RU2082454C1

RU2082454C1 - Device for applying therapy with pulsating magnetic field

Info

Publication number: RU2082454C1
Application number: RU93036538A
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Андриянов; Сергей Петрович Крючков; Анатолий Андреевич Ли
Original assignee: Юрий Владимирович Андриянов; Сергей Петрович Крючков; Анатолий Андреевич Ли
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has main and additional work-coils coaxially mounted and included into the discharge circuits having capacitance members and discharge units which control electrodes are connected to starter unit. Discharge circuit impedance in the main work-coil is lower than a critical value. Discharge circuit impedance in the additional work-coil is less than the critical value, its natural frequency at least twice as high as the natural frequency of the main work-coil discharge circuit. Self-induction coefficient value of the additional work-coil is at least one order of magnitude less than that of the main work-coil. Alternating magnetic field induced by the additional work-coil excites eddy currents in the patient body. Their interaction with magnetic field of the main work-coil excites mechanical oscillations in tissues subjected to magnetic fields action. Therapeutic action mode is widely changeable by changing amplitude and frequency of the additional work-coil. EFFECT: enhanced effectiveness of treatment. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть найти применение как физиотерапевтическое устройство для лечения ряда заболеваний, обусловленных различными воспалительными процессами (воспалительные инфильтраты, хронические пневмонии, заболевания органов малого таза, обострение хронического пояснично-крестцового радикулита и др.), для бесконтактной стимуляции нервно-мышечного аппарата при травматических повреждениях верхних и нижних конечностей, различных отделов позвоночника, спинного мозга и др. а также для стимуляции гладкой мускулатуры верхних мочевых путей с целью выведения камней или их фрагментов в виде "каменной дорожки" из них. The invention relates to medical equipment and can be used as a physiotherapeutic device for the treatment of a number of diseases caused by various inflammatory processes (inflammatory infiltrates, chronic pneumonia, diseases of the pelvic organs, exacerbation of chronic lumbosacral radiculitis, etc.), for non-contact stimulation of nerve muscle apparatus for traumatic injuries of the upper and lower extremities, various parts of the spine, spinal cord, etc. and also for stimulation LadKom muscles of the upper urinary tract with a view to removing stones or fragments thereof in the form of "stone track" of them.

Известно устройство для терапии переменными магнитными и электрическими полями, содержащее две индуктивные катушки, подключенные к источнику переменного тока, между которыми размещен биообъект, подвергаемый воздействию электротерапии, и два электрода, подключенные к источнику переменного напряжения и наложенные на тело биообъектам таким образом, что в нем возбуждается ток, текущий преимущественно перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, создаваемого катушками [1]
Это устройство обеспечивает достижение терапевтического эффекта не только за счет электрических токов, возбуждаемых в организме переменными магнитными и электрическими полями, но и за счет механических колебаний, возбуждаемых силой Лоренца.A device for therapy with alternating magnetic and electric fields is known, containing two inductive coils connected to an alternating current source, between which a bioobject exposed to electrotherapy is placed, and two electrodes connected to an alternating voltage source and applied to biological objects in such a way that it contains a current is excited that flows mainly perpendicular to the lines of force of the magnetic field generated by the coils [1]
This device provides a therapeutic effect not only due to electric currents excited in the body by alternating magnetic and electric fields, but also due to mechanical vibrations excited by the Lorentz force.

Недостатком этого устройства в ряде случаев является малая величина создаваемого механического воздействия из-за ограничений, присущих методу возбуждения тока в теле больного наложенными электродами, так как большое сопротивление кожного покрова приводит к преимущественному выделению мощности источников тока в поверхностном подкожно-жировом слое, что приводит к различного рода тепловым поражениям кожного покрова при увеличении тока. The disadvantage of this device in some cases is the small amount of mechanical stress created due to the limitations inherent in the method of excitation of current in the patient’s body by superimposed electrodes, since the high resistance of the skin leads to the preferential allocation of power to current sources in the surface subcutaneous fat layer, which leads to various kinds of thermal damage to the skin with increasing current.

Наиболее близким к предложенному является устройство для терапии импульсным магнитным полем, содержащее основной и дополнительный индукторы, размещенные соосно [2] В этом устройстве используется эффект одновременного воздействия на организм двух низкочастотных магнитных полей с различающимися частотами. Closest to the proposed one is a device for therapy with a pulsed magnetic field, containing the main and additional inductors placed coaxially [2]. This device uses the effect of simultaneous exposure to the body of two low-frequency magnetic fields with different frequencies.

