JPH04276263A - シールドされた電磁型トランスデューサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁フィールドに電気
エネルギを変換するトランスデューサの分野に関する。 特に本発明は、治癒を促進するために損傷を受けた身体
に電磁フィールドを提供するトランスデューサの使用に
関する。

【０００２】

【従来の技術】治癒、特に骨折の治癒を促進するための
電気または電磁フィールドの使用は１９世紀初頭から研
究されている。（Ｓｐａｄａｒｏ氏による文献“Ｂｉｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ　　Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｂｏｎｅ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｍｏ
ｄｅｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　”，Ｊ．Ｂ
ｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　，１，１，９９乃至１２
８　頁，１９８２年）参照。）最初は、肌に電極を設け
るか、または骨の中に埋設された電極を使用することに
よる直流電流技術が使用されていた。近年では、組織内
で電圧および電流効果を誘起するための電磁フィールド
の使用を含めて、成長を促進するメカニズムが研究され
ている。これらの技術は特に自然に治癒しない骨を治癒
させるように誘起することで治癒していないまたは“合
体しない”骨折において有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】骨の成長を促進するた
めの電磁放射線の使用技術の一例は、米国特許第４，２
６６，５３２　号明細書に記載されている。しかしなが
ら、ここに示された技術は標準方式の壁ソケットから供
給される電力の使用を必要としていた。電磁的な治療は
患者がそれを使用することに限り有効である。壁につな
がれることは面倒で嫌なことであり、多数の患者が医師
によって処方された電子治療養生法に従わないことの十
分な拒否理由になる。

【０００４】この問題に関して、ポータブルな電子治療
を行うことができるメカニズムを開発するために相当の
研究が行われている。このような技術の例は米国特許第
４，４３２，３６１　号明細書、第４，５７４，８０９
　号明細書および第４，５８７，９５７　号明細書に示
されている。これらの特許の第１の明細書に示されたシ
ステムは骨の中に侵入する電気プローブを使用する必要
があった。侵入技術は感染の可能性があるため、できる
なら回避することが望ましい。他の２つの特許明細書の
システムは、治療領域にわたる均一な電磁フィールドを
提供するように設計された磁気トランスデューサおよび
、またはヘルムホルツコイルを使用する。第３の特許明
細書のシステムはまた極性を有する磁界を含んでいた。 これらのタイプのトランスデューサは、損傷を受けた体
の部分の外側に電磁フィールドを設け、刺激が不要な領
域を放射することによって損傷を受けた体の部分の内側
で大量のエネルギを消費する。例えば、脛骨および舟状
骨は非常に肌の表面に近接している。上記の参照文献に
示された技術の使用は、損傷部分が肌の表面に近接して
いても、足全体を通して放射線を発生させる。この問題
は脊椎および肋骨のような体の主要部分の骨の場合によ
り顕著である。したがって、所望の領域に対して電子フ
ィールドの供給を集中し、一方浪費される電磁エネルギ
を最小にするようにそれらを供給する技術が望ましい。

【０００５】損傷を受けたまたは疾患のある組織の電磁
刺激の利点はさらに開発されており、現在の科学コミュ
ニティによって広く認められている。ソフト組織および
骨に対する電磁刺激の利点を示す研究例はブラック氏の
文献（“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏ
ｎ　ｏｆ　Ｈａｒｄ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔ　Ｔｉｓｓｕｅ
ｓ　ｉｎ　Ａｎｉｍａｌ　Ｍｏｄｅｌｓ　”，Ｃｌｉｎ
ｉｃｓ　ｉｎ　Ｐｌａｓｔｉｃ　　Ｓｕｒｇｅｒｙ，１
２，２　，１９８５年４月）およびフランク氏他による
文献（“ＡＲｅｖｉｅｗ　ｏｆ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａ
ｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ　　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｓｏｆｔ
　Ｔｉｓｓｕｅ　Ｈｅａｌｉｎｇ”，ＩＥＥＥ　　Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　ａｎｄ
　Ｂｉｏｌｏｇｙ，２７乃至３２頁，１９８３年１２月
）に示されている。さらに、損傷ではなく疾病のある骨
は電磁治療から利益を得る。例えば、米国特許第４，４
６７，８０８　号明細書およびＢａｓｓｅｔｔ氏他によ
る文献（“Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｏｓｔｅｏｎｅ
ｃｒｏｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈｉｐ　ｗｉｔｈ　Ｓｐ
ｅｃｉｆｉｃ　Ｐｕｌｓｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎ
ｅｔｉｃ　　Ｆｉｅｌｄｓ　（ＰＥＭＦｓ　）：Ａ　　
Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｒｅｐ
ｏｒｔ　”，Ｂｏｎｅ　Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，Ｃｈ
．５６，３４３　乃至３５４　頁，Ａｒｌｅｔ氏他，ｅ
ｄｓ．，１９８４年）を参照されたい。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、治癒を刺激し
て速く回復することを助けるために生体の損傷部分に電
磁エネルギを供給する電磁トランスデューサを提供する
。本発明の実施例は、損傷を受けた体の部分に電磁放射
線を導くことによって電磁治療を行うために電磁波を高
い効率で発生させる。ある実施例において、電磁放射線
は導電コイルを巻かれた高い透磁率材料のバーからなる
双極装置によって最初に発生される。電気信号は、高い
透磁率の材料を通る磁界を発生させるコイルに流れる。 双極装置のフィールドパターンは導電シールドによって
損傷された体の部分に向けられる。電磁フィールド発生
器は導電シールドと損傷された体の部分との間に配置さ
れる。損傷を受けた体の部分と反対側で発生される磁界
は導電シールドと交差する。磁界の変化は導電シールド
内に渦電流を設定する。これらの渦電流は電磁ソースに
よって発生された磁界と逆で大きさのほぼ等しい磁界を
発生する。渦電流によって発生された磁界は、体の部分
に導かれるフィールドを強化する電磁フィールドを形成
し、損傷した体の部分と反対側に導かれた電磁フィール
ドを減少する電磁フィールドを与える。

