ITMI20101589A1 - Macchina per trattamenti di diatermia - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per BREVETTO D’INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

“MACCHINA PER TRATTAMENTI DI DIATERMIAâ€

La presente descrizione riguarda una macchina per trattamenti di diatermia e nel dettaglio diatermia a trasferimento energetico capacitivo e resistivo.

In particolare sarà qui di seguito descritta una macchina per termoterapia che utilizza campi elettromagnetici ad alta frequenza per produrre calore all’interno dei tessuti.

In altri termini oggetto del trovato à ̈ una macchina per diatermia a trasferimento capacitivo e resistivo da radiofrequenze, generalmente comprese tra 0,4 e 1,4 MHz, alle quali il termine diatermia propriamente si riferisce.

BACKGROUND

Sono oggi note ed utilizzate nel settore di trattamenti termoterapici macchine per diatermia che ricevono una alimentazione dalla rete elettrica e tramite un alimentatore/trasformatore di frequenza ed un successivo trasformatore portano una tensione alternata a frequenze prefissate ai capi di elettrodi destinati a effettuare un trattamento su un paziente.

Il brevetto europeo n. EP 0893140 descrive un circuito per diatermia costituito da un alimentatore che riceve la tensione di rete e che la porta ad un avvolgimento primario di un trasformatore.

È poi presente un avvolgimento secondario opportunamente accoppiato al primario a definire il citato trasformatore per elevare la tensione ai valori desiderati e portarla ai capi degli elettrodi di trattamento.

Nel dettaglio un’estremità dell’avvolgimento secondario à ̈ collegata elettricamente ad una piastra di ritorno, mentre l’altra estremità à ̈ destinata ad essere collegata ad un elettrodo capacitivo, ovvero ad un elettrodo isolato tramite un opportuno rivestimento protettivo.

La macchina in accordo con lo stato dell’arte prevede anche la presenza di un elettrodo resistivo che à ̈ collegato all’avvolgimento secondario in una posizione intermedia in modo da presentare una tensione ai capi inferiore a quella dell’elettrodo capacitivo.

I problemi più rilevanti riscontrati dalle apparecchiature note in commercio sono legati al verificarsi di scariche elettriche al momento del distacco dell’elettrodo dal paziente ed alla non perfetta pulizia del segnale in corrispondenza degli elettrodi, segnale che spesso presenta distorsioni indesiderate che possono andare a detrimento del trattamento.

Con riferimento alla prima problematica sono state introdotte sul mercato macchine dotate di moduli di controllo attivo collegati all’elettrodo di trattamento e capaci di abbattere la tensione al capo degli elettrodi nel momento in cui à ̈ sentito il distacco degli stessi dal corpo del paziente.

Questi sistemi, pur raggiungendo gli effetti desiderati, risultano essere complessi e costosi a livello di implementazione.

Inoltre l’affidabilità della macchina e la sua sicurezza risentono in particolare dell’ affidabilità del modulo attivo in retroazione.

Con riferimento alla seconda problematica si sono diffuse macchine per diatermia dotate di un prefissato numero di stati di filtraggio, ad esempio stadi di filtraggio (LC), per ridurre le armoniche indesiderate e cercare di portare un segnale pulito per il trattamento.

E anche noto dal documento EP 2169826 realizzare un circuito per dispositivi in radiofrequenza da applicare a tessuti vivi in cui à ̈ presente un generatore di frequenze per creare un opportuno segnale in tensione alternata alla frequenza desiderata per l’applicazione su un paziente.

Tramite un primo stadio di filtraggio LC in serie si procedono ad eliminare le armoniche indesiderate.

Quindi tramite un opportuno trasformatore la tensione viene ridotta (o elevata a seconda delle esigenze) e quindi, mediante un ulteriore filtraggio LC (in parallelo), si procede ad un ulteriore attenuazione delle componenti armoniche del segnale.

Il segnale giunge quindi all’elettrodo capacitivo o resistivo a seconda della tipologia di trattamento a cui sottoporre il paziente.

SOMMARIO

In questa situazione à ̈ uno scopo della macchina per diatermia in accordo con la forma realizzativa successivamente descritta quello di risolvere gli inconvenienti e i problemi tecnici riscontrati nelle macchine attualmente in commercio.

Un primo scopo à ̈ quello di poter fornire una tensione di uscita sempre sufficientemente bassa che permetta di eliminare problemi di scariche elettriche al momento del distacco dell’elettrodo dal paziente mantenendo tuttavia inalterate le capacità di trattamento della macchina.

Uno scopo ulteriore à ̈ quello di mettere a disposizione una macchina in grado di garantire basse perdite di commutazione ed un migliore filtraggio, o minor distorsione, della sinusoide in uscita.

Un altro scopo à ̈ quello di migliorare significativamente il rendimento della macchina nel trasferimento energetico.

È poi un importante obiettivo quello di consentire un controllo parzialmente o totalmente automatico del trattamento garantendo che al paziente venga somministrato l’esatto quantitativo di trattamento necessario.

