Аппарат для магнитотерапии МС-92М
Описан новый аппарат для магнитной терапии - маг-нитостимулятор МС-92М, созданный на кафедре физической и биомедицинской электроники национального технического университета Украины. Приведены описания функциональной и принципиальной схем прибора.
В настоящее время из-за чрезмерного применения в различных отраслях народного хозяйства химических веществ резко увеличилась аллергизация и заболеваемость населения. Использование в современной медицине большого количества химиопрепаратов усугубило эти явления. Поэтому и возникла потребность в использовании безмедикаментозных средств терапии, среди которых важное место занимает терапия низкочастотным электрическим и магнитным полями.
Воздействия магнитных полей ведут к таким лечебным эффектам, как противовоспалительный, противоотеч-ный, обезболивающий и стимулирующий регенерацию ткани. В частности, магнитным полем лечат сосудистые заболевания, заболевания нервной системы, болезни суставов и позвоночника, травмы и их последствия, термические поражения, а также используют лечение магнитным полем в гинекологии, дерматологии, урологии.
В настоящее время в странах СНГ серийно производится аппарат «Полюс-1» [1], разработанный во ВНИИМП. Аппарат предназначен для местного лечебного воздействия однонаправленным низкочастотным переменным магнитным полем. «Полюс-1» имеет три вида индукторов: с П-об-разным и прямым сердечниками и полостной индуктор. Лечение проводят с помощью одного или двух сменных индукторов, устанавливаемых поперечно или продольно. Регулируют магнитную интенсивность 4 ступенями. Индукция магнитного поля (МП) 25-35 мТл. МП быстро затухает и на расстоянии 5-6 см от индуктора почти отсутствует. Аппарат работает в непрерывном и прерывистом режимах.
Другой аппарат - «Полюс-101» предназначен для воздействия переменным магнитным полем на конечности. Индукторы к нему выполнены в виде двух соленоидов. Один из них индуцирует переменное магнитное поле частотой 700 Гц, другой частотой 1000 Гц. Максимальная индукция в центре соленоида составляет 1,5 мТл, у внутренних его стенок -2,5 мТл. На каждой последующей ступени индукция увеличивается на 25%.
Р.П. Кикут и Д.К. Миллерс разработали устройство для магнитотерапии, которое обеспечивает многократное воздействие магнитного поля на тело человека с высокой точностью пространственной ориентации и возможностью контроля за состоянием пациента в процессе лечения [2].
В Японии создан аппарат для магнитотерапии «Магни-тайзер». Интенсивность генерируемого им магнитного поля 50-80 мТл. Существует несколько моделей «Магнитайзера»: М-Р1 предназначен для двухэлектродных сеансов; М-МХ -матрац, состоящий из трех независимых частей с двумя электродами в каждой, электроподушки и ручного переносного электрода; переносной прибор М-Р используется для контакта электродов с любой частью тела и предназначен для стационарных и амбулаторных условий.
В Румынии для магнитотерапии используют аппарат «Магнитодиафлюкс», снабженный двумя индукторами-соленоидами диаметром 30 и 60 см и обеспечивающий прерывистый режим магнитотерапевтического воздействия.
В Италии эксплуатируется аппарат «Ронсфор», состоящий из индуктора с программным управлением, кушетки для больного и индуктора-соленоида, передвигающегося вдоль кушетки. Индукция магнитного поля 2,8 мТл.
В Украине создан образец аппарата «ЕЯ», генерирующий магнитное поле от 2,5 до 10 мТл. Разработаны установка "УМТ-1" для создания магнитного поля 5-30 мТл и частоты 1-100 Гц; генератор импульсного магнитного поля "Алимп-1" и "3везда-3", индукция магнитного поля 0,05-2,5 мТл, частота следования импульсов 1-1000 Гц [3].
На кафедре физической и биомедицинской электроники Национального технического университета Украины КПИ разработан новый аппарат для магнитной терапии -магнитостимулятор "МС-92М". Он предназначен для терапевтического воздействия на организм человека постоянным и переменным магнитным полем индукцией 5-30 мТл. Прибор имеет два индуктора с диаметром рабочей поверхности 36 мм.
