RU2192292C2

RU2192292C2 - Adaptive physiotherapy apparatus

Info

Publication number: RU2192292C2
Application number: RU2000123041/14A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Астапов; Р.М. Астапова
Original assignee: Михалев Сергей Петрович
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-11-10

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has the first power supply source, illuminating photodiode matrix operating in infrared radiation bandwidth, adaptation and control unit having pulse gauge. Capacitor and illuminating photodiode matrix are connected in parallel to the first power supply source, the matrix being connected via optoisolator key. The adaptation and control unit have optical pulse gauge, amplifier, rectangular impulse shaper and monovibrator unit connected in series. The monovibrator unit output is connected to control input of the optoisolator key and is connected to the second power supply source outlets. EFFECT: enhanced effectiveness of treatment; high reliability and low cost. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для облучения световыми и инфракрасными лучами, и может быть использовано для осуществления физиотерапевтических процедур в области рефлексотерапии, ревматологии, дерматологии и в других областях медицины, где лечение осуществляется путем воздействия низкоэнергетическим излучением оптического и инфракрасного диапазонов длин волн. The present invention relates to medical equipment, in particular to devices for irradiation with light and infrared rays, and can be used for physiotherapeutic procedures in the field of reflexology, rheumatology, dermatology and other fields of medicine, where the treatment is carried out by exposure to low-energy radiation in the optical and infrared ranges wavelengths.

Известен терапевтический аппарат (патент РФ 2090224), содержащий блок питания, имеющий в качестве источников излучающие диоды светового и инфракрасного диапазонов излучения, образующие матрицу излучающих диодов, средство для управления излучательной способностью излучающих диодов, которое содержит генератор тока, подключенный к выходу блока питания, и коммутатор указанных электрических цепей. A known therapeutic apparatus (RF patent 2090224), comprising a power supply unit having emitting diodes of light and infrared radiation ranges forming a matrix of emitting diodes as sources, means for controlling the emissivity of emitting diodes, which contains a current generator connected to the output of the power supply, and switch specified electrical circuits.

Недостатками устройства являются ограниченные терапевтические возможности, которые обусловлены тем, что оно генерирует излучения только частотой 100 Гц или непрерывное излучение, к тому же непрерывное излучение светодиодов приводит к большой потере мощности на резистивном делителе напряжения, что coкращает, из-за сильного нагрева балластного резистора, длительность непрерывной работы аппарата. The disadvantages of the device are limited therapeutic possibilities, which are due to the fact that it generates radiation only at a frequency of 100 Hz or continuous radiation, moreover, the continuous emission of LEDs leads to a large loss of power on the resistive voltage divider, which reduces, due to the strong heating of the ballast resistor, duration of continuous operation of the apparatus.

Наиболее близким прототипом является физиотерапевтическое устройство (WO 00/43069 A1, 27.07.2000, 14 с), содержащее блок питания, матрицу излучающих диодов светового и инфракрасного спектра 1, блок, выполняющий функцию управления и адаптации (компьютер 8 и элементы 9, 10), включающий также датчик пульса. The closest prototype is a physiotherapeutic device (WO 00/43069 A1, 07.27.2000, 14 s) containing a power supply, a matrix of emitting diodes of light and infrared spectrum 1, a unit that performs the function of control and adaptation (computer 8 and elements 9, 10) also including a heart rate sensor.

Недостатком данного устройства является наличие в схеме управления компьютера. The disadvantage of this device is the presence in the control circuit of the computer.

Задачей изобретения является создание физиотерапевтического аппарата с питанием от бытовой электросети, формирующего импульсное излучение светового и инфракрасного диапазонов излучения с адаптацией по частоте пульса пациента с более глубоким проникновением излучения, в то же время аппарат должен быть портативен, прост и безопасен в эксплуатации. The objective of the invention is the creation of a physiotherapeutic apparatus powered by a household electrical network that generates pulsed radiation from the light and infrared ranges of radiation with adaptation according to the patient’s pulse rate with deeper penetration of radiation, at the same time, the device must be portable, simple and safe to operate.

