Пристрій для мікрохвильової терапії

Пристрій для мікрохвильової терапії, що містить НЗВЧ-генератор, з яким з'єднані послідовно сполучені змінний атенюатор, амплітудний модулятор, вентиль, направлений відгалужувач і приймально-випромінювальна антена, балансний змішувач, НЧ-генератор, послідовно з'єднані вибірковий НЧ-підсилювач і синхронний детектор, керівний вхід якого сполучений з виходом НЧгенератора, і послідовно з'єднані фільтр нижніх частот та вольтметр, який відрізняється тим, що пристрій додатково містить подільник потужності, другі змінний атенюатор, направлений відгалужувач і синхронний детектор, а також підсилювач U 2 (19) 1 3 [див. Авт. свід. №1711 920 А 61 (СССР), кл. А61N 5/02, 1990. Бюл. №6, 1992], що містить коаксіальний резонатор з генераторним діодом та електроенцефалограф з фільтрами α-Δ-ритму, другий коаксіальний резонатор з варикапом, джерело напруги зміщення варикапа, блок керування напругою зміщення варикапа і блок керування електромеханічним приводом, з'єднаних певним чином. В пристрої процес настроювання на резонансну частоту здійснюється до появи сигналу реакції організму пацієнта на міліметрове випромінювання. Таким сигналом в апараті є напруга, що надходить з фільтра α-Δ-ритму електроенцефалографа, яка може побічно свідчити про настроювання на резонансну частоту, характерну для конкретного пацієнта. Дослідження показали, що максимальне значення напруги на виході фільтра α-Δ-ритму електроенцефалографа може виникати при психофізіологічних реакціях пацієнта (страх, втома, болючі впливи, тощо). Тому жорстко пов'язувати екстремальні значення амплітуди α-Δ-ритму саме з резонансним поглинанням електромагнітного випромінювання надзвичайно високої частоти (НЗВЧ) з організмом пацієнта не можна. Відомий пристрій для мікрохвильової терапії [див. Заявка на патент РФ №94033122/14 Кл. А61N 5/02 від 10.07.96 p.], що містить НЗВЧ-генератор, хвилеводний тракт, блок керування, датчик реєстрації поточних вимірів біологічного параметра людського організму і випромінювач, при цьому блок керування виконаний у вигляді модулятора, перший вхід якого сполучений із НЗВЧгенератором, до другого входу під'єднаний датчик реєстрації поточних змін біофізичного параметра, а вихід модулятора з'єднаний з керівним входом випромінювача. Як модулюючий сигнал використовуються коливання біострумів нервів або м'язів, електрокардіограма чи електроенцефалограма пацієнта, тощо, які фіксуються датчиком реєстрації поточних змін одного із зазначених біофізичних параметрів. Однак жоден з відомих біофізичних параметрів організму не пов'язаний однозначно з резонансним поглинанням НЗВЧ-енергії. Тому настроювання частоти апарату МХТ за змінами біофізичного параметра не забезпечує точного встановлення резонансних частот пацієнта. Відомий також пристрій для мікрохвильової терапії [див. Патент України №53664, Кл. А61N 5/02 від 16.04.1999 p.], що містить НЗВЧ-генератор монохроматичного випромінювання, до якого під'єднані послідовно сполучені змінний атенюатор, амплітудний модулятор, вентиль, направлений відгалужувач і приймально-випромінювальна антена, балансний змішувач, НЧ-генератор, послідовно з'єднані НЧ-підсилювач і синхронний детектор, керівний вхід якого з'єднаний з виходом НЧгенератора, і послідовно з'єднані фільтр нижніх частот та вольтметр. Відомий апарат також включає шумовий генератор міліметрового діапазону, вихід якого через змінний атенюатор, вентиль і амплітудний модулятор з'єднаний із приймальновипромінювальною антеною, підсилювач проміжної частоти і квадратичний детектор, включені між 13740 4 виходом балансного змішувача і входом підсилювача низької частоти, а вихід синхронного детектора з'єднаний з вольтметром через фільтр нижніх частот. У цьому пристрої опромінювання пацієнта здійснюється широкосмуговим електромагнітним випромінюванням із суцільним