【０００７】本発明の別の実施例において、電磁発生器
はバータイプの双極装置、アーチ型双極装置またはその
複合されたもの（４極のような）である。さらに別の実
施例において多数の分離した電磁発生器が導電コイルの
巻線の間隔に関して変化して使用される。

【０００８】本発明の別の実施例において、高い透磁率
の材料の別のピースは損傷を受けた体の部分に隣接して
、しかしシールドされた電磁トランスデューサから（直
径的に対向して）分離して配置される。高い透磁率の材
料の存在は高い透磁率の材料に向けられた高い電磁束ラ
インを生成する。高い透磁率の材料は電気導体が電界を
変化させるのと同様に磁気導体として動作する。したが
って、さらに正確な電磁フィールドの方向が得られる。

【０００９】適切に損傷した体の部分に電磁フィールド
を導くことによって、パワー発散をかなり制約すること
ができる。さらに、健康な組織に対する電磁放射線の悪
影響は電磁フィールドの正確な方向によって最小にされ
る。

【００１０】

【実施例】図１は従来技術の双極電磁石２を示す概略図
である。高い透磁率のバー４は選択された巻数Ｎだけワ
イヤ６により巻かれる。電流が巻線６を通過したとき、
磁界が生じ、フラックスライン８で示されている。双極
電磁石２に垂直な方向Ｒにおける遠い磁界の強度は次の
式により与えられる［Ｐｌｏｎｕｓ　，Ａｐｐｌｉｅｄ
　　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ　，３２８　（
１９７８年）］。

【００１１】Ｂ＝μ０　ｎＩＡ／４πＲ３　ここで、Ｂ
はフィールドの強度の絶対値であり、μ０　は空気の透
磁率であり、ｎは巻線６の巻数であり、Ｉは巻線６を通
過する電流であり、Ａはバー４の断面積であり、Ｒはバ
ー４の幾何学的形状の中心からの距離である。

【００１２】本発明の主な目的は損傷を受けた体の部分
に電磁エネルギを効果的に供給することである。電磁フ
ィールドの発生の際の浪費の１つの主な原因は、有効で
はない領域での電磁フィールドの発生である。図１から
認められるように、等量の電磁フィールドが双極電磁石
２の上方および下方で発生される。事実、磁束ラインは
バー４の主軸を中心にした環状形を成す。

【００１３】図２はシールドされた双極装置１０を示す
本発明の１実施例の側面図である。巻線１６は高い透磁
率のバー１２の周囲に巻かれ、電流は磁束１８によって
表わされる磁界を発生するように巻線１６を通過する。 双極装置１０は導電プレート１４における湾入部１５の
内側に位置される。プレート１４は多数の既知の導電材
料から形成されることができる。導電プレート１４を構
成するために使用される材料はできるだけフレキシブル
であり、できるだけ導電性であることが有効である。理
想的な導電プレート１４は超伝導材料である。