Inoltre à ̈ anche un obiettivo quello di migliorare il rendimento del trasformatore. In accordo con un aspetto indipendente della presente invenzione à ̈ stata realizzata una macchina per trattamenti di diatermia comprendente un circuito principale di alimentazione atto a ricevere un’alimentazione elettrica di rete e presentante almeno un avvolgimento primario; un circuito secondario di alimentazione elettricamente collegabile per alimentare un elettrodo di trattamento e presentante un avvolgimento secondario; e un trasformatore presentante detto avvolgimento primario e detto avvolgimento secondario; detto trasformatore accoppia il circuito principale di alimentazione al circuito secondario di alimentazione; il circuito principale di alimentazione presenta un primo elemento circuitale in ingresso ricevente l’alimentazione elettrica di rete per fornire in uscita una tensione continua ed un secondo elemento circuitale a valle del primo ricevente in ingresso detta tensione continua e configurato per generare in uscita una tensione alternata.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il primo elemento circuitale comprende un alimentatore AC/DC; l'alimentatore AC/DC à ̈ opzionalmente un alimentatore atto a generare una tensione continua settabile ad un valore prestabilito selezionabile in un prefissato range tra un valore massimo ed un valore minimo di tensione; detto valore massimo di tensione à ̈ ad esempio 100 V, ed in maggior dettaglio 50 V; il valore minimo di tensione à ̈ ad esempio 0.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il primo elemento circuitale genera una tensione continua isolata dalla tensione di rete.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il secondo elemento circuitale genera in uscita una tensione alternata ad onda rettangolare, in particolare quadra, ad una prefissata frequenza, in particolare di ampiezza costante e pari al valore di detta tensione continua.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il secondo elemento circuitale comprende un ingresso elettrico a tensione costante pari a detta tensione continua, un’uscita a tensione alternata, un prefissato numero di transitar in configurazione a ponte interposti circuitalmente tra detto ingresso e detta uscita per trasformare detta tensione continua in detta tensione alternata.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti la macchina comprende inoltre almeno quattro transitor, almeno uno per ciascun ramo del ponte, detti transitor essendo ad esempio dei mosfet.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il circuito di alimentazione principale comprende un filtro, in particolare passivo, per eliminare le armoniche indesiderate; detto filtro essendo interposto tra il secondo elemento circuitale e l’avvolgimento primario; in particolare il filtro à ̈ un filtro passabanda e comprendendo un primo stadio LC in serie e/o un secondo stadio LC in parallelo; in particolare il filtro à ̈ un filtro del quarto ordine.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con imo qualsiasi degli aspetti precedenti, il filtro à ̈ un filtro passabanda con frequenza di centrobanda sostanzialmente coincidente con la prefissata frequenza dell’onda quadra; il circuito di alimentazione principale presenta in uscita dal filtro una tensione alternata sinusoidale; in particolare la tensione alternata sinusoidale ha ampiezza proporzionale a

Vc* 4

Ï€

in maggior dettaglio l’ampiezza essendo inferiore a Vc*4 /π di un coefficiente funzione della caduta sul filtro e/o sul secondo elemento circuitale.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la macchina comprende inoltre un dispositivo per la determinazione della potenza erogata; in particolare il dispositivo comprende un sensore di intensità di corrente e un sensore di differenza di potenziale circuitalmente disposti per rilevare una potenza erogata dalla macchina; opzionalmente detto dispositivo per determinare la potenza erogata essendo interposto tra il primo ed il secondo elemento circuitale.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il circuito secondario di alimentazione comprende un ulteriore filtro , in particolare passivo; detto ulteriore filtro à ̈ ad esempio un filtro passabanda; il centro banda del filtro passabanda à ̈ pari a detta prefissata frequenza.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, detto ulteriore filtro comprende un’induttanza definita dall’induttanza dispersa equivalente secondaria del trasformatore e dall’induttanza delle connessioni del circuito secondario di alimentazione ad un elettrodo di trattamento ed una capacità tale che l’ulteriore filtro adatti l’impedenza per ottimizzare il trasferimento energetico.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il trasformatore eleva la tensione sull’avvolgimento secondario rispetto alla tensione sull’avvolgimento primario; detto trasformatore isola l’alimentazione di rete rispetto ad un elettrodo di trattamento.

In accordo con un ulteriore aspetto in accordo con uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la potenza assorbita dal paziente à ̈ pari alla potenza misurata dal dispositivo per la rilevazione di potenza per un rendimento; detto rendimento à ̈ un valore sostanzialmente costante funzione della circuiteria interposta tra detto dispositivo per la rilevazione della potenza ed un elettrodo di trattamento.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, detto filtro à ̈ selezionabile in un gruppo circuitale comprendente una pluralità di filtri passabanda ciascuno con diversa frequenza di centro banda; detto gruppo circuitale à ̈ interposto tra il secondo elemento circuitale e l’avvolgimento primario; in particolare ciascun filtro di detto gruppo circuitale comprende un primo filtro in serie e un secondo filtro in parallelo con medesima frequenza di centrobanda.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti la macchina comprende inoltre un’unità di controllo configurata per intervenire su detto alimentatore per modificare il valore di tensione continua in uscita ad un valore selezionato in detto range.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la macchina comprende un’unità di controllo configurata per comandare il secondo elemento circuitale determinando la frequenza della tensione alternata in uscita.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la macchina comprende un dispositivo selettore atto a consentire la selezione di uno di detta pluralità di filtri passabanda e comprendente inoltre un’unità di controllo configurata per comandare il dispositivo selettore e selezionare il filtro passabanda prescelto; in particolare detto filtro passabanda prescelto ha una frequenza di centrobanda pari alla prefissata frequenza.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’ulteriore filtro comprende una pluralità di capacitori alternativamente selezionabile e collegabile al circuito secondario di alimentazione.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, la macchina comprende un elemento selettore per consentire la selezione di una di detta pluralità di capacitori e comprende inoltre un’unità di controllo configurata per comandare l’elemento selettore per consentire la selezione di una di detta pluralità di capacitori.

In accordo con un ulteriore aspetto indipendente o anche secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti à ̈ stata realizzata una macchina per trattamenti di diatermia comprendente: un circuito di alimentazione atto a ricevere un’alimentazione elettrica di rete e collegabile elettricamente ad un elettrodo di tratamento; il circuito di alimentazione presenta un primo elemento circuitale ricevente in ingresso l alimentazione elettrica di rete per fornire in uscita una tensione continua ed un secondo elemento circuitale a valle del primo ricevente in ingresso detta tensione continua e configurata per generare in uscita una tensione alternata a frequenza prefissata.

