Bereich von 15 cm bis 50 cm und am meisten bevorzugt bei 17 cm, 25 cm oder 50 cm. Auf diese Weise kann die Spule einen großen Bereich von Volumina abdecken, beispielsweise bis zu einem Volumen, das ausreicht, um einen Menschen aufzunehmen im Inneren der Spulenbaugruppe, so dass sie für verschiedene Anwendungen, z. B. in der Audiotechnik, Medizintechnik usw., einsetzbar ist.
In einer Ausführungsform kann die Spulenbaugruppe eine Zeitkonstante ts im Bereich von 5 µs bis 15_ µs haben, vorzugsweise im Bereich von 8 µs bis 12 µs, weiter vorzugsweise von etwa 10 µs bis 11 µs, und vorzugsweise von 10,8 µs. Die Zeitkonstante ts kann zum Beispiel durch ts= L/R ausgedrückt werden, wobei L die Induktivität der Spulenanordnung und R ihr Innenwiderstand ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spulenanordnung eine Induktivität L im Bereich von 20 µH bis 90 µH, vorzugsweise im Bereich von 40 µH bis 80 µH, weiter vorzugsweise von 65 µH, aufweisen. Auf diese Weise kann die Spule eine niedrige Induktivität aufweisen, wodurch das breitbandige Magnetfeld weiter verbessert wird.
In einer Ausführungsform kann die Spulenanordnung eine Eigenresonanzfrequenz fr im Bereich von 4 MHz bis 8 MHz, vorzugsweise im Bereich von 6 MHz bis 7 MHz, weiter vorzugsweise von etwa 6,5 MHz und am meisten bevorzugt von 6,5 MHz haben. Die Eigenresonanz der Spulenanordnung kann als die Frequenz verstanden werden, bei der eine komplexe Impedanz maximal ist, die Phase zwischen den Spannungs- und Stromänderungen und einem Verhalten der Spulenbaugruppe von der Induktivität zur Kapazität.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Spulenanordnung einen spezifischen Widerstand R im Bereich von 2 Ω bis 10 Ω, vorzugsweise im Bereich von 4 Ω bis 8 Ω, weiter vorzugsweise im Bereich von 5 Ω bis 7, 5Ω und am liebsten 6 Ω.
Optional bildet die Spulenbaugruppe eine Applikatorspule und/oder eine Therapiespule, die so konfiguriert ist, dass sie auf oder um ein Subjekt herum angebracht werden kann, um das Subjekt mit einer oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder Intensitäten zu versorgen. Dadurch erhöht sich die Zahl der möglichen praktischen Anwendungen des Systems. Darüber hinaus kann ein spezifisches Therapie- oder Behandlungsprogramm auf eine Person angewendet werden. Patienten mit der Spuleneinheit.
In einer Ausführungsform können der elektronische Schaltkreis und die Spulenanordnung einen einteiligen oder integrierten Applikator bilden. Der Applikator kann z. B. in Form eines Pads, einer Elektrode usw. ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Magnetfeldgenerator für Magnetfeldtherapie- und/oder Behandlungsanwendungen verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Magnetfeldgenerator zumindest einen Teil eines medizinischen Geräts bilden, wobei die eine oder die mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder Intensitäten einem Patienten zugeführt werden sollen.
Der hier verwendete Begriff "Gegenstand, der dem Magnetfeld, d. h. der einen oder mehreren magnetischen Wellenform(en) und/oder Intensitäten, ausgesetzt werden soll, kann im weitesten Sinne verstanden werden, d. h. beispielsweise ein Mensch oder ein Tier, ein Körper davon oder ein Teil davon sein. Alternativ kann es sich bei dem Gegenstand auch um eine In-vitro-Substanz handeln, z. B. um einen Erreger, einen Organismus oder ähnliches, der in einer Petrischale, einem Reagenzglas oder ähnlichem kultiviert wird, wobei die Substanz dem Magnetfeld ausgesetzt werden kann.
Das medizinische Gerät kann so konfiguriert sein, dass es das eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten für die Magnetfeldbehandlung und/oder Magnetfeldtherapie.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Informationen über die eine oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten des Steuerprogramms eine Folge von Signalen Indikatoren, die anzeigen, ob ein oder mehrere Signalparameter, die zur Erzeugung der einen oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten verwendet werden, unverändert bleiben oder geändert werden sollen.