Однако частотные параметры и интенсивность магнитных полей не позволяет обеспечить с использованием известного устройства заметного механического эффекта от взаимодействия индукционных токов в организме больного. However, the frequency parameters and the intensity of the magnetic fields do not allow using a known device to provide a noticeable mechanical effect from the interaction of induction currents in the patient's body.

Целью изобретения является повышение лечебного эффекта за счет усилия механического воздействия импульсного магнитного поля на ткани и органы. The aim of the invention is to increase the therapeutic effect due to the efforts of the mechanical impact of a pulsed magnetic field on tissues and organs.

Цель достигается тем, что в устройстве для терапии импульсным магнитным полем, содержащем основной и дополнительный индукторы, размещенные соосно, основной и дополнительный индукторы включены в разрядные контуры, содержащие емкостные накопители и управляемые разрядники, управляющие электроды которых подключены к блоку запуска с регулируемой задержкой, при этом затухание в разрядном контуре основного индуктора больше критического, затухания в разрядном контуре дополнительного индуктора меньше критического, его собственная частота по крайней мере в два раза выше собственной частоты разрядного контура основного индуктора, а коэффициент самоиндукции дополнительного индуктора по крайней мере на порядок меньше коэффициента самоиндукции основного индуктора. The goal is achieved by the fact that in a device for therapy with a pulsed magnetic field containing the main and additional inductors placed coaxially, the main and additional inductors are included in the discharge circuits containing capacitive storage devices and controllable dischargers, the control electrodes of which are connected to the triggering unit with an adjustable delay, when this attenuation in the discharge circuit of the main inductor is more critical, the attenuation in the discharge circuit of the additional inductor is less than critical, its natural frequency p at least two times higher than the natural frequency of the discharge circuit of the main inductor, and the self-induction coefficient of the additional inductor is at least an order of magnitude lower than the self-induction coefficient of the main inductor.

Предлагаются также различные модификации схемных решений заявляемого устройства. Various modifications of circuit solutions of the claimed device are also proposed.

По п. 2 предлагается основной и дополнительный индукторы подключить к N емкостным накопителям через отдельные однонаправленные управляемые ключи, например тиристоры. According to p. 2, it is proposed to connect the primary and secondary inductors to N capacitive drives through separate unidirectional managed keys, for example thyristors.

По п. 3. предлагается основной и дополнительный индукторы выполнить каждый из двух катушек, размещенных напротив друг друга. According to paragraph 3., it is proposed that the primary and secondary inductors perform each of two coils located opposite each other.

По п. 4 предлагается катушки каждого индуктора соединить последовательно. According to p. 4, it is proposed to connect the coils of each inductor in series.

По п.5 предлагается катушки каждого индуктора соединить параллельно. According to claim 5, it is proposed that the coils of each inductor be connected in parallel.

По п. 6 предлагается катушки основного индуктора соединить последовательно, а катушки дополнительного индуктора параллельно. According to p. 6, it is proposed to connect the coils of the main inductor in series, and the coils of the additional inductor in parallel.

По п. 7 предлагается катушки основного индуктора соединить параллельно, а катушки дополнительного последовательно. According to p. 7, it is proposed to connect the coils of the main inductor in parallel, and the coils of the additional one in series.

По п. 8 предлагается первую пару катушек, состоящую из соосных основного и дополнительного индукторов, установить в спинке кресла-лежанки, а вторую укрепить на регулируемом штативе напротив первой. According to p. 8, it is proposed that the first pair of coils, consisting of coaxial main and additional inductors, be installed in the back of a chair, and the second should be mounted on an adjustable tripod opposite the first.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2,а схема включения катушек индукторов в разрядные контуры; на фиг. 2,б вариант с однополярным источником тока в контуре дополнительного индуктора; на фиг. 3,а, б - осциллограммы изменения магнитного поля, создаваемого основным и дополнительным индуктором в случае знакопеременного и однополярного пульсирования тока. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2, a diagram of the inclusion of inductor coils in the discharge circuits; in FIG. 2, b version with a unipolar current source in the circuit of an additional inductor; in FIG. 3, a, b - oscillograms of changes in the magnetic field created by the main and additional inductor in the case of alternating and unipolar current pulsation.

