SU1676635A1 - Устройство дл УВЧ-терапии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике и может быть использовано в физиотерапии . Цель изобретени  - уменьшение высокочастотной мощности, выдел емой вне междуэлектродного промежутка, а также повышение коэффициента полезного действи  и надежности, снижени  веса и длительности автоматической настройки устройства . Дл  этого в устройство введены датчик 1 фазы, вход которого предназначен дл  подключени  генератора, первичный выход которого через четвертьеволновый отрезок длинной линии 5 соединен с началами катушек 2 и 3, элекроды 4, подключаемые к концам этих катушек, а также цепь автоматического регулировани , состо ща  из усилител  7 посто нного тока, вход которого соединен с вторичным выходом датчика 1 и катушек 8 подмагничивани . Катушки 8 размещены на стержн х 9, например из железа, которые образуют общий магнито- провод с ферритовыми сердечниками 10 катушек 2, 3. При возникновении рассогласовани  на выходе датчика 1 возникает сигнал посто нного тока, усиливающийс  усилителем 7, и поступает в катушки 8 подмагничивани . Благодар  этому посто нное поле в магнитопроводе усиливаетс , а индуктивность катушек 2, 3 уменьшаетс  до тех пор, пока согласование не будет восстановлено . 9 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к устройствам дл  УВЧ терапии, и может быть использовано в физиотерапии .

Цель изобретени  - уменьшение выдел емой вне межэлектродного промежутка высокочастотной мощности, а также повышение КПД и надежности, снижение веса и длительности автоматической настройки устройства .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - пример выполнени  катушек и обмоток подмагничивани  на общем магнитопроводе, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - магни- топровод; на фиг. 5 - упрощенна  схема датчика рассогласовани ; на фиг. 6 - принцип действи  фазового детектора по снен векторными диаграммами напр жений, приведенными дл  случа  с чисто активными нагрузками; на фиг. 7 - то же, нагрузки с индуктивной составл ющей; на фиг. 8 - то же, нагрузки с емкостной составл ющей; на фиг. 9 - типична  зависимость выходного

о VI о о ы ел

напр жени  фазового детектора от сдвига фазы между током и напр жением в нагрузке .

Устройство дл  УВЧ терапии содержит датчик 1 рассогласовани , выполненный в виде датчика фазы, первую 2, вторую 3 катушки, к первым выводам которых подключены через проводники конденсаторные электроды А, а также намотанный на ферритовом кольце четвертьволновой отрезок 5 длинной линии, подключенный одним концом к первичному выходу датчика 1 рассогласовани , вход которого предназначен дл  подключени  генератора 6, а два вывода другого конца отрезка 5 длинной линии подключены к вторым выводам первой 2 и второй 3 катушек соответственно , усилитель посто нного тока (УПТ) 7, к входу которого подключен вторичный выход датчика 1 рассогласовани , а к выходу подключены дополнительные перва  и втора  катушки 8 подмагничивани , кажда  1лз которых расположена на стержне 9 vi3 магнитом гкого материала, например, железа, при этом перва  2 и втора  3 катушки выполнены на ферритовых сердечниках 10, которые жестко соединены со стержн ми 9, образу  замкнутый магни- топровод дл  посто нного-магнитного пол .

Катушка 2 может быть выполнена на кольцевом феррмтозом сердечнике 10 из двух секций, соединенных параллельно и согласно. Аналогично выполн етс  катушка 3. Кажда  из двух катушек 8 подмагничивани  закреплена, например, с помощью кле  на стержне 9 из железа или малокоэрцитивной стали. Стержни 9 располагаютс  параллельно , к их верхним концам с помощью двух скоб 11 и двух гаек 12 жестко прикреплен ферритовый сердечник 10 так, что он касаетс  обоих стержней 9 диаметрально противоположными участками. Второй ферритовый сердечник прикреплен аналогично к нижним концам стержней.