Mit anderen Worten: Der Magnetfeldgenerator, z. B. das Steuergerät, erhält nur einen oder mehrere Signalparameter, die das entsprechende von der Signalquelle auszugebende Analogsignal beschreiben, anstatt das Steuerprogramm, z. B. das Therapie- und/oder Behandlungsprogramm, Stichprobe für Stichprobe, d. h. in Stichprobendaten zu empfangen. Der eine oder die mehreren Signalparameter können beispielsweise eine oder mehrere Signalformen oder Wellenformen, Amplituden, Frequenzen und Signaldauern umfassen. Der Magnetfeldgenerator kann das Steuerprogramm empfangen, die dem auf das Subjekt anzuwendenden Therapieprogramm entsprechen kann, und kann auf der Grundlage des Steuerprogramms ein entsprechendes Steuersignal erzeugen, um die Signalquelle so zu steuern, dass das entsprechende Analogsignal erzeugt und/oder ausgegeben wird. Auf diese Weise kann die Datenmenge zur Erzeugung des Analogsignals reduziert werden, indem nur die Signalparameter anstelle von Abtastdaten verwendet werden. In einer Ausführungsform sind das medizinische Gerät, z. B. das Steuergerät, und vorzugsweise der Magnetfeldgenerator, ist ferner so konfiguriert, dass er den einen oder die mehreren Signalparameter derart bereitstellt, dass die Signalparameter mit einer Signalparameterinformation versehen sind, die angibt, über welche Anwendungszeit der eine oder die mehreren Signalparameter unverändert bleiben oder zu ändern sind. Mit anderen Worten, das medizinische Gerät nutzt nur die Information über die Zeitdauer in Bezug auf die Veränderung oder Nichtveränderung des einen oder der mehreren Signalparameter nach einer vordefinierten Funktion zu ändern, anstatt auch die genauen Signalparameter für jeden Zeitpunkt anzugeben. Dieser Mechanismus kann auch als Zeitfensterkonzept bezeichnet werden, wobei der Zeitfenster als die Zeitspanne definiert ist, in der der eine oder die mehreren Signalparameter unverändert bleiben oder gemäß einer vordefinierten Funktion geändert werden. Dabei kann das Zeitfenster weiter mit einer Zeitspanne definiert oder dimensioniert werden, innerhalb derer eine Reaktion oder Antwort von dem Subjekt, d. h. des Körpers oder der Substanz, erwartet oder sogar erkannt werden kann, d. h. eine Reaktion oder Antwort gemessen werden kann. Das Zeitfenster kann z.B. eine Länge im Bereich von Millisekunden (ms) haben, ist aber nicht darauf beschränkt. Auf diese Weise kann die Größe der Datendateien des Kontrollprogramms reduziert werden, da es nur eine reduzierte Menge an Informationen umfasst.
In einer Ausführungsform werden die ein oder mehreren Signalparameter ausgewählt aus: einer Zeitfensterdauer, die anzeigt, dass der Signalparameter während der Zeitfensterdauer unverändert bleibt, einer Amplitude des elektrischen Stroms, einem Offset des elektrischen Stroms, einer Frequenz des elektrischen Stroms, einem Tastverhältnis, wenn die Wellenform des elektrischen Stroms quadratisch ist, und einem Wellenformtyp.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Wellenform ausgewählt wird aus: Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck, Gleichstrom, halbperiodisch, Impuls, Cirp und Sine. Auf diese Weise kann das Magnetfeld ein breites Frequenzspektrum aufweisen.
In einer Ausführungsform kann das Steuergerät ferner einen Signalgenerator umfassen, der stromaufwärts des PWM-Generators angeordnet und mit diesem verbunden ist und der so konfiguriert ist, dass er auf der Grundlage des Steuerungsprogramm ein Quellensignal, das den einen oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten entspricht, die bereitgestellt werden sollen, und das vom PWM-Generator zur Erzeugung der Anzahl von PWM-Signalen verwendet wird. Beispielsweise kann der Signalgenerator so konfiguriert sein, dass er ein bestimmtes PWM-Tastverhältnis erzeugt, um eine Signalform des elektrischen Stroms durch die Spulenanordnung zu erhalten, die geeignet ist, die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten.
In einer Ausführungsform kann der elektronische Schaltkreis eine H-Brücke sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine Anzahl von Magnetfeldgeneratoren umfasst, wobei jeder Magnetfeldgenerator einen dedizierten Kanal der Vorrichtung definiert und wobei jeder Kanal konfiguriert ist, um Folgendes bereitzustellen eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenform(en) und/oder Intensitäten auf eine Person zu übertragen. Auf diese Weise kann jede Spulenbaugruppe unabhängig von den anderen Spulenbaugruppen angesteuert werden. Wenn jede Spulenbaugruppe mit einem bestimmten PWM-Signal und möglicherweise mit einer bestimmten Phasenverschiebung relativ zu den anderen Spulenbaugruppen oder zumindest einigen von ihnen angesteuert wird, können somit selektiv unterschiedliche magnetische Flussdichten in einer bestimmten Richtung erzeugt werden. Dies gibt dem Bediener des Geräts die Möglichkeit die Möglichkeit, die magnetischen Flussdichten entlang von drei Achsen selektiv zu manipulieren, und nicht nur entlang von zwei Achsen, was der Fall wäre, wenn alle Spulen mit denselben PWM-Signalen angesteuert würden.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Magnetfeldgeneratoren mit jeweils einer Spulenbaugruppe, wobei die Spulenbaugruppen entlang einer Längsachse voneinander beabstandet sind. Wenn der Abstand gleich dem Radius R der leitenden Spulen jeder Spulenbaugruppe ist, kann eine Helmholtz-Spulenkonfiguration hergestellt werden. Aber durch Variation des Abstands, könnenmagnetische Flussdichten variabel verändert werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens drei Magnetfeldgeneratoren, die jeweils eine Spulenbaugruppe aufweisen, wobei die Spulenbaugruppen entlang einer Längsachse voneinander beabstandet sind und wobei ein Abstand zwischen zwei benachbarten Spulenbaugruppen entlang der Längsachse variiert. Auf diese Weise kann die Größe der gesamten magnetischen Flußdichte vergrößert, und wenn der Abstand der benachbarten Spulen wieder dem Radius R der Spulen entspricht, ist die Gleichmäßigkeit oder Homogenität des Magnetfeldes gewährleistet.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine erste und eine zweite Helmholtz-Spulenkonfiguration, wobei die erste Helmholtz-Spulenkonfiguration mindestens zwei erste kreisförmige Spulenbaugruppen umfasst, die voneinander entlang einer ersten Längsachse, und wobei die zweite Helmholtz-Spulenkonfiguration mindestens zwei zweite kreisförmige Spulenbaugruppen umfasst, die entlang einer zweiten Längsachse voneinander beabstandet sind, und wobei ein Radius R1 der ersten Spulenbaugruppen kleiner ist als ein Radius R2 der zweiten Spulenbaugruppen, und wobei die erste Längsachse die zweite Längsachse in einem rechten Winkel schneidet. Eine solche zweiachsige (oder sogar mehrachsige) Anordnung von zwei (oder sogar mehr) Helmholtz-Spulen-Konfigurationen kann verwendet werden, um selektiv eine bestimmte Größe der magnetischen Flussdichte oder der magnetischen Resultierenden in einem vorher festgelegten Punkt im Raum zu definieren. Dadurch erhöht sich die Zahl der denkbaren praktischen Anwendungen des Systems, sowohl im medizinischen als auch im nichtmedizinischen Bereich, erheblich.