【００１４】時間変化する電流が巻線１６を通過したと
き、時間変化する磁束が生じる。導電プレート１４を通
過しようとする磁束は渦電流を誘起する。これら渦電流
は、最初の場所で渦電流を発生させた磁束と逆向きの磁
束を発生させる。この原理はレンツの法則として知られ
ている。導電プレート１４が完全な導体であるならば、
渦電流によって発生された磁束は最初の場所で渦電流を
発生させた磁束と逆向きで等しい。したがって、導電プ
レート１４の上方側の磁束は完全に消去され、導電プレ
ート１４の下方側の磁束は強化される。しかしながら、
導電プレート１４におけるオーム損失は、部分的な磁界
が導電プレート１４の上方で発生されるために効率を減
じる。しかしながら、渦電流誘起磁束は一側に磁界を向
ける集束作用を与え、治癒工程のために選択された体の
部分に発生された磁界を集中させる。

【００１５】図３は、損傷した脛骨２２の治癒を促進す
るために人間の脚部２０上のシールドされた双極トラン
スデューサ１０の配置を示す側面図である。導線１７は
磁界を発生するための電源への接続を示す。実験では、
５ミリ秒のバースト間隔で１ＭＨｚまでの周波数を有す
るバースト対称パルス列からなる電気信号が実効的な治
療効力を持つ最適なパワー効率を提供することが示され
ている。 この信号は導線１７に供給される。

【００１６】図４はシールドされた双極トランスデュー
サ１０の形状を示す斜視図である。

【００１７】図５はシールドされた双極トランスデュー
サ１０の構造を示す図４のライン５−５に沿った部分的
な断面図である。高い透磁率のバー１２および巻線１６
は湾入部１５中に配置され、湾入部１５はその中にバー
１２および巻線１６を固定するためにエポキシ材料１９
で充填される。導線１７は電源に接続するためにプレー
ト１４の表面を通って引出される。図６は図４のライン
６−６におけるトランスデューサ１０の断面図である。

【００１８】図７は、どのようにしてシールドされた双
極装置１０の電磁フィールド集束構造が損傷を受けた体
の部分に電磁フィールドを導入し、供給されたエネルギ
効率を最大にするかを示す側面図である。

【００１９】シールドされた双極トランスデューサの寸
法は、適切な体の部分において治癒を誘起するために必
要な侵入の深さに対応して適切に選択されることが重要
である。

【００２０】図８に示されているように、過剰寸法のシ
ールドされた双極装置は脚部２０の外側にかなりの電磁
放射線を発生し、それによってエネルギを浪費する。シ
ールドされた双極トランスデューサによって発生された
フィールドの電磁フィールド強度の決定は非常に複雑で
ある。

【００２１】図９はトランスデューサ１０のようなシー
ルドされたトランスデューサによって発生された電磁フ
ィールドを合成するためのコンピュータ生成図から得ら
れた図である。このモデルにおいて、シールド１４はコ
ンピュータにより理想的な導体であると仮定される。３
つの点Ａ、ＢおよびＣ（図１２のＢ）が図上に示されて
いる。 Ａはシールドされた双極１０の直ぐ下の電磁フィールド
の強度を示す。Ｂは電磁フィールドが治癒を促進するた
めの最小の有効なフィールドに対応するレベルを示す。 Ｃは任意に選択された遠いフィールド点である。

【００２２】可搬性は骨折位置の周囲のキャストとトラ
ンスデューサを一体化または関連させ、電源（バッテリ
ィ）および信号発生器を短い距離だけ離して位置させる
ことによって実現されることが好ましい。例えば、後者
の素子は利用者のウエストベルトに結合され、導線を介
してトランスデューサに接続されることができる。その
代わりとして、全ての素子がキャストと結合またはそれ
に一体化されてもよい。前者の状況は、患者がバッテリ
ィの頻繁な交換を要する一定の電子刺激を必要とした場
合に好ましい。他方、単純または小さい幾何学的骨折を
持つ患者に対して最大治癒率に必要な適用時間は著しく
減少され、要求される刺激期間にわたってバッテリィを
変える必要はない。この場合には患者の便宜的および美
的目的のために、ユニット全体をキャストに一体化する
ことが望ましい。患者の関与および装置強要性を最小に
する装置構造はいずれも患者を従順にさせる成功率を高
める。

【００２３】治療信号を発生するために使用される電源
および信号発生器の回路は１ポンドより少ない重量であ
り、ほぼ一般的なポケットカメラの寸法であることが予
測される。典型的にバッテリィ電圧は６乃至４０Ｖ程度
であり、ユニットは約２乃至６０ｃｍ３　程度の体積を
持つバッテリィに適合する。高電圧は低電圧より効率的
であることが認められている。しかしながら、４０Ｖは
、実質的な危険を伴わずに人間に適用できる一般に許容
可能な最大電圧である。この装置は、駆動している電圧
が患者に事故で与えられた際に５Ｖの余裕を設けるよう
に３５Ｖで動作する。