Силовые линии посто нного магнитного пол , создаваемого катушками 8, пронизывают в равной мере оба ферритовых сердечника 10, как показано на фиг. 4. Благодар  этому достигаетс  идентичность перестройки индуктивности первой и второй катушек при подмагничивании. Использование стержней из магнитом гкого материала с высокой относительной магнитной проницаемостью (до 10000 у железа) обеспечивает обратимость перестройки , т.е. восстановление начальной индуктивности катушек после выключени  подмагничиаани , а также магнитное сопротивление стержней, благодар  чему поле подмагничивани  практически полностью подводитс  к ферриту.

В устройстве могут быть применены ферритовые сердечники марок 55ВЧ и

90ВЧ. Относительна  магнитна  проницаемость таких сердечников при подмагничивании измен етс  от начальной величины до 10 - 20% начальной величины. .При этом практически весь высокочастотный магнит0 ный поток катушек замыкаетс  внутри феррита . Поэтому рассе ние высокочастотной энергии у таких катушек существенно меньше , чем у воздушных катушек с такой же индуктивностью.

5 Кроме того, предлагаемое исполнение магнитопровода предохран ет катушки 8 подмагничивани  от воздействи  высокочастотного магнитного пол .

Датчик 1 фазы может быть выполнен по

0 схеме фазового детектора, который может быть выполнен, например, в виде емкостного делител  12 трансформатора 13с отводом от средней точки вторичной обмотки, амплитудных детекторов 14 и 15 и схемы

5 сравнени  16.

Емкостной делитель 12 подключен между потенциальным проводом, соедин ющим генератор 6 с отрезком 5 длинной линии, и общим проводом, а первична  об0 мотка трансформатора 13 включена в разрыв потенциального провода. Выход емкостного делител  12 подключен к отводу средней точки трансформатора 13, крайние выводы которого соединены с входами амп5 литудных детекторов 14 и 15.

Выходы амплитудных детекторов подключены к входам схемы сравнени  16.

Усилитель посто нного тока может быть выполнен по однокаскадной схеме Дарлин0 гтона согласно фиг. 2, например, с использованием транзисторов КТ3102 (входной) и КТ827 (оконечный).

Устройство- работает следующим образом .

5 При включении генератора 6 и подаче на вход устройства высокочастотной мощности на вторичном выходе датчика 1 по вл етс  сигнал рассогласовани . При этом сдвиг фазы р между током I и напр жением

Q V на входе четвертьволнового отрезка 5 однозначно определ етс  его входным сопротивлением Z, а знак фазового сдвига (отставание или опережение тока от напр жени ) однозначно определ етс  знаком

5 реактивной составл ющей этого сопротивлени  X. Соответственно пол рность сигнала рассогласовани  Vs нз информационном выходе фазового детектора 1 однозначно определ етс  знаком реактивной составл ющей X входного сопротивлени  Z четвертьволнового отрезка 5. При емкостном характере реактивной составл ющей входного сопротивлени  сигнал рассогласовани , по- iступа  на вход УПТ.7, увеличивает его выходной ток - ток в катушках 8 подИагничивани  (при индуктивном характере уменьшает его до нул ). С увеличением выходного тока УПТ 7 намагничиваютс  ферритовые сердечники 10 и уменьшаетс  индуктивное сопротивление катушек 2,3 до тех пор, пока реактивна  составл юща  сопротивлени , приведенного к выходным выводам четвертьволнового отрезка, остава сь индуктивной, не станет много меньше активной составл ющей, т.е. произойдет практически полна  компенсаци  емкостной составл ющей конденсаторных электродов 4. Остаточна  величина индуктивной составл ющей сопротивлени  на выходе четвертьволнового отрезка 5 (и соответственно емкостна  составл юща  его входного сопротивлени ) тем меньше, чем больше коэффициент усилени  в кольце обратной св зи, в частности, чем больше коэффициент усилени  УПТ 7 и крутизна регулировани  индуктивного сопротивлени  катушек. При использовании в схеме устройства указанных выше элементов остаточное рассогласование (по фазе) не превышает 2-3° и поддерживаетс  практически посто нным при изменении положени  пациента и зазора между пациентом и электродами .