In einer Ausführungsform ist das Gerät ein medizinisches Therapie- und/oder Behandlungsgerät.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben genannten Ausführungsformen unabhängig von dem jeweiligen Aspekt miteinander kombiniert werden können. Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht im Folgenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Exemplarische Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben mit Verweis auf die Zeichnungen.

zeigt in einem schematischen Schaltplan einen Magnetfeldgenerator gemäß einer Ausführungsform.
zeigt schematisch ein beispielhaftes Magnetfeld, das durch einen Magnetfeldgenerator gemäß einer Ausführungsform erzeugt wird.
zeigt schematisch eine beispielhafte Spulenanordnung, die in einem Magnetfeldgenerator gemäß einer Ausführungsform enthalten ist.
zeigt eine Querschnittsansicht der Spulenanordnung von .
zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von mehreren Spulenbaugruppen in einem Magnetfeldgenerator gemäß einer 1-Achsen-Helmholtz-Spulenanordnunggemäß einer Ausführungsform.
zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mehrerer Spulenbaugruppen in einem Magnetfeldgenerator gemäß einer Ausführungsform, die einer 2-achsigen Helmholtz-Spulenanordnung entspricht.
zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines medizinischen Geräts, das eine Reihe von ein Magnetfeldgenerator gemäß einer Ausführungsform.
zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Signalgenerators eines Magnetfeldgenerators gemäß einer Ausführungsform.
zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines medizinischen Geräts und/oder eines Therapie- und/oder Diagnosegeräts gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
zeigt in einem schematischen Schaltplan eine beispielhafte Ausführungsform eines Magnetfeldgenerators 100, der so konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen erzeugt und/oder magnetischen Intensitäten.
Der im Folgenden verwendete Begriff „Anzahl“ ist sehr weit zu verstehen. Wenn in der nachstehenden Beschreibung beispielsweise der Begriff „eine Anzahl von Spulenbaugruppen“ verwendet wird, kann sich dies auf eine einzelne „Spulenbaugruppe“ oder eine Vielzahl von „Spulenbaugruppen“ beziehen.
Der Magnetfeldgenerator 100 umfasst ein Steuergerät 110, das konzeptionell und/oder funktionell in eine oder mehrere Untereinheiten unterteilt sein kann, wie in den beigefügten Zeichnungen durch gestrichelte Rechtecke dargestellt. Das Steuergerät 110 umfasst einen Pulsweitenmodulations-(PWM)-Generator 110-10, der so konfiguriert ist, dass er eine Anzahl von PWM-Signalen PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL entsprechend einem Steuerprogramm erzeugt, das Folgendes umfasst Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten, die bereitgestellt werden sollen. Mit anderen Worten, der Magnetfeldgenerator 100 ist so konfiguriert, dass er ein breitbandiges Magnetfeld erzeugt.
Ferner umfasst der Magnetfeldgenerator 100 einen elektronischen Schaltkreis, der vorzugsweise eine H-Brücke 120 sein kann. Die folgende Beschreibung basiert auf einem magnetischen Feldgenerator 100, der eine H-Brücke 120 umfasst.
Die H-Brücke umfasst eine Anzahl von Schaltern 120-10, 120-20, 120-30, 120-40, die mit dem Controller 110, z.B. dem PWM-Generator 110-10, verbunden sind, um die Anzahl von PWM-Signalen PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL zu empfangen, wobei die Anzahl von Schaltern 120-10, 120-20, 120-30, 120-40 so konfiguriert ist, dass sie selektiv eingeschaltet werden und off durch den PWM-Generator 110-10, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der durch die Anzahl der PWM-Signale PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL, durch die H-Brücke 120 verursacht wird.
Außerdem umfasst der Magnetfeldgenerator 100 eine Spulenanordnung 130, die im Folgenden näher erläutert wird. Die Spulenbaugruppe 130 ist mit einer Reihe von Schalter 120-10, 120-20, 120-30, 120-40, die so konfiguriert sind, dass sie durch den elektrischen Strom angesteuert werden und in Reaktion auf den elektrischen Strom die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugen, die bereitgestellt werden sollen.