【００２４】導線１７に供給される信号は図１０のＡお
よびＢに示されている。図１０のＡおよびＢの信号の治
療効果は動物モデルシステムを使用して設定された。図
に示された信号において、ＶＳＣは探査コイル電圧であ
り、ΔｔＰＷはパルス幅であり、ΔｔＢＷはバースト幅
であり、ｆＢＦはバースト周波数である。探査コイル電
圧は、１ｃｍ２　の内部領域を持つ導体の単一ループを
通して磁界を時間変化することによって発生された電圧
である。

【００２５】０．５　乃至２０μ秒、好ましくは２乃至
１０μ秒の範囲のΔｔＰＷは治療学的に効果があり、５
μ秒が特に効果的である。動作の理論を制限するもので
はないが、この発明の有効性は理論的な検討に一致する
と考えられる。電磁石放射線による骨修復に関与する細
胞組織の活性化は、バースト幅およびバースト周波数に
対する限定された時定数を有する損傷位置への信号の伝
送を必要とする。これを行うために信号は健康な組織に
おいて設定され、組織によりあまり減衰されずに損傷位
置に到達することが必要である。これは信号によって発
生させられた磁気、電気、化学および電子的拡散効果と
関連した時定数が特定の時定数を呈することを示唆して
いる。磁気“拡散”式は１００　ＭＨｚより下で磁界が
損傷位置を完全に透過することを保証すると考えられて
いる。電気“拡散”に関して、変位電流密度による骨の
透過は１ＭＨｚ（ΔｔＰＷ＝０．５　μ秒に等しい）ま
で低い状態である。さらに、細管中の間質流体のビスコ
ース流は１ＭＨｚまでの周波数に続くことができる。し
かしながら、反対に機械的ストレス周波数応答は５００
　Ｈｚ以降減衰する。この簡単な分析に基づくと、０．
５　μ秒の低いパルス幅を持つ信号流密度は組織におい
て設定され、したがって治療学的に有効な結果を潜在的
に生成することが明らかである。

【００２６】ＶＳＣが７４ｍＶであり、ΔＰＷが５μ秒
であり、ｆＢ　が１５Ｈｚであり、ΔＢＷが５ｍ秒であ
り、ｔＰＷが２乃至１０μ秒変化された場合、その工程
は特に効果的であることが認められている。さらに、図
１１はこれらのパラメータの効果が信号の振幅の関数で
あることを示す。 ２５＜Ａ＜２００　ｍＶの探査コイル電圧振幅Ａは効果
的であり、５０乃至１００　ｍＶが特に効果的である。

【００２７】もちろん、示されたものはあるタイプの骨
折を治療する１方法であり、動物および人間の両者、並
びに新しい骨折および特に結合の遅れ、非結合および融
合の失敗等の治療のない場合の容易に治癒しない骨折を
含む、種々のタイプの骨折および損傷を受けた組織の治
癒の刺激に適用可能であることが理解されるであろう。

【００２８】図１２のＡは、損傷した兎の骨における治
癒を促進するために使用された探査コイル電流に対応し
た骨髄炎の兎の骨の相対的な硬度を示すグラフであり、
広範囲の探査コイル電圧が効果的な治療を施すが、両者
は典型的に最小の探査コイル電圧が治癒効果を著しく高
めるために必要なことを示す。したがって、供給された
フィールドの均一性は効果的な治療には必要なく、事実
各タイプの細胞に最適な電圧は変化するため、供給され
た信号の範囲は最適電圧がこれらの種々のタイプの細胞
を刺激する可能性を増し、したがって従来技術の均一供
給フィールドより治癒工程の効率を高める。

【００２９】図１２のＢは、探査コイル電圧に関連して
図９の刺激によって発生された磁界を示すグラフである
。 このグラフから認められるように、点Ｂは十分な治癒電
磁フィールドを与えるシールドされた双極から最も遠い
点であり、シールドに対してそれより近い点は効果的な
治療を施す信号を有する。最適な効率のためには、シー
ルドされた双極装置１０（図７）の寸法は点Ｂが治癒が
促進される損傷した体の部分を越えるように選択されな
ければならない。以下の表はバー１２（図２）の寸法お
よび対応した侵入の深さ（ＤＯＰ）並びに最適なシール
ド長および幅（共にｃｍで）を示す。