В соответствии с поставленной задачей предлагаемый адаптивный физиотерапевтический аппарат, содержащий первый блок питания, матрицу излучающих диодов со световым и инфракрасным спектрами излучения, блок управления и адаптации, включающий датчик пульса, отличающийся тем, что к выходам первого блока питания параллельно подключены конденсатор и, через оптронный ключ, матрица излучающих диодов, блок адаптации и управления состоит из последовательно соединенных фотодатчика пульса, усилителя, формирователя прямоугольных импульсов и одновибратора, выход которого соединен с управляющим входом оптронного ключа и подключен к выходам второго блока питания. In accordance with the task, the proposed adaptive physiotherapeutic apparatus comprising a first power supply unit, a matrix of emitting diodes with light and infrared emission spectra, a control and adaptation unit including a pulse sensor, characterized in that a capacitor is connected in parallel to the outputs of the first power supply unit and, via an optocoupler a key, a matrix of emitting diodes, an adaptation and control unit consists of a pulse photosensor, an amplifier, a square-wave pulse shaper connected in series, and one ibratora whose output is connected to a control input photocouple key and is connected to the outputs of the second power supply.

На фиг. 1 показана функциональная электрическая схема адаптивного физиотерапевтического аппарата. In FIG. 1 shows a functional electrical diagram of an adaptive physiotherapeutic apparatus.

Адаптивный терапевтический аппарат (фиг. 1) содержит первый блок 1 питания, конденсатор 2, матрицу излучающих диодов 3 с различными спектрами излучения из светового и инфракрасного диапазонов длин волн, оптронный ключ 4, второй блок питания 5 и блок 6 для адаптации и управления. The adaptive therapeutic apparatus (Fig. 1) contains a first power supply unit 1, a capacitor 2, a matrix of emitting diodes 3 with various emission spectra from the light and infrared wavelength ranges, an optocoupler 4, a second power supply 5 and a unit 6 for adaptation and control.

Первый блок питания 1 содержит выпрямительный мост 10, резистивно-емкостной делитель напряжения 11, к выходам моста параллельно подключены конденсатор 2, и через оптронный ключ 4, последовательная цепь матрицы излучающих диодов, на входы блока питания через резистивно-емкостной делитель напряжения 11 подключается бытовая электросеть, второй блок питания 5 содержит выпрямительный мост 12, на входы моста через резистивно-емкостной делитель напряжения 13 подключается электросеть, а выходы моста 12 подключены на стабилизатор напряжения, выполненный на резисторе 14 и стабилитроне 15, выходы которого подключаются на вход электропитания блока 6 для адаптации и управления, выход блока 6 подключен к управляющему входу оптронного ключа 4, блок 6 для адаптации и управления содержит фотодатчик пульса 7, усилитель импульсов 8, формирователь прямоугольных импульсов 9, одновибратор 10, выход фотодатчика пульса 7 соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов 9, выход которого соединен с входом одновибратора 10, выход которого является выходом блока 6 для адаптации и управления и соединен с управляющим входом оптронного ключа 4. Фотодатчик пульса (фиг.2) содержит светодиод инфракрасного излучения 16 и фотодиод 17, закрепленные под заданным углом друг к другу в корпусе аппарата в месте расположения подушечки пальца пациента на корпусе, который одновременно является ручкой аппарата во время облучения, в месте закрепления фотодатчика корпус должен быть закрыт крышкой из пластмассы, прозрачной для ИК-излучения. The first power supply unit 1 contains a rectifier bridge 10, a resistive-capacitive voltage divider 11, a capacitor 2 is connected in parallel to the outputs of the bridge, and a household electrical network is connected to the inputs of the power supply through the resistive-capacitive voltage divider 11 through an optocoupler 4; , the second power supply 5 contains a rectifier bridge 12, the mains are connected to the inputs of the bridge through a resistive-capacitive voltage divider 13, and the outputs of the bridge 12 are connected to a voltage regulator, made located on the resistor 14 and the zener diode 15, the outputs of which are connected to the power input of block 6 for adaptation and control, the output of block 6 is connected to the control input of the optocoupler 4, block 6 for adaptation and control contains a pulse photosensor 7, a pulse amplifier 8, a rectangular pulse shaper 9, one-shot 10, the output of the pulse photosensor 7 is connected to the input of the square-wave pulse generator 9, the output of which is connected to the input of the one-shot 10, the output of which is the output of the adaptation and control unit 6 and connected to the control input of the optocoupler key 4. The pulse photosensor (figure 2) contains an infrared LED 16 and a photodiode 17 fixed at a given angle to each other in the device’s body at the location of the patient’s fingertip on the case, which is also the device’s handle during irradiation, in the place where the photosensor is fixed, the housing must be closed with a plastic cover that is transparent to infrared radiation.