In accordo con un ulteriore aspeto indipendente o anche secondo uno qualsiasi degli aspeti precedenti, à ̈ stata realizzata una macchina per tratamenti di diatermia comprendente: almeno un eletrodo di trattamento; almeno un eletrodo di ritorno; un circuito di alimentazione ato a ricevere un’alimentazione di rete ed a fornire a deto eletrodo di trattamento una tensione alternata ad un prefissato valore di frequenza, in particolare compreso tra 0,1 e 3 MHz; un prefissato numero di sensori associati al circuito di alimentazione per rilevare i rispettivi parametri relativi a variabili elettriche del circuito di alimentazione; un’interfaccia utente per consentire l’inserimento di dati da parte di un utilizzatore; un’unità di controllo predisposta per ricevere in ingresso un segnale proveniente da detti sensori e relativo al parametro rilevato e per ricevere in ingresso i dati inseriti dall’utente tramite l’interfaccia utente; l’unità di controllo à ̈ predisposta a ricevere, tramite l’interfaccia utente, almeno un valore di prescrizione del tratamento diatermico da somministrare al paziente, l’unità di controllo essendo configurata per effetuare le seguenti fasi: comandare il circuito di alimentazione per erogare il tratamento diatermico del paziente; ricevere il segnale proveniente dai sensori; determinare, in funzione del segnale ricevuto dei sensori, il raggiungimento del valore di prescrizione preimpostato; segnalare il raggiungimento del valore di prescrizione preimpostato e/o interrompere l’erogazione del tratamento.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per determinare una potenza erogata dalla macchina tramite il segnale proveniente dai sensori.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per ricevere un segnale di intensità di corrente assorbita da un sensore di intensità di corrente e di differenza di potenziale da un sensore di tensione per determinare una potenza erogata dalla macchina o, alternativamente, à ̈ configurato per ricevere un segnale di potenza erogata dalla macchina da un dispositivo per la determinazione della potenza erogata.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per determinare una potenza assorbita dal paziente in funzione della potenza erogata dalla macchina e del rendimento; detto rendimento à ̈ un valore sostanzialmente costante funzione della circuiteria interposta tra la zona di rilevazione della potenza erogata dalla macchina e l’elettrodo di trattamento.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per determinare l’energia fornita al paziente in funzione della potenza erogata dalla macchina e del tempo di erogazione, ad esempio l’energia fornita al paziente essendo pari a:

E- \ Passdt

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per ricevere un valore di prescrizione pari a un valore di energia da somministrare al paziente nel corso del trattamento.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per stabilire e/o variare nel tempo i parametri di applicazione del trattamento diatermico, quali una tensione e/o una corrente e/o una frequenza di applicazione agli elettrodi, per mantenere il parametro reale di applicazione del trattamento diatermico sostanzialmente pari a quello impostato.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per determinare un tempo di trattamento in funzione del valore di prescrizione e dei parametri di applicazione del trattamento preimpostati dall'operatore tramite l’interfaccia utente.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per variare la tensione e/o la corrente erogata al paziente per inseguire, eventualmente con un ritardo temporale prefissato, il profilo di valori di potenza nel tempo da somministrare al paziente nel corso del trattamento; la potenza assorbita dal paziente varia al variare della posizione dell’elettrodo di trattamento sul paziente durante il trattamento

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per determinare il valore di energia assorbita dal paziente per segnalare e/o interrompere il trattamento al raggiungimento del valore di energia preimpostata da somministrare.

In accordo con un ulteriore aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, l’unità di controllo à ̈ configurata per ricevere un valore di prescrizione pari a un profilo di valori di potenza nel tempo da somministrare al paziente nel corso del trattamento; detto profilo di valori à ̈ ad esempio un valore costante da mantenere nel tempo.

In accordo con un ulteriore aspetto indipendente dell'invenzione à ̈ prevista una macchina per trattamenti di diatermia comprendente: un circuito principale di alimentazione atto a ricevere un’alimentazione elettrica di rete e presentante almeno un avvolgimento primario; un circuito secondario di alimentazione elettricamente collegabile per alimentare un elettrodo di trattamento e presentante un avvolgimento secondario; e un trasformatore presentante detto avvolgimento primario e detto avvolgimento secondario; detto trasformatore accoppia il circuito principale di alimentazione al circuito secondario di alimentazione; il circuito di alimentazione principale comprende un filtro (17), in particolare passivo, per eliminare le armoniche indesiderate, interposto tra il secondo elemento circuitale e l’avvolgimento primario; in particolare il filtro à ̈ un filtro passabanda e comprende un primo stadio LC in serie e un secondo stadio LC in parallelo; in particolare il filtro à ̈ un filtro del quarto ordine.

Questi ed altri scopi che meglio appariranno nel corso della seguente descrizione sono sostanzialmente raggiunti da una macchina per trattamenti di diatermia secondo quanto descritto in una o più delle seguenti rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma realizzativa non limitativa qui di seguito riportata.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 illustra in vista schematica lo schema elettrico di una macchina per trattamenti di diatermia;

- Le figure 2a e 2b mostrano due particolari ingranditi e maggiormente dettagliati dello schema elettrico di figura 1 ; e

- La figura 3 illustra uno schema funzionale a blocchi della macchian per diatermia in accordo con una procedura di controllo automatico del trattamento.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento agli uniti disegni con 1 Ã ̈ stata complessivamente indicata una macchina per trattamenti di diatermia.

In particolare la macchina oggetto della seguente descrizione à ̈ relativa a trattamenti di diatermia a trasferimento energetico capacitivo e/o resistivo.