Optional kann der Magnetfeldgenerator 100 auch eine Reihe von Schaltertreiber 120-11, 120-21, 120-31, 120-41 umfassen, die mit dem PWM-Generator 110-10 verbunden sind, und die so konfiguriert sind, dass sie einen entsprechenden Schalter 120-10, 120-20, 120-30, 120-40 in Übereinstimmung mit den PWM-Signalen PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL und/oder dem Steuerprogramm ein- oder ausschalten.
Optional kann das Steuergerät 110 ferner einen Signalgenerator 110-20 umfassen, der dem PWM-Generator 110-10 vorgeschaltet und mit diesem verbunden ist. Er ist so konfiguriert, dass er auf der Grundlage des Steuerprogramms ein Quellensignal erzeugt, das den bereitzustellenden spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten entspricht und vom PWM-Generator 110-20 verwendet wird, um die Anzahl der PWM-Signale PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH zu erzeugen, PWM_RL.
zeigt schematisch ein beispielhaftes Magnetfeld, das durch den hier beschriebenen Magnetfeldgenerator 100 erzeugt wird. Wie zu sehen ist, wird das Magnetfeld von der Spule 130 emittiert, die in einer Ebene angeordnet ist, wie weiter unten beschrieben.
zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel für eine anzutreibende Spulenanordnung 130 mit dem zuvor beschriebenen Magnetfeldtreiber 100. Die Spulenanordnung 130 ist fest auf einer Leiterplatte (PCB) 134 montiert. Im Beispiel von 3 umfasst die Spulenbaugruppe 130 eine leitende Spule 130-10, die spiralförmig in einer Ebene gewickelt ist, die parallel zu der von der Leiterplatte 134 definierten Ebene liegt. Die Spulenanordnung 30 von 3 ist daher spiralförmig. Es sind jedoch auch andere Geometrien denkbar. Zum Beispiel kann die leitende Spule 130-10 20 kann eine Form haben, wie z. B. einen Kreis, eine Ellipse, ein Rechteck, ein Vieleck oder, wie in , eine Spirale. Der radiale Abstand zwischen benachbarten Spulenwicklungen und damit die Anzahl der Spulenwicklungen bei einer bestimmten Größe der Leiterplatte wird in Abhängigkeit von der gewünschten Magnetfelddichte gewählt.
Wie in der Querschnittsansicht von 4 gezeigt, gibt es eine Reihe von leitenden Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n, die schichtweise gestapelt und auf die Leiterplatte 134 aufgebracht oder montiert werden. Mit anderen Worten, eine Schicht enthält eine Spule 130-10 und die nächste Schicht eine weitere Spule 130-20, worauf eine weitere Schicht mit einer weiteren Spule 130-30 folgt. Jede Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n erstreckt sich somit in einer zweidimensionalen Ebene. Die Dicke jeder Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n kann sich in einer Richtung senkrecht zu dieser zweidimensionalen Ebene erstrecken. Die allgemeine Struktur jeder Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n bleibt jedoch planar oder flach.
Da die Vielzahl der leitfähigen Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n in einer Schicht gestapelt sind Da die Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n schichtweise und vorzugsweise exakt übereinander auf der Leiterplatte 134 angeordnet sind, kann man von einer ko-linearen Anordnung auf der Leiterplatte 134 sprechen. Es sind aber auch beliebige versetzte Anordnungen der Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n denkbar, bei denen die Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n keine gemeinsame Achse haben.
Jede Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n ist von einer benachbarten Spule 130-10, 130-20 getrennt, 10, ..., 130-n durch eine isolierende Zwischenschicht 132. Die mehreren Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n sind parallel zu den Schaltern 120-10, 120-20, 120-30, 120-40 der H-Brücke 120 geschaltet, wodurch an jede Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n der Spulenanordnung 130 die gleiche PWM-Spannung angelegt wird.
Die Anzahl der leitfähigen Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n liegt in einem Bereich von 2 bis 15, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 13, und am meisten bevorzugt im Bereich von 8. Die Dicke jeder leitenden Spule liegt in einem Bereich von 0,030 mm bis 0,120 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,060 mm bis 0,090 mm, und am meisten bevorzugt beträgt sie 0,070 mm. Die Dicke jeder Isolierschicht liegt in einem Bereich von 0,200 mm bis 0,800 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,300 mm bis 0,600 mm, und beträgt am meisten bevorzugt 0,406 mm. Die leitfähigen Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n sind vorzugsweise aus Kupfer oder vergoldetem Kupfer, um den Spulenwiderstand zu verringern und bei Bedarf hohe Skin-Effekt-Ströme zu ermöglichen. Ein bevorzugtes Material für die Isolierschicht 132 ist ein glasfaserverstärktes Epoxid.
Die Spulenbaugruppe 130 kann vorzugsweise eine Zeitkonstante ts im Bereich von 5 µs bis 15 µs haben, vorzugsweise im Bereich von 8 µs bis 12 µs, weiter vorzugsweise im Bereich von 10 µs bis 11 µs, und vorzugsweise von 10,8 µs.
Optional kann die Spulenbaugruppe 130 eine Induktivität L im Bereich von 20 µH bis 90 µH, vorzugsweise im Bereich von 40 µH bis 80 µH, weiter vorzugsweise von 65 µH aufweisen. Dies bedeutet eine relativ geringe Induktivität der Spulenbaugruppe 130. Die Induktivität der Spulenbaugruppe 130 sollte so gewählt werden, dass sie mit der Periode des PWM-Generators 110-10 übereinstimmt.