Устройство состоит из основного индуктора 1, дополнительного индуктора 2, генератора импульсного тока 3 и генератора импульсного пульсирующего тока 4. Основной и дополнительный индукторы (каждый из них) могут быть выполнены либо в виде одной катушки индуктивности, либо в виде двух катушек 5,6 и 7,8 соответственно. Катушки 5 и 6, а также 7 и 8 могут быть включены в цепь источников тока последовательно или параллельно. Источники токов 3, 4 выполнены в виде разрядных контуров (фиг. 2,а), состоящих из емкостных накопителей 10, 11 и управляемых разрядников 9, которые включаются блоком запуска 12. При выборе параметров контура, обеспечивающих затухание больше кристаллического в разрядном контуре основного индуктора возбуждается апериодический разряд, а в разрядном контуре дополнительного индуктора при обеспечении затухания меньше кристаллического возбуждается режим затухающих колебаний (фиг. 3,а). The device consists of a main inductor 1, an additional inductor 2, a pulsed current generator 3 and a pulsed pulsed current generator 4. The main and additional inductors (each of them) can be made either in the form of a single inductor, or in the form of two coils of 5.6 and 7.8 respectively. Coils 5 and 6, as well as 7 and 8, can be connected in series to current sources in series or in parallel. Sources of currents 3, 4 are made in the form of discharge circuits (Fig. 2, a), consisting of capacitive drives 10, 11 and controllable dischargers 9, which are turned on by the start-up unit 12. When selecting circuit parameters that provide attenuation greater than crystalline in the discharge circuit of the main inductor an aperiodic discharge is excited, and a mode of damped oscillations is excited in the discharge circuit of the additional inductor while ensuring a damping less than crystalline (Fig. 3, a).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче управляющих сигналов запуска на разряднике 9 от блока запуска разрядников 12 в контуре основного индуктора 1 начинается процесс апериодического разряда емкостного накопителя 10 через катушку индуктивности 5, а в контуре дополнительного индуктора 2 начинается процесс разряда емкостного накопителя 11 через катушку индуктивности 7. Токи в катушках создают в окружающем пространстве импульсные магнитные поля, которые индуцируют токи в теле большого, помещенного в зоне действия магнитного поля индукторов. Поскольку после отдельной катушки быстро спадает с увеличением расстояния от катушки, то для увеличения глубины воздействия целесообразно выполнять индукторы в виде двух катушек, между которыми размещается часть тела больного, подвергаемая терапевтическому воздействию магнитным полем. В этом случае в большой зоне создается однородное импульсное поле большой индуктивности. Так как основной и дополнительный индукторы выполнены соосными, то зоны воздействия магнитных полей от каждого из индукторов примерно совпадают. Переменные магнитные поля индуцируют в теле больного вихревое электрическое поле, которое возбуждает в тканях ток, плотность которого пропорциональна напряженности магнитного поля и частоте его изменения. Так как частота изменения магнитного поля, создаваемого основным индуктором, по крайней мере в два раза меньше частоты изменения магнитного поля, создаваемого дополнительным индуктором, то основной вклад в создание индукционного тока вносит магнитное поле дополнительного индуктора. Взаимодействие этого тока с магнитными полями основного и дополнительного индукторов приводит к механическому воздействию на ткани, обусловленному силой Лоренца. When supplying the start control signals to the arrester 9 from the start unit of the arrester 12 in the circuit of the main inductor 1, the process of aperiodic discharge of the capacitive storage 10 begins through the inductor 5, and in the circuit of the additional inductor 2 the process of discharging the capacitive storage 11 through the inductor 7. Currents in the coils create pulsed magnetic fields in the surrounding space, which induce currents in a large body, placed in the magnetic field of the inductors. Since after a separate coil it quickly decreases with increasing distance from the coil, in order to increase the depth of exposure, it is advisable to make inductors in the form of two coils between which a part of the patient’s body exposed to a therapeutic effect of a magnetic field is placed. In this case, a homogeneous pulsed field of high inductance is created in a large zone. Since the primary and secondary inductors are made coaxial, the zones of magnetic fields from each of the inductors approximately coincide. Alternating magnetic fields induce a vortex electric field in the patient’s body, which excites a current in the tissues, the density of which is proportional to the magnetic field strength and its frequency of change. Since the frequency of changes in the magnetic field generated by the main inductor is at least two times less than the frequency of changes in the magnetic field created by the additional inductor, the main contribution to the creation of the induction current is made by the magnetic field of the additional inductor. The interaction of this current with the magnetic fields of the primary and secondary inductors leads to mechanical stress on the tissue, due to the Lorentz force.

Для исключения влияния поля основного индуктора на ток в цепи дополнительного индуктора целесообразно разрядник в контуре дополнительного индуктора включать в момент времени, когда изменение поля основного индуктора будет минимальным. Для исключения влияния одного разрядного контура на другой необходимо обеспечить достаточно малую величину коэффициента взаимной индуктивности разрядных контуров. Это обеспечивается выбором сильно отличающихся значений индуктивности основного и дополнительного контуров. To exclude the influence of the field of the main inductor on the current in the circuit of the additional inductor, it is advisable to include the arrester in the circuit of the additional inductor at the time when the change in the field of the main inductor will be minimal. To exclude the influence of one discharge circuit on another, it is necessary to provide a sufficiently small value of the mutual inductance coefficient of the discharge circuits. This is ensured by the choice of very different inductance values of the primary and secondary loops.