В модификации предлагаемого аппарата, фотодатчик пульса 6 изготавливается в виде прищепки, защелкивающейся на пальце пациента, в этом случае пациента может облучать ассистент. In a modification of the apparatus of the invention, the pulse photosensor 6 is made in the form of a clothespin snaps on the patient’s finger, in which case the assistant may irradiate the patient.

В общем воплощении блок 6 для адаптации и управления содержит мультивибратор с регулируемой частотой, а оператор (пациент) обеспечивает с помощью подстроечного резистора необходимый режим генерации импульсов излучения, т. е. адаптирует по частоте пульса. In a general embodiment, the adaptation and control unit 6 comprises a multivibrator with an adjustable frequency, and the operator (patient) provides, using a tuning resistor, the necessary mode for generating radiation pulses, that is, adapts according to the pulse frequency.

Работа предлагаемого адаптивного терапевтического аппарата осуществляется следующим образом. После подключения к бытовой электросети, напряжение с первого блока питания 1 подается на конденсатор 2 и через оптронный ключ 4 на последовательную цепь матрицы светодиодов 2, но ток через диоды не проходит, т.к. ключ 4 разомкнут, конденсатор 2 при этом заряжается до напряжения выше оптимального, т.к. последовательная цепь диодов, образующая резистивный делитель напряжения, разомкнута. The work of the proposed adaptive therapeutic apparatus is as follows. After connecting to a household power supply, the voltage from the first power supply 1 is supplied to the capacitor 2 and through the optocoupler 4 to the serial circuit of the matrix of LEDs 2, but the current does not pass through the diodes, because the key 4 is open, the capacitor 2 is charged to a voltage higher than optimal, because the series circuit of the diodes forming the resistive voltage divider is open.

Так как для работы схемы блока адаптации и управления требуется стабилизированное низкое напряжение, а первый блок питания не обеспечивает данных требований, то на его выходе при отключении светодиодов будет присутствовать высокое напряжение. А для безопасности пациента на фотодатчике должно быть низкое напряжение, кроме этого для безопасности выход блока адаптации и управления также должен быть гальванически развязан с силовым ключом. Полому для этих целей служит второй блок питания 5. Напряжение с блока питания 5 подается на блок 6 для адаптации и управления. Since a stable low voltage is required for the operation of the adaptation and control unit circuit, and the first power supply does not provide these requirements, a high voltage will be present at its output when the LEDs are turned off. And for the safety of the patient, the photosensor must have a low voltage, in addition, for safety, the output of the adaptation and control unit must also be galvanically isolated from the power switch. For this purpose, the second power supply unit 5 serves. The voltage from the power supply unit 5 is supplied to the unit 6 for adaptation and control.