Vorzugsweise kann die Spulenanordnung 130 eine Eigenresonanzfrequenz fr im Bereich von 4 MHz bis 8 MHz, vorzugsweise im Bereich von 6 MHz bis 7 MHz, weiter vorzugsweise von etwa 6,5 MHz und am meisten bevorzugt von 6,525 MHz haben.
Optional kann die Spulenanordnung 130 einen spezifischen Widerstand R im Bereich von 2 Ω bis 10 Ω, vorzugsweise im Bereich von 4 Ω bis 8 Ω, weiter vorzugsweise im Bereich von 5 Ω bis 7 Ω und am meisten bevorzugt von 6 Ω aufweisen.
Damit die Spulenbaugruppe 130 in einem Endprodukt, z. B. in einem medizinischen Therapie- und/oder Behandlungsgerät, verwendet werden kann, wird die Spulenbaugruppe 130 vorzugsweise in ein Material eingebettet das eine relative magnetische Permeabilität nahe 1 oder eine absolute Permeabilität nahe µ0 hat. Solche Materialien bewirken, dass die von der Spulenanordnung erzeugten Magnetfeldlinien nicht gestört werden.
Wie in 5 gezeigt, kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform eine Anzahl von Magnetfeldgeneratoren 100 mit einer Anzahl von Spulenanordnungen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E sein vorgesehen. Die Spulenbaugruppen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E sind in Längsrichtung voneinander beabstandet, wodurch eine sogenannte Helmholtz-Spulenanordnung entsteht. In einer solchen Konfiguration sind die leitenden Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n kreisförmig mit einem Radius R, der dem Längsabstand zwischen zwei benachbarten Spulenbaugruppen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E entspricht. Der Längsabstand kann jedoch entlang der Längsachse variieren. Andere Anordnungen mit einer von der in 5 gezeigten Anzahl von Spulenbaugruppen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E abweichenden Anzahl von Spulenbaugruppen 130A, 130B, 130C, 130D, 130E sind denkbar, beispielsweise zwei, drei oder vier.
Darüber hinaus kann, wie in 6 gezeigt, ein zweiachsiges Helmholtz-Spulenkonzept realisiert werden, bei dem ein Paar Spulenbaugruppen 130A, 130B auf einer ersten Längsachse angeordnet sind, und eine zweiten Paares von Helmholtz-Spulenanordnungen 130C, 130D sind auf einer zweiten Längsachse angeordnet, wobei sich die erste und die zweite Längsachse in einem rechten Winkel schneiden. Die leitenden Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n jeder Spulenanordnung 130A, 130B des ersten Paares haben einen Radius R1, der kleiner ist als der Radius R2 der leitenden Spulen 130-10, 130-20, ..., 130-n jeder Spuleneinheit 130C, 130D des zweiten Paares Im Allgemeinen ist jede Spulenbaugruppe 130A, 130B, 130C, 130D, 130E mit den Schaltern einer H-Brücke verbunden, so dass jede Spulenbaugruppe 130A, 130B, 130C, 130D, 130E unabhängig von jeder anderen Spulenbaugruppe 130A, 130B, 130C gesteuert werden kann, 130D, 130E.
Es ist aber auch denkbar, dass jede leitende Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n einer gegebenen Spulenbaugruppe 130A mit den Schaltern einer H-Brücke verbunden ist, wodurch jede leitende Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n einer gegebenen Spulenbaugruppe 130A unabhängig von jeder anderen leitenden Spule 130-10, 130-20, ..., 130-n der gleichen Spulenbaugruppe 130A gesteuert werden kann.
zeigt in einem schematischen Blockdiagramm ein medizinisches Gerät 200, das so konfiguriert ist, dass es eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten an eine Person S zur Magnetfeldbehandlung und/oder Magnetfeldtherapie anlegt.
Das medizinische Gerät 200 umfasst mindestens einen Magnetfeldgenerator 100 wie oben beschrieben. Beispielhaft umfasst das medizinische Gerät 200 eine Anzahl von Magnetfeldgeneratoren 100, von denen jeder einen eigenen Kanal bildet. Die Anzahl der Kanäle kann ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder mehr betragen.
In diesem Zusammenhang kann das Steuerprogramm ein Magnetfeld Behandlungsprogramm und/oder ein Magnetfeld-Therapieprogramm darstellen, das auf den Probanden S anzuwenden ist.
Optional können die H-Brücke 120 und die Spulenbaugruppe 130 eine integrierte oder einteilige Einheit bilden. Daher kann die Spulenanordnung 130 auch als Applikatorspule und/oder Therapiespule bezeichnet werden oder eine solche bilden, die so konfiguriert ist, dass sie auf oder um das Subjekt S herum angebracht wird, um dem Subjekt S die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten zuzuführen.
Nach , die ein schematisches Blockdiagramm zeigt, kann das Steuergerät 110 ferner einen Signalgenerator 110-20 umfassen. Dieser kann stromaufwärts des PWM-Generators 110-20 angeordnet und mit diesem verbunden sein und kann so konfiguriert sein, dass er auf der Grundlage des Steuerprogramms ein Quellensignal erzeugt, das den spezifischen magnetischen Wellenformen entspricht und/oder magnetischen Intensitäten, die vom PWM-Generator 110-10 verwendet werden sollen. Basierend auf dem Quellsignal kann der PWM-Generator die Anzahl der PWM-Signale PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL erzeugen.