【００３０】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　表　　タイプ　　　　　　バー長　
　　　ＤＯＰ　　　　　　シールド長　　　　　　シー
ルド幅　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｃｍ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　４　　　　　　
　　２　　　　　　　　　　８　　　　　　　　　　　
　　　　　６　　　　ＩＩ　　　　　　　　　　８　　
　　　　　　４　　　　　　　　　　１６　　　　　　
　　　　　　　　　　１２　　　　ＩＩＩ　　　　　　
　　　１２　　　　　　　　６　　　　　　　　　　２
４　　　　　　　　　　　　　　　　１８ 　　最初に述べたように、最大効果のためにシールド１
４は、損傷した脚その他の損傷を受けた体の部分とシー
ルドのモールドを一致させるようにフレキシブルでなけ
ればならない。しかしながら、相反する目的は最大導電
率の要求である。非常に厚いプレートは導電性が高いが
非常にフレキシブル性が悪い。他方、薄いプレートはか
なりフレキシブルであるが、あまり導電率は高くない。 妥協点を決めるために、動作周波数におけるシールド材
料の導電度が決定されなければならない。直流状態にお
いて、シールド材料の導電度は電流方向に垂直な導体の
断面積によって決定される。しかしながら、効果的な電
磁波発生のために発生される周波数が高くなるとそれだ
け電磁フィールドへの伝送効率が大きくなる。導線１７
に与えられたバースト方形波形がほぼ５μ秒のパルス幅
を有する場合、効果的な周波数Ｆは１／（２×５μｓ）
＝１００　ｋＨｚである。第９高調波に対して、したが
って信号のほぼ９０％に対してレンツ効果を得るために
シールドの厚さは、この周波数における皮膚の深さがシ
ールドの深さの約１／３であるように選択されなければ
ならない。 １／３の厚さはシールドの一面に対するものであり、第
２の厚さは他の面に対するものであり、第３の厚さは付
加的な余裕のためである。皮膚の深さは次の式によって
決定される。

【００３１】Ｄ＝（ＦＭＳ）−０．５ ここで、Ｄは皮膚の深さであり、Ｆは信号の周波数であ
り、Ｍは相対的な透磁率であり、Ｓはシールド材料の導
電率である。

【００３２】この式を解くと、銅および９００　ｋＨｚ
に対してＤ（Ｃｕ）＝０．０６ｍｍであり、したがって
０．２ｍｍ　のシールド厚を生じる。

【００３３】導電材料は、銅またはアルミニウムのよう
な高い導電性材料であることが好ましい。アルミニウム
はまたそれがＸ線透過性であるため有効である。したが
って適切なＸ線はアルミニウムシールドを通過できる。 シールド材料の種々の構造が有効なことが示されている
。例えば、布で裏打ちされたワイヤメッシュおよび金属
箔が使用されている。特に有効な実施例は、ダイヤモン
ド型の孔のような規則的な孔のパターンが箔に形成され
ている布の背面体上に設けられた箔である。孔は箔を横
方向に圧縮させることを可能にし、損傷した体の部分の
表面を良好に３次元的に適合させる。

【００３４】トランスデューサ１０の電気特性は、図１
３のＡによって概略的に示されたルーズな結合の変圧器
として表わされることができる。変圧器の表示としてＴ
ネットワークモデルを使用すると、等価回路は図１３の
Ｂのように示されることができる。Ｒ（Ｌ１）は抵抗で
あり、Ｌ１はコイル１６のインダクタンスである。Ｍは
相互インダクタンスすなわち“変圧器”の結合係数であ
る。Ｒ（Ｌ２）は抵抗であり、Ｌ２はシールド１４のイ
ンダクタンスである。分離したインダクタとして双極装
置自身を扱い、ソレノイドが直径に対する長さの比が１
であると仮定すると、インダクタンスは次のように与え
られる。

【００３５】Ｌ（μＨで）＝６．８　Ｓｎ２ここで、Ｌ
はインダクタンスであり、Ｓはソレノイドの直径であり
、ｎは巻数である。

【００３６】異なるソレノイド構造は異なる解析を必要
とする。誘導解析は技術的に良く知られている。

【００３７】オームエネルギ損失は、Ｒ（Ｌ１）および
Ｒ（Ｌ２）を通過する電流のオーム損失によって表され
る。ソレノイドの抵抗Ｒ（Ｌ１）はコイルにされたワイ
ヤの全長とコイルの単位長抵抗との積によって決定され
る。シールド１４はゆるく結合されているため、Ｍはほ
ぼゼロに等しく、Ｒ（Ｌ２）はエネルギ消費にほぼ直接
影響を及ぼす。したがって、シールド１４の導電率を最
大にすることが重要である。Ｒ（Ｌ２）に対する正確な
数学モデルは、非常に厳密なコンピュータモデリング技
術が使用されない場合に実験的にのみ決定されることが
できる。