In altri termini il dispositivo per diatermia permette il trasferimento di energia in due modalità, capacitiva o resistiva, attraverso T utilizzo di due elettrodi di trattamento 2, 3 differenti.

Nella modalità capacitiva, l’elettrodo attivo 2 à ̈ rivestito da un materiale isolante e si crea di fatto un condensatore in cui i due conduttori sono dati dall’elettrodo attivo e dal corpo, separati dall’isolante apposto sulTelettrodo 2.

Le cariche presenti nelle parti più conduttive del corpo tendono a concentrarsi al di sotto dell’elettrodo mobile, vicino all’isolante.

Le correnti che si generano in seguito all’altemanza del campo elettrico applicato si manifestano dunque soprattutto a livello dei distretti più ricchi d’acqua, maggiormente conduttivi.

Nella modalità resistiva l’elettrodo 3 à ̈ conduttivo e non à ̈ rivestito da isolante ameno nella superficie a contatto con il paziente e pertanto le piastre del condensatore sono costituite dalle parti conduttive della porzione di corpo interposta tra i due elettrodi, mentre risolante à ̈ costituito dai tessuti a maggior resistenza (ovvero i tessuti più poveri d’acqua quali Tosso) .

A questo livello si concentrano le cariche e le relative correnti di spostamento. Dunque nella modalità capacitiva l’effetto biologico si manifesta prevalentemente in prossimità della zona sottostante l’elettrodo mobile soprattutto a livello dei tessuti ricchi d’acqua, come il muscolo.

Nella modalità resistiva invece l’effetto à ̈ prevalentemente localizzato a livello dei tessuti a più alta resistenza, come l’osso, i legamenti, etc.

La macchina per diatermia oggetto del presente trovato lavora in un range di frequenze tra 0,4 MHz e 3 MHz; in particolare la stessa opera in un range tra 0,4 e 1,4 MHz e nel dettaglio specifico à ̈ progettata, come meglio chiarito in seguito, per lavorare a tre specifiche differenti frequenze, ad esempio 500, 750, 1000 kHz.

A livello di potenze il dispositivo à ̈ in grado di erogare potenze dei seguenti range: bassa potenza (10-30 W); media potenza (30-80 W); alta potenza (80-200 W) a seconda dei trattamenti e degli effetti desiderati sul paziente.

Osservando lo schema elettrico di cui alla figura 1 si nota innanzitutto la presenza di un circuito di alimentazione 100 degli elettrodi 2, 3 comprendente un circuito principale di alimentazione 5 il quale à ̈ atto a ricevere un’alimentazione elettrica di rete (o equivalente) 26, ad esempio à ̈ destinato ad essere connesso ad una linea elettrica a 110/220 V in corrente alternata.

Subito a valle dell’alimentazione di rete 26 à ̈ presente un primo elemento circuitale 9 facente parte del circuito principale di alimentazione 5 il quale, dopo aver ricevuto l’alimentazione elettrica di rete, fornisce in uscita una tensione continua Vcdi livello variabile.

In generale l’elemento circuitale 9 comprende un alimentatore AC/DC 11 il quale potrà essere opzionalmente anche un alimentatore atto a generare una tensione continua variabile, selezionabile in un range tra un valore massimo ed un valore minimo di tensione.

Il valore massimo di tensione può essere ad esempio 100V e il valore minimo pari a 0.

Nel dettaglio specifico dell’esempio realizzativo mostrato, l’alimentatore AC/DC ha una uscita variabile tra 0 e 50V in tensione continua.

La macchina 1 comprende anche un’unità di controllo 25 tramite la quale à ̈ possibile gestire la tensione di uscita dell’alimentatore 11.

In altri termini un operatore potrà intervenire sull’alimentatore tramite il software di controllo e settare la tensione in uscita al valore desiderato, in particolare in funzione della tipologia di trattamenti che la macchina sarà destinata ad effettuare e della porzione di corpo del paziente interessata dal trattamento.

Una delle peculiarità dell’elemento circuitale 9 à ̈ che lo stesso genera una tensione continua Vcisolata dalla tensione di rete definendo un primo blocco di sicurezza della macchina.

A valle del primo elemento circuitale 9 si può notare poi la presenza di un dispositivo 20 per la determinazione della potenza erogata dalla macchina.

Nel dettaglio tale dispositivo 20 comprende un sensore di intensità corrente 21 (un amperometro) montato in serie su una prima linea 32 di alimentazione ed un sensore di tensione 22 (voltmetro) circuitalmente posizionato per rilevare la differenza di potenziale tra il primo ed il secondo conduttore 32,33.

Tramite i sensori 21, 22 sopra citati à ̈ possibile rilevare la potenza P erogata dalla macchina (P=V<*>I).

Si noti in particolare che il dispositivo 20 à ̈ posizionato nella porzione del circuito a tensione e corrente continue in maniera tale da poter rilevare con estrema semplicità l’effettiva potenza erogata P.

A valle del dispositivo 20 à ̈ presente un secondo elemento circuitale 10 il quale riceve in ingresso la tensione continua Vced à ̈ configurato per generare in uscita un’opportuna tensione alternata.

Nel dettaglio la tensione alternata generata dal secondo elemento circuitale ha una prefissata frequenza f0corrispondente alla frequenza di applicazione del segnale sul paziente (ovvero alla frequenza che si troverà poi in corrispondenza degli elettrodi 2, 3 di applicazione per il trattamento).

Il secondo elemento circuitale 10 Ã ̈ peraltro predisposto a generare in uscita una tensione alternata ad onda rettangolare, in particolare quadra, con ampiezza costante (amp) pari al valore della tensione continua.