Gemäß kann der Signalgenerator 110-20 aus mehreren Untereinheiten bestehen, wie eine Wellenformgeneratoreinheit 110-21, eine Phasengeneratoreinheit 110-22, eine Tastverhältnisänderungseinheit 110-23, eine Amplitudenänderungseinheit 110-24, eine Offsetänderungseinheit 110-25, eine Frequenzkompensationseinheit 110-26 und einen Addierer 110-27. Das Ausgangssignal des Signalgenerators 110-20 kann das Quellsignal sein, das wiederum das Ausgangssignal des Addierers 110-27 sein kann, welches Quellsignal dann dem PWM-Generator 110-20 zugeführt werden kann.
Die Wellenformgeneratoreinheit 110-21 kann verwendet werden, um die erforderlichen Wellenformen in einer normalisierten Form zu erzeugen, d. h. durch Bereitstellung eines Wertes zwischen -1 und +1, der als Bitstrom bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann der Wellenformgenerator 110-21 ein oder mehrere Eingangssignale empfangen, wie z. B. ein Taktsignal, eine Phaseninformation, die für den Zugriff auf eine oder mehrere Nachschlagetabellen (LUT) mit Wellenformdaten verwendet wird, eine Tastverhältnisinformation und eine Wellenform Informationen. Dabei kann die eine oder mehrere spezifische Wellenform(en) unter Verwendung der einen oder mehreren LUTs erzeugt werden, die vordefinierte Daten oder benutzerdefinierte Daten enthalten, z. B. um erweiterte Wellenformen bereitzustellen. Ferner kann eine spezifische Rechteckwellenform mit Hilfe eines Komparators erzeugt werden, der einen aktuellen Phasenwert mit einem Tastverhältniswert vergleicht.
Die Phasengeneratoreinheit 110-22 kann so konfiguriert sein, dass sie eine Phaseninformation erzeugt für den Wellenformgenerator 110-21 in Abhängigkeit von einer als Eingangssignal empfangenen Frequenzinformation. Zum Beispiel kann die Phasengeneratoreinheit 110-22 ein oder mehrere Eingangssignale empfangen, wie ein Taktsignal, ein Rücksetzsignal, eine Variationsmodusinformation, wie keine Variation, linear, exponentiell und logarithmisch, eine Frequenzinformation und einen Variationsschritt.
zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des oben genannten Magnetfeldes Generator 100.
In Schritt S1 erzeugt der PWM-Generator 110-10 eine Anzahl von PWM-Signalen PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL auf der Grundlage des Steuerprogramms, das Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten enthält, die zur Verfügung gestellt.
In Schritt S2 steuert der PWM-Generator 110-10 die H-Brücke 120 mit der Anzahl der Schalter 120-10, 120-20, 120-30, 120-40, die mit dem PWM-Generator 110-10 verbunden sind, um die Anzahl der PWM-Signale PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL zu empfangen, indem selektives Ein- und Ausschalten der Anzahl von Schaltern 120-10, 120-20, 120-30, 120-40, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird, der durch die Anzahl von PWM-Signalen PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL durch die H-Brücke 120 verursacht wird.
In Schritt S3 wird die Spulenbaugruppe 130, die mit der Anzahl der Schalter 120-10, 120-20, 120-30, 120-40 der H-Brücke 120 verbunden ist, durch den erzeugten elektrischen Strom angetrieben, wodurch als Reaktion auf den elektrischen Strom die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugt werden.
Optional können die eine oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder Intensitäten zur Magnetfeldbehandlung und/oder Magnetfeldtherapie an die Person S angelegt werden.
Optional kann das Steuerprogramm ein Magnetfeld-Behandlungsprogramm darstellen und/oder ein Magnetfeldtherapieprogramm, das auf den Probanden S. angewendet wird.
Optional kann die Spulenbaugruppe 130 eine Applikatorspule und/oder eine Therapiespule bilden, die auf oder um den Probanden S herum angebracht wird, um den Probanden S mit einer oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder Intensitäten zu versorgen.
Optional können die Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenform(en) und/oder magnetischen Intensitäten des Steuerprogramms kann eine Folge von Signalanzeigen umfassen, die angeben, ob ein oder mehrere Signalparameter, die zur Erzeugung der einen oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten verwendet werden, unverändert bleiben oder geändert werden sollen.
Optional kann der eine oder mehrere Signalparameter ausgewählt werden aus: einer Zeitfensterdauer, die anzeigt, dass der Signalparameter während der Zeitfensterdauer unverändert bleibt, eine Amplitude des elektrischen Stroms, ein Offset des elektrischen Stroms, eine Frequenz des elektrischen Stroms, ein Tastverhältnis, wenn die Wellenform des elektrischen Stroms rechteckig ist, und ein Wellenformtyp.
Optional kann der Wellenformtyp ausgewählt werden, z. B. Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck, Gleichstrom, Impuls, Zirkel und Sinus.
Optional kann das Verfahren ferner umfassen die Ableitung von Phasen- und Wellenforminformationen aus dem Steuerprogramm, die Ableitung der Phasen- und Wellenforminformationen aus der mindestens einen Look-up-Tabelle (LUT) und die Zuordnung der Phasen- und Wellenforminformationen zu einer bestimmten Wellenform, eine spezifische Wellenform, und erzeugen unter Verwendung der abgeleiteten spezifischen Wellenform eines Quellensignals, das dem PWM-Generator 110-10 zugeführt wird.