спектром (на зразок "білого шуму"). При цьому вважається, що з опромінюючого широкосмугового електромагнітного "шуму" організм пацієнта сам вибирає потрібні (резонансні) частоти або вузькосмугові піддіапазони терапевтичних частот, а оптимальний рівень опромінювання встановлюється змінним атенюатором після урівноважування власного електромагнітного випромінювання пацієнта із зовнішнім опромінюванням. Однак у процесі лікування за допомогою зазначеного апарату більша частина його вихідної потужності витрачається марно, викликаючи електромагнітне "забруднення" середовища, що оточує пацієнта, та опромінюючи медичних працівників, з непередбачуваними наслідками для них. Природно, що психофізіологічний стан конкретного пацієнта й особисті його реакції на проведене лікування при цьому враховуються недостатньо, а успішний результат лікування часто виявляється проблематичним. Тому зворотний зв'язок з пацієнтом за рівнем його власного випромінювання при опромінюванні широкосмуговим випромінюванням є недостатньо інформативним для знаходження резонансних терапевтичних частот. В основі корисної моделі лежить завдання створення такого пристрою для мікрохвильової терапії, у якому введення нових елементів і зв'язків забезпечувало б об'єктивне визначення терапевтичних (резонансних) частот кожного пацієнта в широкому діапазоні надзвичайно високих частої за наднизької щільності потужності (не більше 0,01мкВт/см2) та лікування на цих частотах пацієнтів з найрізноманітнішими захворюваннями, при скороченні терміну лікування. Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що в пристрій для мікрохвильової терапії, що містить НЗВЧ-генератор, до якого під'єднані послідовно сполучені змінний атенюатор, амплітудний модулятор, вентиль, направлений відгалужувач і приймально-випромінювальна антена, балансний змішувач, НЧ-генератор, послідовно з'єднані вибірковий НЧ-підсилювач і синхронний детектор, керівний вхід якого з'єднаний з виходом НЧгенератора, і послідовно сполучені фільтр нижніх частот та вольтметр, згідно з корисною моделлю введені подільник потужності, другі змінний атенюатор, направлений відгалужувач і синхронний детектор, а також підсилювач змінної напруги, подільник частоти, подвійний хвилевідний трійник і блок зміщення НЗВЧ, сигнальний вхід якого сполучений з виходом НЗВЧ-генератора через подільник потужності, модулюючий вхід з'єднаний з виходом НЧ-генератора, вихід блоку зміщення НЗВЧ з'єднаний з одним входом балансного змішувача, другий вхід якого з'єднаний з виходом подвійного хвилеводного трійника, один вхід якого з'єднаний з виходом першого направленого відгалужувача, інший вхід з'єднаний через другий змін 5 ний атенюатор з виходом другого направленого відгалужувача відбитої хвилі, під'єднаного між першим змінним атенюатором і входом амплітудного модулятора, до виходу балансного змішувача підключений вхід вибіркового НЧ-підсилювач а, до виходу першого синхронного детектора через підсилювач змінної напруги підключений другий синхронний детектор, до виходу якого через фільтр нижніх частот під'єднаний вольтметр, а керівні входи амплітудного модулятора і другого синхронного детектора під'єднані до виходу НЧгенератора через подільник частоти. Введення у схему пристрою для мікрохвильової терапії подільника потужності, других - змінного атенюатора, направленого відгалужувача, синхронного детектора, а також підсилювача змінної напруги, подільника частоти, подвійного хвилеводного трійника і блоку зміщення НЗВЧ, включених зазначеним чином і додаткового подвійного хвилеводного трійника надає можливість визначити терапевтичні (резонансні) частоти у кожного пацієнта в широкому діапазоні надзвичайно високих частот при наднизькій пильності потужності сигналу (0,001-0,01мкВт/см2) та здійснювати на цих частотах лікування пацієнтів з найрізноманітнішими