In altri termini il secondo elemento circuitale 10 comprende un ingresso 13 a tensione costante pari alla tensione continua Vced un’uscita 14 a tensione alternata avente un duty cycle (rapporto pieno/vuoto di lavoro) pari al 50%. Interposti si trovano un prefissato numero di transitor, in particolare mosfet, 12 in configurazione a ponte 15 destinati ad essere comandati dall’unità di controllo 25 per trasformare la citata tensione continua Vcin ingresso in un’onda quadra a frequenza f0con ampiezza costante in uscita.

I mosfet 12 sono in particolare almeno quattro disposti uno su ciascun ramo 16a, 16b, 16c, 16d del ponte 15.

In particolare il ponte 15 à ̈ un ponte ad “H†e, poiché la variazione del livello della tensione desiderata sul manipolo à ̈ ottenuta variando il livello di tensione continua che alimenta il ponte (e non ad esempio modulando questo in PWM) il ponte stesso lavora duty fisso (intorno al 50%) con perdite di commutazione (ZVS) estremamente basse.

Come poi à ̈ chiarito in seguito, ciò garantisce anche un migliore filtraggio ed una minore distorsione della sinusoide ottenuta a valle dato che si lavora sempre con il maggior rapporto tra ampiezza della fondamentale e contenuto armonico (forma d’onda quadra generata dal ponte sempre con duty del 50%).

Appare peraltro evidente che l’unità di controllo 25 à ̈ configurata per comandare i transitor (mosfet) del ponte in modo da generare un’onda con frequenza f0prefissata che potrà assumere una pluralità di valori diversi a seconda dell'impostazione della macchina da parte del fisioterapista/operatore.

A valle del secondo elemento circuitale 10, Ã ̈ presente un opportuno filtro 17, in particolare un filtro passivo, destinato ad eliminare le armoniche indesiderate, II filtro risulta interposto tra il secondo elemento circuitale 10 ed un avvolgimento primario 6 del circuito principale di alimentazione 5.

Il filtro à ̈ un filtro passabanda e sarà in particolare del quarto ordine.

Lo stesso comprende un primo stadio LC 18 posto in serie e/o un secondo stadio LC 19 in parallelo.

Si noti che la frequenza di centrobanda del filtro 17 sostanzialmente coincide con la prefissata frequenza f0dell’onda quadra garantendo pertanto in uscita dal filtro la presenza di una tensione alternata sinusoidale che avrà in particolare un’ampiezza A proporzionale a

Vc. 4

In realtà l’ampiezza sarà leggermente inferiore al valore sopra menzionato ed in particolare di un coefficiente a che sarà funzione della caduta sul filtro 17 e/o della caduta sul secondo elemento circuitale 10.

La macchina per trattamento di diatermia comprende poi anche un circuito secondario di alimentazione 7 il quale sarà elettricamente collegabile, da un lato, ad un elettrodo di trattamento 2; 3, dall’altro, ad un elettrodo/piastra di ritorno 4. Il circuito secondario di alimentazione 7 presenta un avvolgimento secondario 8 opportunamente accoppiato all'volgimento primario del circuito principale di alimentazione 5 in maniera tale da definire un trasformatore T.

II trasformatore T, oltre ad introdurre un ulteriore isolamento tra la rete e gli elettrodi di trattamento 2, 3 eleva (o riduce laddove dovesse essere richiesto) la tensione al livello necessario al manipolo o elettrodo di trattamento 2, 3.

Ovviamente la tensione massima raggiunta sugli elettrodi dipenderà dalla tensione Vcin uscita dal primo elemento circuitale 9.

Nel caso in cui la tensione di uscita sia pari a 50 Vcla tensione massima raggiunta dal manipolo sarà al più di 200 Vacin corrente alternata ed in particolare di 150 Vacin corrente alternata con una distorsione inferiore al 10% in particolare inferiore al 5% (esempio non limitativo).

Come à ̈ sempre possibile notare in figura 1 il circuito secondario di alimentazione 7 comprende anche un ulteriore filtro 23, in particolare passivo. Tale filtro à ̈ anch’esso un filtro passabanda con centrobanda pari alla prefissata frequenza f0.

Si noti che l’ulteriore filtro 23 comprende un induttanza 13definita dall’ induttanza dispersa equivalente secondaria del trasformatore T e dall’induttanza delle connessioni del circuito secondario di alimentazione 7 all’elettrodo di trattamento 2, 3.

Viceversa la capacità C3dell’ulteriore filtro 23 (che sarà un filtro LC) à ̈ tale che il filtro 23 stesso adatti l’impedenza per ottimizzare il trasferimento energetico. Gli elettrodi di trattamento 2, 3 potranno essere in particolare un elettrodo di trattamento capacitivo, ovvero un elettrodo metallico opportunamente rivestito da un materiale isolante in modo che la parte metallica non entri mai in contatto con il paziente 27 e tale da permettere di effettuare trattamenti di diatermia capacitiva.

L’altro elettrodo 3 sarà viceversa un elettrodo resistivo, ovvero un elettrodo metallico destinato a trattamenti di tipologia diatermica resistiva.

Tali elettrodi di trattamento 2, 3 saranno alternativamente accoppiati al circuito secondario di alimentazione 7 in corrispondenza di una sua prima estremità, ed in particolare sul ramo ove si trova la capacità C3precedentemente descritta. Nel dettaglio l’unità di controllo 25, su opportuno input dell’operatore, collegherà al circuito secondario di alimentazione 7, tramite un commutatore 31, alternativamente, l’elettrodo capacitivo 2 o l’elettrodo resistivo 3.

L’altro ramo del circuito secondario di alimentazione 7 sarà viceversa connesso all’ elettrodo/piastra di ritorno 4 che avrà dimensioni di contatto sul paziente 27 sufficientemente ampie da evitare fenomeni di concentrazione della densità di corrente in attraversamento al corpo.