Optional kann das Verfahren ferner die Verwendung eines Komparators umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine aktuelle Phaseninformation mit einem Tastverhältniswert vergleicht, um eine spezifische Rechteckwellenform zur Erzeugung eines Quellensignals zu erzeugen, das dem PWM-Generator 110-10 zugeführt wird.
Ein Computerprogramm oder Computerprogrammelement kann bereitgestellt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es so konfiguriert ist, dass es die Verfahrensschritte auf einem geeigneten System ausführt.
Das Computerprogrammelement könnte daher auf dem Steuergerät, z. B. einer Datenverarbeitungseinheit, gespeichert sein. Diese Datenverarbeitungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchführt oder deren Durchführung veranlasst. Darüber hinaus kann sie konfiguriert sein, um die Komponenten des oben beschriebenen Geräts und/oder Systems zu bedienen. Die Datenverarbeitungseinheit kann so konfiguriert werden, dass sie automatisch arbeitet und/oder die Befehle eines Benutzers ausführt. Ein Computerprogramm kann in einen Arbeitsspeicher eines Datenprozessors geladen werden. Die Datenverarbeitungsanlage kann somit zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet werden.
Außerdem könnte das Computerprogramm alle erforderlichen Schritte ausführen, um den Ablauf einer beispielhaften Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens zu erfüllen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares Medium, wie z.B. eine CD-ROM, ein USB-Stick oder dergleichen, vorgestellt, wobei auf dem computerlesbaren Medium ein Computerprogrammelement gespeichert ist, das im vorangehenden Abschnitt beschrieben ist.
Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, z. B. einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert und/oder verbreitet werden, es kann aber auch in anderer Form verbreitet werden, z. B. über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme.
Das Computerprogramm kann jedoch auch über ein Netzwerk wie das World Wide Web angeboten werden und von einem solchen Netzwerk in den Arbeitsspeicher eines Datenprozessors heruntergeladen werden. Es kann auch ein Medium bereitgestellt werden, das ein Computerprogrammelement zum Herunterladen verfügbar macht, das so beschaffen ist, dass es Folgendes leistet die oben beschriebene Methode.

Claims

Magnetfeldgenerator (100) zur Erzeugung einer oder mehrerer spezifischer magnetischer Wellenformen und/oder magnetischer Intensitäten, umfassend: ein Steuergerät (110), das einen Pulsbreitenmodulations-, PWM, Generator (110-10) umfasst, der konfiguriert ist, um eine Anzahl von PWM-Signalen (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) zu erzeugen, die einem Steuerprogramm entsprechen, das Informationen über die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten umfasst, die bereitgestellt werden sollen; einen elektronischen Schaltkreis (120), der eine Anzahl von Schaltern (120-10, 120-1020 , 120-30, 120-40) umfasst, die mit dem Controller (110) verbunden sind, um die Anzahl von PWM-Signalen (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) zu empfangen, und die so konfiguriert sind, dass sie selektiv eingeschaltet werden können und aus, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der durch die Anzahl der PWM-Signale (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) über den elektronischen Schaltkreis (120); und eine Spulenbaugruppe (130), die eine Anzahl von leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130- 15n) umfasst, die schichtweise gestapelt und auf einer gedruckten Leiterplatte (134) montiert sind, wobei benachbarte Spulen (130-10; 130-20) sind durch eine isolierende Zwischenschicht (132) voneinander isoliert; mindestens eine der leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) ist mit der Anzahl von Schaltern (120-10, 120-20, 120-30, 120-40) des elektronischen Schaltkreises (120) verbunden und so konfiguriert, dass er durch den elektrischen Strom angesteuert wird und in Reaktion auf den elektrischen Strom die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder magnetische Intensitäten erzeugt, die bereitgestellt werden sollen.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach Anspruch 1, wobei die leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) parallel geschaltet sind und die Spulenanordnung (130) ist mit der Anzahl der Schalter (120-10, 120-20, 120-30, 120-40) des elektronischen Schaltkreises (120) verbunden.