【００３８】図１４は、単一のシールドされた双極トラ
ンスデューサのフィールド分布を高める技術である。シ
ールドされた双極トランスデューサ１００は高い透磁率
のバー１０４　上に角度を付けられた端部ピースを具備
している。シールドから離れ、治療中の体の部分の表面
に向かうように端部に角度を付けることによって、高い
透磁率のバー１０４　を通して発生される磁気フィール
ドは少し治療中の体の部分の表面の方向に向けられる。 これは、治療中の体の部分に磁気フィールドを直接供給
し、導電シールド１０６　によって再導入されなければ
ならないフィールドを最小にすることによって効果を高
める。

【００３９】図１５は高い透磁率のバー１１６　の周囲
のコイルをコイル１１２　および１１４　に分離するこ
とによって磁気フィールドを構成する本発明の別の実施
例である。これは、双極の中心において磁束フィールド
を急増させるフラックスギャップを形成する。これはシ
ールドされた双極１１０　の下方にフィールドを構成す
る別の方法である。

【００４０】きびしい非結合問題に対するある治療養生
法において、適切な治癒位置に骨を位置するために侵入
技術と共に電磁治療が使用されることができる。このよ
うな治療養生法と共に使用のために特に構成されたシー
ルドされたトランスデューサは図１６のＢに示されてい
る。シールドされた双極トランスデューサ１２２　およ
び１２４　はピン１２６　のいずれかの側に位置される
。ピン１２６　の適切なポジショニングは、単一のシー
ルドされたトランスデューサの最適なポジショニングを
妨害し、したがって２つのトランスデューサは電磁フィ
ールドを適切に適用させるために使用される。ピン１２
６　は通常レンツ効果によって領域における電磁フィー
ルドを変化する鋼または他の導電材料から構成されてい
るが、しかしながらこの効果は最小である。所望の配向
および結果的な効率に応じて、シールドされた双極トラ
ンスデューサ１２２　および１２４　のコイルは直列ま
たは並列のいずれかで接続される。

【００４１】図１６のＡはシールドされた双極トランス
デューサ１２２　、１２４　およびピン１２６　のイン
ターリーブされた関係の上面図である。図１６のＡに示
されるように、シールドされた双極トランスデューサ１
２２　および１２４　は双極上にＮ（北）およびＳ（南
）表示により示されるような反対方向を向いた磁界を提
供する。その代りとして、これらの双極はある瞬間に所
望の磁界特性を発生させる対向した磁界を発生するよう
に配線されてもよい。

【００４２】図１７のＡおよびＢは本発明の別の実施例
を示す。アーチ型のシールドされた双極装置１４０　は
、シールドされた双極トランスデューサ１４０　を横断
方向に適用させるために体の部分に一致するアーチ型双
極装置を含む。額の骨折のようなある骨折において、骨
折は骨の主軸に沿って生じる。骨の成長を高める正確な
メカニズムは知られていないが、幾人かの研究者は骨折
に対して横断方向のフィールドを供給することが骨の成
長を促進する物理的メカニズムを形成することを示唆し
ている。

【００４３】図１８のＡおよびＢは本発明の別の実施例
を示し、ここで双極装置自身が角度の付いた骨折に直交
するフィールドを設けるためにねじられ、体の部分の周
囲で湾曲される。

【００４４】図１９は、導電シールド１５６　によって
共にシールドされたアーチ型双極装置１５２および直線
型双極装置１５４　を具備した４極のシールドされたト
ランスデューサである。ある例において、２つの双極装
置によって発生された複雑な磁界は有効である。

【００４５】図２０は、シールドされた双極装置１０が
高い透磁率のピース１６０　の近くに位置される本発明
の別の実施例を示す。高い透磁率のピース１６０　はま
たシールド双極装置１０と直径的に反対側に位置されて
もよい。高い透磁率のピース１６０　のポジショニング
は、導体の存在が電界における電気フラックスを変化す
るように磁束を変化する。高い透磁率のピース１６０　
のポジショニングのフィールド変化特性は所望の体の部
分に磁界を導くか、またはフィールド分布を修正する際
に助けることができる。

【００４６】本発明の特定の実施例がここに示されてい
るが、それらは本発明の技術的範囲を制限するものとし
て構成されていない。例えば、電流から磁界を発生する
ために示された装置は高い透磁率の材料を囲んでいるコ
イルであるが、任意の電気・電磁トランスデューサが本
発明により利用可能であり、それらは本発明の別の実施
例である。本発明の技術的範囲は添付された特許請求の
範囲によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の双極電磁石から生じたフラックスラ
インを示す概略図。