Вариант с однонаправленным источником тока в цепи дополнительного индуктора реализуется при использовании однонаправленных управляемых ключей, например тиристоров, каждый из которых подключает отдельный емкостной накопитель к катушке индуктивности в соответствующий момент времени (фиг. 2,б). Осциллограммы магнитного поля для этого случая показаны на фиг. 3,б. Такая схема может быть использована и в цепи основного индуктора. The option with a unidirectional current source in the circuit of the additional inductor is realized using unidirectional controlled keys, for example thyristors, each of which connects a separate capacitive storage to the inductor at the corresponding time (Fig. 2, b). Oscillograms of the magnetic field for this case are shown in FIG. 3, b. Such a circuit can also be used in the circuit of the main inductor.

Для характерных значений проводимости тканей 0,5 С/М, размера зоны воздействия 10 см, частоты изменения поля дополнительного индуктора 1 МГц и магнитных полей, создаваемых основным и дополнительным индукторами 1 Тл, получаем величину силы воздействия на ткани 0,07 МН. Такие достаточно высокие значения обеспечиваются тем, что индукторы включены в разрядные контуры с соответствующим выбором характеристик этих разрядных контуров. For the characteristic values of tissue conductivity of 0.5 C / M, the size of the impact zone of 10 cm, the frequency of the change in the field of the additional inductor 1 MHz and the magnetic fields created by the main and additional inductors 1 T, we obtain a value of the force on the tissue of 0.07 MN. Such sufficiently high values are ensured by the fact that the inductors are included in the discharge circuits with an appropriate choice of the characteristics of these discharge circuits.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается значительно более сильный эффект механического воздействия импульсного магнитного поля на ткани и органы. Это механическое воздействие является существенным при стимуляции гладкой мускулатуры верхних мочевых путей с целью выведения камней или их фрагментов из них. В этом случае целесообразно больного размещать на кресле-лежанке в сидячем или полусидячем положении. Для этого одну пару катушек размещают в спинке кресла-лежанки, а другую на штативе, напротив первой. Thus, the proposed device provides a significantly stronger effect of the mechanical effect of a pulsed magnetic field on tissues and organs. This mechanical effect is significant when stimulating the smooth muscles of the upper urinary tract in order to remove stones or their fragments from them. In this case, it is advisable to place the patient on a bench chair in a sitting or semi-sitting position. To do this, one pair of coils is placed in the back of a chair, and the other on a tripod, opposite the first.

Источник информации. A source of information.

1. Патент США N 4556051, НКИ 128-1.5, опублик. 1985. 1. US patent N 4556051, NKI 128-1.5, published. 1985.

2. ДЕ, выложенная заявка N 3335018, МКИ А 61 N 1/42, 1985. 2. DE, application laid out N 3335018, MKI A 61 N 1/42, 1985.

Claims

1. Device for therapy with a pulsed magnetic field, containing the main and additional inductors placed coaxially, characterized in that, in order to increase the therapeutic effect by enhancing the mechanical effect of the pulsed magnetic field on tissues and organs, the main and additional inductors are included in the discharge circuits containing capacitive storage and controllable dischargers, the control electrodes of which are connected to the start block, while the attenuation in the discharge circuit of the main inductor is more critical, atuhanie in the discharge circuit the additional inductor is less critical, its natural frequency at least twice the natural frequency of the main discharge circuit of the inductor, and the coefficient of self-induction of the inductor further at least an order of magnitude less than the coefficient of self-induction of the inductor core.

2. The device according to p. 1, characterized in that in it the primary and secondary inductors are connected to n capacitive drives through separate unidirectional managed keys, for example thyristors.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that in it the primary and secondary inductors are made of each of two coils located opposite each other.

4. The device according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that in it the coils of each inductor are connected in series.

5. The device according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that in it the coils of each inductor are connected in parallel.

6. The device according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that in it the coils of the main inductor are connected in series, and the coils of the additional inductor are connected in parallel.

7. The device according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that in it the coils of the main inductor are connected in parallel, and the coils of the additional in series.

8. The device according to paragraphs. 1 7, characterized in that in it the first pair of coils, consisting of coaxial main and additional inductors, is installed in the back of the chair, and the second is mounted on an adjustable tripod opposite the first.