Si noti che la potenza assorbita del paziente Passà ̈ pari alla potenza P misurata dal dispositivo per la rilevazione di potenza 20 moltiplicato per il rendimento η il quale à ̈ un valore sostanzialmente costante o noto (può infatti ad esempio variare in funzione della tensione o di altri parametri elettrici ma à ̈ comunque conoscibile) funzione della circuiteria interposta tra il dispositivo della rilevazione di potenza 20 e l’elettrodo di trattamento 2, 3.

In realtà il rendimento del ponte a mosfet 15 e di tutta la parte filtrante 17, 23, compreso il trasformatore T, à ̈ noto e quindi, misurando la tensione corrente fornita dall’alimentatore AC/DC 11, à ̈ possibile definire in tempo reale con ottima precisione la potenza reale fornita al manipolo/elettrodo e quindi assorbita dal paziente.

In particolare la potenza assorbita dal paziente à ̈ pari a

Pass<=>η*Î1⁄2* I.

Come à ̈ possibile notare in figura 1, la macchina per trattamenti diatermici à ̈ dotata della citata unità di controllo 25 la quale à ̈ innanzitutto configurata per intervenire sull’alimentatore 11 al fine di poter modificare, ad esempio tramite software, il valore di tensione continuo Vcin uscita dallo stesso al valore prefissato e selezionato.

Nell’esempio specifico tale valore sarà incluso tra 0 e 50VC.

L’unità di controllo 25 à ̈ altresì configurata per ricevere il segnale di potenza P erogata dalla macchina dal dispositivo 20, ed in particolare sarà collegata all’amperometro 21 e al voltmetro 22 per ricevere, in corrispondenza della porzione di circuito a tensione e corrente continue i citati valori di intensità di corrente e di differenza di potenziale (segnali 34 di figura 1).

L’unità di controllo 25 sarà altresì collegata ad i transistor 12 in maniera da poter intervenire sugli stessi determinando la frequenza f0della tensione alternata in uscita dell’onda quadra (come precedentemente citato tali valori potranno essere settati dall'operatore prima del trattamento ed esemplificativamente pari a 500, 750 e 1000 kHz).

L’unità di controllo 25 à ̈ altresì predisposta ad intervenire sul selettore 31 per fornire energia all’elettrodo che dovrà essere utilizzato, ovvero quello capacitivo 2 o quello resistivo 3.

Osservando poi la figura 2a si nota come il filtro 17 sia di fatto costituito da una pluralità di filtri passabanda 17a, 17b, 17c definenti un gruppo circuitale 24. In altri termini ancora saranno presenti una pluralità di filtri LC in serie e una corrispondente pluralità di filtri LC in parallelo in maniera tale che sia possibile selezionare un rispettivo filtro LC in serie ed un rispettivo filtro LC in parallelo per ciascuna frequenza f0operativa della macchina.

In particolare ciascun filtro 17a, 17b, 17c del gruppo circuitale 24 comprende un primo filtro L1aCia; LibCn,; L1cC1cin serie ed un secondo filtro L2aC2a; L2bC2b; L2cC2cin parallelo con medesima frequenza di centrobanda.

In altri termini ancora l’unità di controllo 25 imposta la prefissata frequenza f0dell’onda quadra in uscita dal secondo elemento circuitale 10 e quindi opportunamente seleziona tramite un dispositivo selettore 28, 29 (costituito da un selettore 28 e da un selettore 29) il rispettivo filtro passabanda 17a, 17b, 17c risonante alla frequenza f0.

La figura 2a illustra la presenza di tre filtri LC in serie e di tre corrispondenti filtri LC in parallelo in maniera tale che l’unità di controllo possa operare su tre diverse frequenze f0(500, 750 e 1000 kHz).

Come poi à ̈ possibile notare in figura 2b, l’ulteriore filtro 23 comprende una pluralità di capacitori C3a, C3b, C3calternativamente selezionabili e collegabili al circuito secondario di alimentazione 7 tramite un opportuno selettore 30, anch’esso comandato dall’unità di controllo 25. Anche in questo caso l'unità di controllo 25 potrà operare su tre diverse frequenze f0(500, 750 e 1000 kHz). Ovviamente in alternativa si potrebbero utilizzare dei filtri attivi che si posizionino automaticamente, o su comando dell’unità di controllo, alla frequenza fo del segnale a onda quadra.

Alternativamente ancora potranno essere presenti più di tre filtri LC in serie e di tre filtri LC in parallelo (o anche solo due o uno) in funzione del numero di frequenze a cui si intende far funzionare la macchina per diatermia.

Dal punto di vista del funzionamento, va ulteriormente notato che la macchina à ̈ dotata di una particolare e vantaggiosa peculiarità di funzionamento automatico. In altri termini, oltre a poter lavorare liberamente come nelle macchine attualmente in commercio, la macchina in accordo con quanto descritto à ̈ anche capace di configurare automaticamente talune procedure di trattamento.

In particolare à ̈ presente un’interfaccia utente 35 che consente l’inserimento dei dati che vengono poi inviati all’unità di controllo 25.

In particolare l’interfaccia utente 35 consente, ad esempio, di impostare la frequenza prefissata f0(in particolare tra i tre valori pre-settabili sopra menzionati), di selezionare la modalità capacitiva o resistiva di trattamento, di impostare un profilo di valori di potenza Pimperogata e/o assorbita dal paziente, o la quantità di energia da somministrare al paziente.