【図２】導電シールドと共に双極トランスデューサによ
って発生されたフラックスラインを示す概略図。

【図３】損傷した脛骨に電磁治療を施すためのシールド
された双極トランスデューサ１０の適用を示す図。

【図４】図２に示されたシールドされた双極トランスデ
ューサの斜視図。

【図５】図４のライン５−５におけるシールドされた双
極トランスデューサ１０の断面図。

【図６】図４のライン６−６におけるシールドされた双
極トランスデューサ１０の別の断面図。

【図７】シールドされた双極トランスデューサに供給さ
れた電気信号によって患者の脚部内で発生されたフラッ
クスラインの図。

【図８】過剰寸法のシールドされた双極トランスデュー
サによって発生された浪費された電磁エネルギを示す図
。

【図９】コンピュータシミュレーションによって計算さ
れるようなシールドされた双極トランスデューサのフラ
ックスラインを示すコンピュータで生成した図。

【図１０】トランスデューサ１０の導線１７に供給され
る信号を表したグラフ。

【図１１】治癒した兎の骨の硬度比と供給された探査コ
イル電圧との関係を示すチャート。

【図１２】電磁ＦＦの強度と電磁治療を使用して治療さ
れた骨の硬度との関係を示すグラフ、並びに図９に示さ
れたコンピュータシミュレーションから決定されるよう
なシールドされた双極トランスデューサによって発生さ
れた電磁ＦＦの強度を示すブラフ。

【図１３】シールドされた双極トランスデューサ１０用
の近似等価回路の概略図およびその基本的回路素子のみ
で示した概略図。

【図１４】シールドされた双極トランスデューサ１０に
比較された、修正によって変化されたフラックスライン
を示した別のシールドされた双極トランスデューサ１０
０　の側面図。

【図１５】シールドされた双極トランスデューサ１１０
　のコイルの巻線間隔を変化することによって発生させ
られた変化およびフラックスラインを示す側面図。

【図１６】著しく損傷した骨を治療する侵入技術と共に
電磁治療を施すための侵入的な骨安定装置（例えば外部
固定装置）の周囲において相互ロックするシールドされ
た相極トランスデューサの配置を示す側面図およびその
シールドされた双極トランスデューサ１２２　および１
２４　の相互ロックするシールド作用を示した上部図。