При взятии аппарата в руку, пальцы на ручке аппарата располагают так, чтобы один палец оказался прижатым к корпусу в месте расположения фотодатчика пульса. При каждом толчке пульса фотодатчик 7 реагирует на кровенаполнение тканей пальца и вырабатывает импульсы, синхронные частоте пульса, которые усиливаются усилителем 7, и затем осуществляется формирование прямоугольных импульсов с частотой пульса формирователем прямоугольных импульсов 9, прямоугольные импульсы управляют одновибратором 10, который задает длительность свечения светодиодов. При наличии на выходе одновибратора 10 высокого уровня, ключ 4 замыкается и через светодиоды 3 проходит ток. Время свечения задается длительностью импульса одновибратора, следующий импульс излучения светодиодов наступит с очередным ударом пульса. Так как конденсатор 2 будет заряжен до напряжения выше оптимального, то в момент замыкания ключа 4 светодиоды выделяют излучение большей мощности по фронту импульса, чем при дальнейшем излучении, т.е. происходит кратковременная вспышка. When you take the device in your hand, the fingers on the handle of the device are positioned so that one finger is pressed against the body at the location of the heart rate sensor. With each pulse push, the photosensor 7 responds to the blood supply to the finger tissue and generates pulses synchronous to the pulse frequency, which are amplified by the amplifier 7, and then rectangular pulses with a pulse frequency are generated by a rectangular pulse shaper 9, the rectangular pulses control a single-shot 10, which sets the duration of the LEDs. If there is a high level at the output of the one-shot 10, the key 4 closes and a current passes through the LEDs 3. The luminescence time is set by the duration of the one-shot pulse, the next pulse of LED emitting will occur with the next pulse beat. Since the capacitor 2 will be charged to a voltage higher than optimal, at the moment of key 4 closure, the LEDs emit radiation of a higher power along the pulse front than with further radiation, i.e. a short flash occurs.

Таким образом аппарат адаптируется к частоте пульса пациента, т.е. частота светового и инфракрасного излучения всегда равна частоте пульса и синхронна сокращению тканей мышц, что повышает терапевтический эффект облучения, достигается более глубокое проникновение излучения, т.к. в моменты включения матрицы диодов происходит резкое кратковременное увеличение мощности излучения, затем идет спад мощности до оптимального значения и по спаду импульса одновибратора происходит отключение и так в каждом импульсе излучения. Такой режим работы аппарата позволяет сократить время облучения, улучшая при этом терапевтический эффект, особенно при облучении биологически активных точек. Thus, the device adapts to the patient’s heart rate, i.e. the frequency of light and infrared radiation is always equal to the pulse rate and is synchronous to the contraction of muscle tissue, which increases the therapeutic effect of radiation, a deeper penetration of radiation is achieved, because at the moments when the diode array is turned on, a sharp short-term increase in the radiation power occurs, then the power drops to the optimum value, and the one-vibrator pulse falls off and off in each radiation pulse. This mode of operation of the apparatus allows to reduce the exposure time, while improving the therapeutic effect, especially when irradiating biologically active points.

Надежность и экономичность аппарата обеспечивается схемотехническими решениями, а именно импульсным режимом работы, что позволяет в два раза умненьшить потребляемую электроэнергию, в том числе мощность на нагрев балластных резисторов, повысив при этом эффективность облучения. Reliability and efficiency of the apparatus is ensured by circuitry solutions, namely, pulsed operation, which allows to halve the consumed electric energy, including the power for heating ballast resistors, while increasing the irradiation efficiency.

Аппарат характеризуется более высокой безопасностью благодаря гальванической оптронной развязке цепей управления и силовых цепей. The device is characterized by higher safety due to galvanic optronic isolation of control circuits and power circuits.

Claims

An adaptive physiotherapeutic apparatus contains a first power supply unit, a matrix of emitting diodes with light and infrared emission spectra, an adaptation and control unit including a pulse sensor, characterized in that a capacitor is connected to the outputs of the first power supply unit and, through an optocoupler key, a matrix of emitting diodes, a unit adaptation and control consists of a series-connected pulse photosensor, an amplifier, a rectangular pulse shaper and a single-shot, the output of which is connected to a control input photocouple key, and outputs connected to the second power supply.