In realtà l’impostazione del profilo di potenza Pimppuò in un caso specifico coincidere con l’impostazione di un profilo di valori costante, ovvero con l’impostazione di un valore predefinito da mantenere nel tempo. Peraltro la macchina in maniera vantaggiosa potrà essere impostata in modo da mantenere un ritardo temporale pre-impostato non nullo nella retroazione, ovvero un ritardo temporale nel riportare la potenza fornita a valori identici (vicini a piacere) a quelli impostati così da evitare, ad esempio al distacco dell’elettrodo dal paziente, che su quest’ultimo elettrodo venga inviata la massima tensione erogabile dal dispositivo (a causa dell’incremento repentino di impedenza rilevato) e ci sia il tempo per il circuito di controllo di rilevare il distacco dell’elettrodo stesso. In tal modo si evita il generarsi di archi o scintille sul paziente.

In aggiunta l’interfaccia utente 35, che potrà essere una tastiera, un touch screen o un sistema equivalente di inserimento dati, consentirà Γ inserimento di almeno un valore di prescrizione del trattamento diatermico da somministrare al paziente 27.

In altri termini l’interfaccia utente potrà richiedere opzionalmente al fisioterapista di stabilire un determinato parametro di prescrizione che si indente somministrare ad un determinato paziente in funzione della sua patologia o del trattamento che si ritiene più opportuno.

A mero titolo di esempio il valore di prescrizione potrebbe essere il valore di energia Epresche si intende somministrare al paziente nel corso della seduta o anche il citato profilo di potenza Pimp.

L’unità di controllo 25 à ̈ quindi configurata per attuare una serie di fasi successive.

La stessa, come sopra precisato, comanda e controlla il circuito di alimentazione 100 al fine di erogare il trattamento diatermico al paziente in maniera efficace e sicura.

Inoltre l’unità di controllo à ̈ predisposta a ricevere il segnale proveniente dai sensori collegati al circuito, ad esempio, i sensori di intensità di corrente 21 e di differenza di potenziale 22 precedentemente menzionati.

In particolare i sensori potranno essere anche un solo sensore o una pluralità degli stessi in funzione delle esigenze di controllo dell’unità di controllo 25. In via generale l’unità di controllo 25 à ̈ quindi in grado di determinare, in funzione del segnale ricevuto dai sensori, il raggiungimento del valore di prescrizione preimpostato dall’utente e, quando questo valore viene raggiunto à ̈ in grado di segnalarne il raggiungimento e/o di interrompere l’erogazione del trattamento in maniera automatica.

In altre parole, l’unità di controllo 25 può essere configurata per determinare la potenza P erogata dalla macchina ricavandola dai segnali provenienti dal sensore di corrente e di tensione 21, 22 e quindi può calcolare l’effettiva potenza assorbita dal paziente Passche sarà funzione della potenza erogata dalla macchina e dal relativo rendimento come sopra citato.

Ovviamente l’energia E fornita al paziente 27 sarà funzione della potenza erogata dalla macchina P e del tempo di erogazione t.

L’unità di controllo 25 sarà predisposta a calcolare in maniera opportuna l’energia fornita al paziente, ad esempio quale integrale della potenza erogata dalla macchina P per il suo rendimento o assorbita dal paziente Passnel tempo di trattamento.

E- j Passdt

Pertanto l’unità di controllo 25 à ̈ in grado di comparare il valore di prescrizione del trattamento diatermico da somministrare, ad esempio l’energia da somministrare, con il valore di parametro effettivamente somministrato durante il trattamento (ad esempio il valore di energia assorbito dal paziente) e, al raggiungimento di un valore di uguaglianza, procedere all’interruzione del trattamento o quanto meno alla segnalazione del raggiungimento del valore desiderato.

Appare evidente che l’unità di controllo 25 potrà comunque prevedere differenti modalità operative per raggiungere il valore di prescrizione.

In una prima modalità operativa, ricevuto il valore di prescrizione, l’unità di controllo 25 conoscerà anche i parametri di applicazione del trattamento preimpostati dall'operatore, ad esempio, tramite l’interfaccia utente 35.

In altri termini il fisioterapista, oltre ad impostare il valore di prescrizione desiderato, imposta anche i valori di trattamento che ritiene opportuni.

L’unità di controllo 25 à ̈ configurata a questo punto per poter calcolare il tempo ttrattnel quale il trattamento desiderato verrà somministrato.

Al raggiungimento di questo tempo di trattamento ttrattverrà interrotta l’erogazione dello stesso.

In alternativa l’unità di controllo 25 potrà essere configurata per ricevere in ingresso il citato valore di prescrizione pari al profilo di valori di potenza nel tempo Pimp(t) da somministrare al paziente nel corso del trattamento. Come precisato il profilo di valori può ad esempio anche coincidere con un valore costante da mantenere nel tempo.

L’unità di controllo 25 à ̈ quindi configurata per variare la tensione e/o la corrente erogata al paziente per inseguire, eventualmente con il ritardo temporale prefissato, il profilo di valori di potenza nel tempo Pimp(t) da somministrare al paziente nel corso del trattamento.

Si noti infatti come la potenza assorbita Passdal paziente vari al variare della posizione dell’elettrodo di trattamento 2, 3 sul paziente durante il trattamento; ad esempio spostando anche di poco l’elettrodo sul paziente si interessano tessuti e/o porzioni corporee che presentano impedenza molto variabile potendo in pochi istanti variare la potenza assorbita dal paziente anche di molto pur mantenendo invariati gli altri parametri di applicazione energetica.

Non à ̈ infrequente che la potenza assorbita da paziente possa variare, a mero titolo esemplificativo, da 50 a 70 Watt a seguito di piccoli spostamenti effettuati durante l’applicazione terapeutica.

L’invenzione consegue importanti vantaggi.

La macchina per diatermia sopra descritta risulta essere di semplice implementazione, estremamente affidabile e in grado di fornire un segnale estremamente pulito agli elettrodi.