【図１７】脚上におけるアーチ型のシールドされた双極
トランスデューサの配置を示す側面図および脚上に位置
されたアーチ型トランスデューサ１４０　の側面図。

【図１８】部分的にアーチ型のシールドされた双極トラ
ンスデューサのポジショニングを示す上部図およびその
トランスデューサ１５０　の側面図。

【図１９】４極のシールドされたトランスデューサを示
す側面図。

【図２０】シールドされた双極トランスデューサ１０の
動作の付近に高い透磁率材料の部分を位置するためのフ
ラックスのラインを示す端部から見た図。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、コイルの対向した端部に第１および第２の端子を
   有し、それら第１および第２の端子が前記電気信号を受
   信するように接続され、前記電気信号に応答して電磁フ
   ィールドを提供し、前記損傷を受けた体の部分に密接し
   て置かれたときに前記損傷を受けた体の部分に前記電磁
   フィールドを提供する導電コイルと、前記導電コイルに
   隣接して前記損傷を受けた体の部分と反対側に位置し、
   前記損傷を受けた体の部分に平行に位置されるように構
   成された主面を有し、前記主面の方向に前記導電コイル
   を越えて横方向に延在する導電プレートとを具備してい
   るトランスデューサ。
2. 【請求項２】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含むコアピースと、対向した
   端部に前記電気信号を受信するように接続された第１お
   よび第２の端子を有し、前記電気信号に応答して電磁フ
   ィールドを提供し、前記コアピースの周囲に巻かれて前
   記損傷を受けた体の部分に近接して置かれたときに前記
   損傷を受けた体の部分に前記電磁フィールドを提供する
   導電コイルと、前記コアピースおよび導電コイルに隣接
   し、前記損傷を受けた体の部分と反対側に位置し、前記
   損傷を受けた体の部分に平行に位置されるように構成さ
   れた主面を有し、前記主面の方向に前記コアピースおよ
   び導電コイルを越えて横方向に延在する導電プレートと
   を具備しているトランスデューサ。
3. 【請求項３】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含む複数のコアピースと、対
   向した端部に前記電気信号を受信するように接続された
   第１および第２の端子を有し、前記コアピースの周囲に
   巻かれて前記電気信号に応答して電磁フィールドを提供
   し、前記損傷を受けた体の部分に近接して置かれたとき
   に前記損傷を受けた体の部分に前記電磁フィールドを提
   供する導電コイルと、前記コアピースおよび導電コイル
   に隣接し、前記損傷を受けた体の部分と反対側に位置し
   、前記損傷を受けた体の部分に平行に位置されるように
   構成された主面を有し、前記主面の方向に前記コアピー
   スおよび導電コイルを越えて延在する前記各コアピース
   に対して１つづつの複数の導電プレートとを具備してい
   るトランスデューサ。
4. 【請求項４】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含む第１および第２のコアピ
   ースと、対向した端部に前記電気信号を受信するように
   接続された第１および第２の端子を有し、前記第１およ
   び第２のコアピースの周囲に巻かれて前記電気信号に応
   答して直交する電磁フィールドを提供し、前記損傷を受
   けた体の部分に近接して置かれたときに前記損傷を受け
   た体の部分に前記電磁フィールドを提供する導電コイル
   と、前記第１および第２のコアピースおよび導電コイル
   に隣接し、前記損傷を受けた体の部分と反対側に位置し
   、前記損傷を受けた体の部分に平行に位置されるように
   構成された主面を有し、前記主面の方向に前記第１およ
   び第２のコアピースおよび導電コイルを越えて横方向に
   延在する導電プレートとを具備しているトランスデュー
   サ。
5. 【請求項５】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含み、前記損傷を受けた体の
   部分と一致するように湾曲されたコアピースと、対向し
   た端部に前記電気信号を受信するように接続された第１
   および第２の端子を有し、前記コアピースの周囲に巻か
   れて前記電気信号に応答して電磁フィールドを提供し、
   前記損傷を受けた体の部分に近接して置かれたときに前
   記損傷を受けた体の部分に前記電磁フィールドを提供す
   る導電コイルと、前記コアピースおよび導電コイルに隣
   接し、前記損傷を受けた体の部分と反対側に位置し、前
   記損傷を受けた体の部分に平行に位置されるように構成
   された主面を有し、前記主面の方向に前記コアピースお
   よび導電コイルを越えて延在する導電プレートとを具備
   しているトランスデューサ。
6. 【請求項６】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含むコアピースと、対向した
   端部に前記電気信号を受信するように接続された第１お
   よび第２の端子を有し、前記コアピースの周囲に巻かれ
   て前記電気信号に応答して電磁フィールドを提供し、前
   記損傷を受けた体の部分に密接して置かれたときに前記
   損傷を受けた体の部分に前記電磁フィールドを提供する
   導電コイルと、前記損傷を受けた体の部分に隣接して配
   置された高い透磁率材料のシャントピースと、前記コア
   ピースおよび複数の導電コイルに隣接し、前記損傷を受
   けた体の部分と反対側に位置し、前記損傷を受けた体の
   部分に平行に位置されるように構成された主面を有し、
   前記主面の方向に前記コアピースおよび複数の導電コイ
   ルを越えて延在する導電プレートとを具備しているトラ
   ンスデューサ。
7. 【請求項７】　　体の部分の治癒を促進するために損傷
   を受けた体の部分に電磁フィールドを与えるために電気
   信号を電磁フィールドに変換するトランスデューサにお
   いて、高い透磁率の材料を含むコアピースと、対向した
   端部に前記電気信号を受信するように接続された第１お
   よび第２の端子を有し、前記コアピースの周囲に巻かれ
   て前記電気信号に応答して電磁フィールドを提供し、前
   記損傷を受けた体の部分に近接して置かれたときに前記
   損傷を受けた体の部分に前記電磁フィールドを提供する
   複数の電気的に接続された導電コイルと、前記コアピー
   スおよび複数の導電コイルに隣接し、前記損傷を受けた
   体の部分と反対側に位置し、前記損傷を受けた体の部分
   に平行に位置されるように構成された主面を有し、前記
   主面の方向に前記コアピースおよび複数の導電コイルを
   越えて延在する導電プレートとを具備しているトランス
   デューサ。
8. 【請求項８】　　前記プレートは前記コイルに適合され
   た湾入部を含み、前記プレートの前記主面は前記導電コ
   イルを越えて延在しない前記主面の領域よりも前記コイ
   ルを越えて延在する領域において前記損傷を受けた体の
   部分に近接している請求項１乃至７のいずれか１項記載
   のトランスデューサ。
9. 【請求項９】　　前記コイルを越えて延在する前記主面
   の前記領域は前記損傷を受けた体の部分に最も近い前記
   コイルの表面と実質的に同一平面にある請求項８記載の
   トランスデューサ。
10. 【請求項１０】　　前記導電プレートは、フレキシブル
    な背面体に固定された導電ワイヤのフレキシブルなメッ
    シュまたは導電性で適応性のある材料の層を具備し、前
    記層はそこに形成された孔の規則的なパターンを有して
    いる請求項１乃至７のいずれか１項記載のトランスデュ
    ーサ。