Активна  составл юща  сопротивлени  гн, приведенного к выходу четвертьволнового отрезка, трансформируетс  им в сопротивлении гвх заданной (оптимальной дл  генератора) величины в соответствии с формулой

ГВХ

А

Гн

гдер- волновое сопротивление линии.

Использование четвертьволнового отрезка линии в качестве трансформатора сопротивлений обеспечивает однозначность соответстви  знака реактивных составл ющих его входного сопротивлени  и нагрузки , что позвол ет использовать дл  настройки согласующего устройства датчик фазы.

Таким образом, в устройстве осуществл етс  компенсаци  емкостного сопротивлени  междуэлектродного промежутка индуктивным сопротивлением катушек. Это сопротивление меньше, чем индуктивное сопротивление катушек в известном устройстве на абсолютную величину емкостного сопротивлени  конденсатора в известном

устройстве. Это позвол ет уменьшить добротность выходного контура, а следовательно , уменьшить потери мощности в катушках, в соединительных проводниках

(за счет уменьшени  тепловых потерь в проводниках и снижени  излучени  в прос гран- стве).

Благодар  применению устойчивости статической обратной св зи остаточное рассогласование в устройстве может быть сделано сколь угодно малым, т.е. подводима  к телу пациенту (полезна ) мощность практически равна максимальной. Это обусловливает дополнительный выигрыш по КПД по

сравнению с известным устройством, в котором полезна  мощность пульсирует в такт с колебани ми настройки вокруг положени  резонанса.

В устройстве также существенно ослаблены паразитные утечки мощности, вызванные несимметрией электродов относительно заземленного корпуса аппарата . Дл  любого нессиметричного тока утечки (например, при замыкании одного из

электродов на землю) четвертьволновый отрезок длинной линии представл ет во много раз большее сопротивление, чем дл  полезного тока, протекающего через междуэлектродный промежуток.

В результате коэффициент полезного

действи  выходного согласующего устройства оказываетс  больше, а нежелательные утечки мощности вне междуэлектродного промежутка - меньше.

Быстродействие (длительность настройки и подстройки при изменении положени  пациента) в предлагаемом устройстве существенно выше (длительность меньше), а также меньше, чем в известном устройстве вес и габариты, ввиду отсутстви  массивных механически перемещаемых деталей, что повышает, кроме всего прочего, надежность устройства и упрощает его обслуживание.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  УВЧ-терапии, содержащее УВЧ-генератор, первую и вторую катушки , к первым выводам которых через проводники подключены конденсаторные электроды, а также датчик рассогласовани , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  выдел емой вне междуэлект

   родного промежутка высокочастотной мощности , а также повышени  КПД и надежности, снижени  веса и длительности автоматической настройки устройства, в него введены усилитель посто нного тока, две дополнительные катушки подмагничивани 

   и намотанный на ферритовом кольце четвертьволновый отрезок длинной линии, подключенный одним концом к первичному выходу датчика рассогласовани , вход которого соединен с генератором, а два вывода другого конца отрезка длинной линии подключены к вторым выводам первой и второй катушек соответственно , к входу усилител  посто нного тока подключен вторичный

   фи$.з TU

   выход датчика рассогласовани , а к выходу подключены перва  и втора  катушки под- магничивани , кажда  из которых расположена на стержне из магнитом гкого материала, при этом перва  и втора  катушки выполнены на ферритовых сердечниках, которые жестко соединены со стержн ми, образу  замкнутый магнитопровод, причем датчик рассогласовани  выполнен в виде датчика фазы. 2

   «

   сригЛ

   X нагрузке fSxod че/ &р/пьбб 1- нового /лрансформ  щза 5)

   Фиг. 5

   УЗ Ut Uц

   М

   Фиг. 6

   Фиг. 7

   Фиг. 8

   (Риг. 9

   4 --arctg xlR)