Il rendimento della stessa risulta ottimizzato in quanto tutti gli elementi circuitali vengono fatti lavorare in condizioni ottimali (sia il ponte di mosfet, sia il trasformatore).

Inoltre la possibilità di gestire in maniera automatica determinate fasi del trattamento à ̈ di aiuto all’operatore e garantisce una miglior riuscita del trattamento stesso.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per tratamenti di diatermia comprendente: - un circuito principale di alimentazione (5) ato a ricevere un’alimentazione elettrica di rete e presentante almeno un avvolgimento primario (6); - un circuito secondario di alimentazione (7) eletricamente collegabile per alimentare un eletrodo di trattamento (2,3) e presentante un avvolgimento secondario (8); e - un trasformatore (T) presentante deto avvolgimento primario (6) e deto avvolgimento secondario (8), detto trasformatore (T) accoppiando il circuito principale di alimentazione (5) al circuito secondario di alimentazione (7), caraterizzato dal fato che il circuito principale di alimentazione (5) presenta un primo elemento circuitale (9) in ingresso ricevente l’alimentazione eletrica di rete per fornire in uscita una tensione continua (Vc) ed un secondo elemento circuitale (10) a valle del primo ricevente in ingresso deta tensione continua (Vc) e configurato per generare in uscita una tensione alternata.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione precedente, in cui il primo elemento circuitale (9) comprende un alimentatore AC/DC (11), deto alimentatore AC/DC essendo opzionalmente un alimentatore atto a generare una tensione continua, con valore variabile, selezionabile in un prefissato range tra un valore massimo ed un valore minimo di tensione, deto valore massimo di tensione essendo ad esempio 100 V, ed in maggior detaglio 50 V, il valore minimo di tensione essendo ad esempio 0.
3. 3. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo elemento circuitale (10) genera in uscita una tensione alternata ad onda rettangolare, in particolare quadra, ad una prefissata frequenza (f0), in particolare di ampiezza (amp) costante e pari al valore di detta tensione continua (Vc).
4. 4. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo elemento circuitale (10) comprende un ingresso elettrico (13) a tensione costante pari a detta tensione continua (Vc), un’uscita (14) a tensione alternata, un prefissato numero di transitor (12) in configurazione a ponte (15) interposti circuitalmente tra detto ingresso e detta uscita per trasformare detta tensione continua (Vc) in detta tensione alternata.
5. 5. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito di alimentazione principale (9) comprende un filtro (17), in particolare passivo, per eliminare le armoniche indesiderate, detto filtro (17) essendo interposto tra il secondo elemento circuitale (10) e ravvolgimento primario (6), in particolare il filtro (17) essendo un filtro passabanda e comprendendo un primo stadio LC (18) in serie e/o un secondo stadio LC (19) in parallelo, in particolare il filtro (17) essendo un filtro del quarto ordine.
6. 6. Macchina secondo la rivendicazione precedente, in cui il filtro (17) à ̈ un filtro passabanda con frequenza di centrobanda sostanzialmente coincidente con la prefissata frequenza (f0) dell’onda quadra, il circuito di alimentazione principale (9) presentando in uscita dal filtro (17) una tensione alternata sinusoidale, in particolare la tensione alternata sinusoidale avendo ampiezza (A) proporzionale a Vc *4 Ï€ in maggior dettaglio l’ampiezza (A) essendo inferiore a Vc*4/Ï€ di un coefficiente (a) funzione della caduta sul filtro (17) e/o sul secondo elemento circuitale (10).
7. 7. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un dispositivo (20) per la determinazione della potenza erogata dalla macchina, in particolare il dispositivo comprendendo un sensore di intensità di corrente (21) e un sensore di differenza di potenziale (22) circuitalmente disposti per rilevare una potenza (P) erogata dalla macchina, opzionalmente detto dispositivo per determinare la potenza erogata (P) essendo interposto tra il primo ed il secondo elemento circuitale (9, 10).
8. 8. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il circuito secondario di alimentazione (7) comprende un ulteriore filtro (23), in particolare passivo, detto ulteriore filtro (23) essendo ad esempio un filtro passabanda, il centro banda del filtro passabanda (23) essendo pari a detta prefissata frequenza (f0).
9. 9. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5 o 6, in cui detto filtro (17) à ̈ selezionabile in un gruppo circuitale (24) comprendente una pluralità di filtri passabanda (17a), (17b), (17c), ciascuno con diversa frequenza di centro banda, detto gruppo circuitale (24) essendo interposto tra il secondo elemento circuitale (10) e l’avvolgimento primario (6), in particolare ciascun filtro (17a), (17b), (17c) di detto gruppo circuitale (24) comprendendo un primo filtro (L1aC1a; L1bCu,; L1eC1c) in serie e un secondo filtro (L2aC2a; L2bC2b; L2cC2c) in parallelo con medesima frequenza di centrobanda.
10. 10. Macchina secondo la rivendicazione 8, in cui l’ulteriore filtro (23) comprende una pluralità di capacitori (C3a, C3b, C3c) alternativamente selezionabile e collegabile al circuito secondario di alimentazione (7).
11. 11. Macchina per trattamenti di diatermia comprendente: un circuito di alimentazione (100) atto a ricevere un’alimentazione elettrica di rete e collegabile elettricamente ad un elettrodo di trattamento (2, 3), caratterizzato dal fatto che il circuito di alimentazione presenta un primo elemento circuitale (9) ricevente in ingresso l’alimentazione elettrica di rete per fornire in uscita una tensione continua (Ve) ed un secondo elemento circuitale (10) a valle del primo ricevente in ingresso detta tensione continua (Ve) e configurata per generare in uscita una tensione alternata a frequenza prefissata (f0).