Magnetfeldgenerator (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der leitenden Spulen (120-10, 120-20, 120-30, 120-40) der Spulenanordnung (130) ko-linearangeordnet und auf der Leiterplatte (134) montiert sind.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede leitende Spule (120-10, 120-20, 120-30, 120-40) der Spulenanordnung (130) spiralförmig in einer Schichtebene gewickelt ist.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form jeder der Anzahl von Spulen (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Kreis, einer Ellipse, einer Spirale, einem Rechteck oder einem Polygon besteht.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Die Anzahl der leitenden Spulen (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) liegt in einem Bereich von 2 bis 15, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 13, besonders bevorzugt 8.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke jeder leitenden Spule (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) in einem 20Bereich von 0,030 mm bis 0,120 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,060 mm bis 0,090 mm, besonders bevorzugt von 0,070 mm.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Spule (130-10; 130-20; 130-n) der Spulenanordnung (130) hat eine kreisförmige Form, und wobei ein Durchmesser jeder Spule (130-10; 130-20; 130-n) im Bereich von 1 cm bis 150 cm, vorzugsweise im Bereich von 15 cm bis 50 cm und am meisten bevorzugt von 17 cm, 25 cm oder 50 cm liegt.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spulenanordnung (130) eine Zeitkonstante ts aufweist, die im Bereich von 5 µs bis 15 µs, vorzugsweise im Bereich von 8 µs bis 12 µs, noch bevorzugter im Bereich von 10 µs bis 11 µs und am meisten bevorzugt von 10,8 µs liegt.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spulenanordnung (130) eine Induktivität L im Bereich von 20 µH bis 90 µH, vorzugsweise im Bereich von 40 µH bis 80 µH und besonders bevorzugt von 65 µH aufweist.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spulenanordnung (130) eine Eigenresonanzfrequenz fr im Bereich von 4 MHz bis 8 MHz, vorzugsweise im Bereich von 6 MHz bis 7 MHz, weiter vorzugsweise von etwa 6,5 MHz und am meisten bevorzugt von 6,525 MHz aufweist.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spulenanordnung (130) einen spezifischen Widerstand R im Bereich von 2 Ω bis 10 Ω, vorzugsweise im Bereich von 4 Ω bis 8 Ω, weiter vorzugsweise im Bereich von 5 Ω bis 7 Ω und am meisten bevorzugt von 6 Ω aufweist.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spulenanordnung (130) bildet eine Applikatorspule und/oder eine Therapiespule, die so konfiguriert ist, dass sie auf oder um ein Subjekt (S) herum angebracht werden kann, um dem Subjekt (S) eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten zuzuführen.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronischer Schaltkreis (120) und die Spulenbaugruppe (130) bilden einen einteiligen Applikator.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldgenerator (100) mindestens ein Teil einer medizinischen Vorrichtung (200) ist, und wobei die das medizinische Gerät (200) so konfiguriert ist, dass es die eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten zur Magnetfeldbehandlung und/oder Magnetfeldtherapie an das Subjekt (S) anlegt
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Informationen über die eine oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten des vom Magnetfeldgenerator (100) auszuführenden Steuerprogramms umfassen eine Folge von Signalanzeigen, die angeben, ob ein oder mehrere Signalparameter, die zur Erzeugung der einen oder mehreren spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten verwendet werden, unverändert bleiben oder geändert werden sollen.
Magnetfeldgenerator (100) nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Signalparameter aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Zeitfensterdauer, die anzeigt, dass der Signalparameter während der Zeitfensterdauer unverändert bleibt, einer Amplitude des elektrischen Stroms, einem Offset des elektrischen Stroms, einer Frequenz des elektrischen Stroms, einem Tastverhältnis, wenn der Die Wellenform des elektrischen Stroms ist quadratisch, und es handelt sich um eine Wellenform.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach Anspruch 17, wobei der Wellenformtyp aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck, Gleichstrom, halbperiodisch, Puls, Cirp und Sine besteht.
Der Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (110) des Magnetfeldgenerators (100) weiterhin umfasst: einen Signalgenerator (110-20), der stromaufwärts des PWM-Generators (110-10) angeordnet und mit diesem verbunden ist, und der so konfiguriert ist, dass er auf der Grundlage des Steuerprogramms ein Quellensignal erzeugt, die den spezifischen magnetischen Wellenformen und/oder magnetischen Intensitäten entsprechen, die vom PWM-Generator (110-20) verwendet werden sollen, um die Anzahl der PWM-Signale (PWM_LH, PWM_LL, PWM_RH, PWM_RL) zu erzeugen.
Magnetfeldgenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektronische Schaltkreis eine H-Brücke (120) ist.
Eine Vorrichtung (200), die eine Anzahl von Magnetfeldgeneratoren (100) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Anzahl der Magnetfeldgeneratoren (100) einen dedizierten Kanal der Vorrichtung (200) definiert, und wobei jeder Kanal so konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere spezifische magnetische Wellenformen und/oder Intensitäten an ein Subjekt (S) liefert.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 21, mit mindestens zwei Magnetfeldgeneratoren (100), die jeweils eine Spulenanordnung (130A; 130B) aufweisen, vorgesehen sind, und wobei die Spulenanordnungen (130A; 130B) entlang einer Längsachse voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 21 oder 22, wobei mindestens drei Magnetfeldgeneratoren (100) vorgesehen sind, die jeweils eine Spulenanordnung (130A; 130B; 130C) aufweisen, und wobei die Spule Baugruppen (130A; 130B; 130C) entlang einer Längsachse voneinander beabstandet sind, und wobei ein Abstand zwischen zwei benachbarten Spulenbaugruppen (130A; 130B) entlang der Längsachse variiert.
Die Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Anzahl der Magnetfelder Generatoren (100) eine erste (130A; 130B) und eine zweite (130C; 130D) Helmholtz-Spulenkonfiguration aufweisen, wobei die erste Helmholtz-Spulenkonfiguration mindestens zwei erste kreisförmige Spulenanordnungen (130A; 130B) aufweist, die entlang einer ersten Längsachse voneinander beabstandet sind, und wobei die zweite Helmholtz-Spulenkonfiguration mindestens zwei zweite kreisförmige Spulenanordnungen (130C; 130D) aufweist, die voneinander beabstandet sind voneinander entlang einer zweiten Längsachse, und wobei ein Radius R1 der ersten Spulenbaugruppen (130A; 130B) kleiner ist als ein Radius R2 der zweiten Spulenbaugruppen (130C; 130D), und wobei die erste Längsachse die zweite Längsachse in einem rechten Winkel schneidet.
Die Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die Vorrichtung eine medizinische Therapie- und/oder Behandlungsvorrichtung (200) ist.