Портативность и электробезопасность прибора позволяют лечить больных не только в условиях стационара, но и в амбулаторно-клинических сетях, на дому.
Важными параметрами серийных аппаратов данного класса являются, в частности, максимальное значение индукции электромагнитного поля, потребляемая аппаратом энергия, коэффициент полезного действия, масса и габаритные размеры, а также себестоимость и продажная цена изделий. Это определяет условия широкого внедрения аппаратов в практическую медицину и их конкурентоспособность на рынке изделий медицинской техники.
На рис.1 приведена функциональная схема магнито-стимулятора "МС-92М". Он состоит из генератора линейно-изменяющего напряжения 1, блока переключателей режимов 2, задающего генератора 3, блока формирования сигналов (БФС) 4, блока усиления 5, индукторов I и II (6 и 7), блока контроля 8, блока питания 9.
После включения питания генератор линейно-изменяющего напряжения вырабатывает периодический сигнал треугольной формы с периодом следования 20 с, который поступает на вход блока переключателей режимов и далее на вход задающего генератора в виде сигнала управления частотой генерации. В зависимости от положения переключателей режимов работы задающий генератор выдает фиксированную частоту F, переменные частоты 1-F либо 90100 Гц. Выходные импульсы с задающего генератора поступают в блок формирования сигналов (БФС), который представляет собой ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием. В БФС в цифровой форме закодированы 16 форм сигналов.
Цифровые коды из ППЗУ поступают на цифроаналоговый преобразователь, на выходе которого формируется аппроксимированный кусочно-постоянной функцией аналоговый сигнал одного периода выходных импульсов. Аналоговый сигнал с выхода БФС поступает в блок усиления, который усиливает эти сигналы по мощности с нагрузкой на индукторы I и II (блоки 6 и 7), преобразующие его в магнитное поле определенной формы, частоты и индукции.
Блок контроля позволяет визуально наблюдать за рабочими параметрами частоты и индукции электромагнитного поля, которые вырабатываются прибором в обоих каналах. Для установки продолжительности той или иной процедуры прибор снабжен таймером.
Генератор ленейно-изменяющего напряжения (рис.2) построен на операционном усилителе DA1. Резистором R2 можно регулировать уровень смещения пилообразного на пряжения относительно нулевого потенциала, а переменным резистором R7 - период следования.
Блок переключения режимов представляет собой набор делителей напряжения, которые включаются с помощью переключателей F (режим фиксированной частоты), 1-F (режим плавающей регулируемой частоты), 90-100 (режим плавающей нерегулируемой частоты).
Задающий генератор (рис.2) построен на операционном усилителе DA2. В зависимости от положения переключателей режимов генератор вырабатывает такую частоту, которая соответствует на выходе прибора сигналам выбранной формы с фиксированной частотой F или переменными 1-F, 90-100 Гц. Переменный резистор R10 служит для подстройки нужной частоты.
Блок формирования сигналов (рис.2) состоит из циф-роаналогового преобразователя (схемы инверторов D10, набор прецизионных резисторов R19-R31), ППЗУ (D9), двоичного счетчика (D8), триггера (D6.1), инверторов (D4.2, D4.3) и переключателей «1» - «4», «Пауза».
В зависимости от положения переключателей «1» -«4» формируется адрес, определяющий, из какой области памяти ППЗУ выбирается сигнал необходимой формы. При этом двоичный код со счетчика D8 и частота с задающего генератора поступают в ППЗУ и определяют текущий адрес ячеек, в которых записаны коды ординат считываемого сигнала. Коды сигнала с выхода ППЗУ преобразуются в аналоговую форму цифроаналоговым преобразователем и поступают в блок усиления.
Переключатель «Пауза», триггер D6.1 и инверторы D4.2, D4.3 задают режим, в котором выходная частота необходимой формы сигнала уменьшается в два раза, т.е. после каждого сигнала выбранной формы следует пауза длительностью в один период сигнала.