захворюваннями, розширюючи таким чином перелік захворювань, які виліковуються, та скорочуючи термін лікування. На Фіг. представлена функціональна електрична схема пристрою для мікрохвильової терапії. Пристрій для МХТ (Фіг.) містить НЗВЧгенератор 1, подільник потужності 2, перший змінний атенюатор 3, другий направлений відгалужувач 4, другий змінний атенюатор 5, амплітудний модулятор 6, вентиль 7, перший направлений відгалужувач 8, приймально-випромінювальну антену 9, подвійний хвилеводний трійник 10, балансний змішувач 11, вибірковий НЧ-підсилювач 12, перший синхронний детектор 13, блок зміщення НЗВЧ 14, підсилювач змінної напруги 15, НЧ-генератор 16, подільник частоти 17, другий синхронний детектор 18, фільтр 19 нижніх частот і вольтметр 20. Позицією 21 позначена ділянка поверхні пацієнта, що опромінюється. До виходу НЗВЧ-генератора 1 під'єднані через подільник потужності 2, послідовно з'єднані змінний атенюатор 3, направлений відгалужувач 4, амплітудний модулятор 6, вентиль 7, направлений відгалужувач 8 і приймально-випромінювальна антена 9. До виходу направленого відгалужувача 8 відбитої хвилі підключене одне плече подвійного хвилеводного трійника 10, друге плече якого сполучене з виходом направленого відгалужувача 4 відбитої хвилі через змінний атенюатор 5. Вихід подвійного хвилеводного трійника 10 з'єднаний із входом балансного змішувача 11, до виходу якого підключені послідовно з'єднані вибірковий НЧпідсилювач 12, перший синхронний детектор 13, підсилювач 15 змінної напруги, другий синхронний детектор 18, фільтр нижніх частот 19 і вольтметр 20. До виходу подільника потужності 2 підключений блок зміщення НЗВЧ 14, вихід якого з'єднаний із другим входом балансного змішувача 11. Керівні входи блоку зміщення НЗВЧ 14 і першого синхронного детектора 13 з'єднані з виходом НЧ 13740 6 генератора 16, а керівний вхід амплітудного НЗВЧмодулятора 6 і керівний вхід другого синхронного детектора 18 з'єднані з виходом подільника частоти 17, входом під'єднаного до виходу НЧгенерагора 16. Пристрій для мікрохвильової терапії працює такий чином. Монохроматичні коливання генератора 1 частоти f1 через подільник потужності 2, змінний атенюатор 3 і направлений відгалужувач 4 надходять на амплітудний модулятор 6, на керівний вхід якого впливає модулююча напруга частоти F1 від НЧгенератора 16 через подільник частоти 17. Амплітудний модулятор 6 виконаний на p-i-n-діодах і працює за принципом відбиття НЗВЧ-сигналу від закритого амплітудного модулятора, тобто з 100%ним коефіцієнтом глибини амплітудної модуляції. Коли амплітудний модулятор 6 відкритий, монохроматичний HЗВЧ-сигнал через вентиль 7 і направлений відгалужувач 8 відбитої хвилі надходить на приймально-випромінювальну антену 9 і випромінюється на обрану ділянку тіла 21 пацієнта. Інтенсивність НЗВЧ-опромінення встановлюється необхідного рівня (не більше 0,01мкВт/см2) за допомогою змінного атенюатора 3. Частина енергії випромінюваного НЗВЧ-сигналу відбивається від шкіри пацієнта і надходить на приймальновипромінюючу антену 9. Прийнятий сигнал через плече направленого відгалужувача 8 відбитої хвилі та плече подвійного хвилеводного трійника 10 надходить на вхід балансного змішувача 11. Амплітудний модулятор 6 переключається напругою частоти F2 від подільника частоти 17. У 1 F2 наступний напівперіод керівної напруги 2 амплітудний НЗВЧ-модулятор 6 закривається і сигнал НЗВЧ-генератора 1 відбивається від закритого амплітудного модулятора. Відбитий сигнал через плече направленого відгалужувача відбитої хвилі 4 надходить на змінний атенюатор 5. Ослаблений сигнал з виходу змінного атенюатора 5 через інше плече подвійного хвилеводного трійника 10 також надходить на вхід балансного змішувача 11. При періодичній роботі амплітудного модулятора 6 (відкритий - закритий) на вхід балансного змішувача 11 no черзі впливають пакети