Блок усиления (рис.2) состоит из предварительного усилителя (D11.1, D11.2) и двух идентичных каналов выходных усилителей мощности, обеспечивающих управление рабочими индукторами L1 и L2 (D11.3, V5, V6, V14, V15 и D11.4, V7, V8, V16, V17). Переключатель «Инверсия» дает возможность переключать полярность индуктора L1 и обеспечивать синфазный или противофазный режим по отношению к индуктору L2. С помощью сдвоенных переменных резисторов R1.1, R1.2 и R2.1, R2.2 можно регулировать величины индукции в каждом из каналов независимо.
Блок контроля 8 (рис.2) включает в себя миллиамперметр РА, транзистор V13, динамик, переключатель «Канал 1», «Канал 2», «В», «F».
Переключатели «F» и «В» обеспечивают коммутацию контролируемых значений частоты и индукции импульсов электромагнитного поля по каждому из каналов. Динамик служит для звуковой сигнализации работы прибора для удобства обслуживающего персонала.
Таймер включает в себя триггер D6.2, двоичный счетчик D3, десятичный счетчик с дешифратором на выходе D5, три инвертора (D4.1, D4.2, D4.3), переключатели «Старт» и «Время процедуры».
Переключателем «Старт» триггер D6.2 устанавливается в состояние лог. "0", разрешая работу счетчикам D3, D5. Сигнал с выхода генератора, построенного на элементе DA1, подается на вход двоичного счетчика D3. Вследствие этого каждые 2,5 мин на счетчик с дешифратором D5 через инвертор D4.1 поступает положительный перепад, и на первом выходе счетчика D5 через 5 мин устанавливается уровень лог.'Т, а на остальных выходах - уровни лог."0". Каждый последующий положительный перепад на счетном входе смещает уровень лог. «1» на следующий выход, а на его месте устанавливается уровень лог. «0». Так продолжается до тех пор, пока положительный перепад с одного из выходов счетчика не поступит через переключатель «Время процедуры» на счетный вход триггера D6.2, который переключается в состояние лог. «1». Тем самым блокируется работа счетчиков D3, D5, и происходит установка их в исходное нулевое состояние.
Индукторы L1 и L2 (блоки 6 и 7, рис. 2) представляют собой выносные катушки, которые через разъем соединены с выходами усилителей мощности и обеспечивают индукцию электромагнитного поля от 0 до 30 мТл.
Проведенный комплекс технических и клинических испытаний в физиотерапевтических отделениях разных клиник позволяет сделать заключение о высокой эффективности магнитостимулятора при лечении широкого класса заболеваний. Отсутствие побочных эффектов и противопоказаний к использованию магнитотерапии в клинической практике, низкая стоимость эксплуатации аппарата, отсутствие расходуемых материалов, высокая степень электробезопасности, отсутствие непосредственного контакта с телом пациента и, следовательно, исключение возможности переноса инфекций обусловливают широкие перспективы развития данного направления физиотерапии.
Автор: В. Зубчук, Л. Худякова, г. Киев
Литература:
1. Самосюк И.З., Фисенко Л.И., Чухраев Н.В., Ужов С.А., Шимко Г.Е. Электропунктурная диагностика. Вып. 1.- К.: АО Укрпрофздравница, 1997.-206с.
2. Применение искусственных магнитных полей в экспериментальной и клинической медицине. Ч. 1. Механизмы воздействия и ответные реакции живого организма.: Обзоры по электронной технике. Электроника СВЧ / Ю.М. Райгород-ский, В.Ф. Горяинов, Ю.А. Кудрин и др. - М.: ЦНИИ Электроника, 1987. Вып.4 (1249).
3. Самосюк И.З., Чухраев Н.В., Шимков Г.Е., Бицон А.В. Терапия электромагнитными волнами миллиметрового диапазона. Вып. 1.2.-К.: НМЦ Медицинские инновационные технологии, 1999 .- 216с.