відбитих НЗВЧ-сигналів з низькою частотою проходження F2 подільника частоти 17. На інший вхід балансного змішувача 11 надходить безперервний зміщений за частотою блоком 14, сигнал від НЗВЧ-генератора 1. Як блок зміщення НЗВЧ 14 використана, наприклад, схема квадратурного модулятора з підсумовуванням балансно-модульованих сигналів, або фазообертача в динамічному режимі. У такий спосіб на виході блоку 14 зміщення НЗВЧ формується НЗВЧ-сигнал різницевої частоти f2=f1-F1 при зміні частоти f1 НЗВЧ-сигналу в широкому діапазоні частот. У балансному НЗВЧзмішувачі 11 здійснюється змішування (перемножування) безперервного зміщеного за частотою НЗВЧ-сигналу з пакетами відбитих НЗВЧ-сигналів. 1 F2 НЧ-модулюючого В один напівперіод 2 7 сигналу на виході балансного змішувача 11 формується радіоімпульс різницевої (f1-f2) частоти з амплітудою: Um1=|T2||T3||T6||T7||T9|2|T8||T10||Г0||S11||T14||Е1|2, (1) де |T2| - модуль коефіцієнта передачі подільника потужності 2; |T3| - з модуль коефіцієнта передачі змінного атенюатора 3; |T6| - модуль коефіцієнта передачі амплітудного модулятора 6; |T7| - модуль коефіцієнта передачі вентиля 7; |T9| - модуль коефіцієнта передачі приймально-випромінювальної антени 9; |T8| - модуль коефіцієнта передачі направленого відгалужувача 8; |T10| - модуль коефіцієнта передачі хвилеводного трійника 10; |Г0| - модуль коефіцієнта відбиття від шкіри пацієнта; S11 - крутизна перетворення балансного НЗВЧ-змішувача 11; |T14| - модуль коефіцієнта передачі блоку 14 зміщення НЗВЧ; |Е1| - модуль комплексної амплітуди напруженості поля на виході НЗВЧ-генератора 1. 1 В інший напівперіод F2 НЧ-модулюючого 2 сигналу, коли амплітудний модулятор 6 закритий, амплітуда радіоімпульсу різницевої частоти на виході балансного змішувача 11 приймає значення: Um2=|T2||T3||T4||T5||T10||S11||T14||Е1|2, (2) де |T4| - модуль коефіцієнта передачі направленого відгалужувача 4; |Т5| - модуль коефіцієнта передачі змінного атенюатора 5. Вибірковим НЧ-підсилювачем 12, налагодженим на частоту НЧ-генератора 16, виділяється і підсилюється напруга різницевої частоти f1-f2=F1. Ця напруга випрямляється синхронним детектором 13, який керується безпосередньо напругою НЧ-генератора 16. На виході синхронного детектора 13 з радіоімпульсів з амплітудами (1) і (2) формується тимчасова послідовність відеоімпульсів з амплітудами: Um3=S13K12Um1, (3) Um4=S13K12Um2, (4) де K12 - коефіцієнт підсилення вибіркового НЧпідсилювача 12; S13 - чутливість синхронного детектора 13. З послідовності відеоімпульсів частоти проходження F2 з амплітудами Um3 і Um4 підсилювачем 15 змінної напруги виділяється і підсилюється змінна складова цієї послідовності: U Um3 U5 t K15 m4 sign sin 2 F2t Ф 2 , (5) U K15 m5 sign sin 2 F2t Ф 2 де K15 - коефіцієнт підсилення підсилювача змінної напруги 15; signsin(2 F2t-Ф) - прямокутна обвідна послідовності відеоімпульсів. Підсилена змінна напруга синхронно виправляється другим синхронним детектором 18, який 13740 8 керується вихідною напругою подільника частоти 17. Випрямлена напруга з виходу синхронного детектора 18 згладжується фільтром нижніх частот 19 і з урахуванням виразів (1) (4) має вигляд: T2 U6 K19S18Um5 T3 T10 T14 S11S13K12K15 2 , (6) 2 2 E1 K19S18 T4 T5 T6 T7 T9 Г 0 де S18 - чутливість синхронного детектора 18; K19 - коефіцієнт передачі фільтра нижніх частот 19. Постійна напруга U6, що відповідає частоті f1 НЗВЧ-генератора 1, вимірюється вольтметром 20. З виразу (6) видно, що вихідна напруга фільтра нижніх частот пропорційна різниці між випроміненою енергією і відбитою. Тому обчислювана напруга пропорційна поглинутій енергії. Регулювання частоти f1 НЗВЧ-генератора 1 здійснюють у такій послідовності. Спочатку частоту f1 НЗВЧ-генератора 1 встановлюють на нижній межі робочого частотного діапазону (37-40ГГц). Частота F1 НЧ-генератора 16 вибирається фіксованою (1-2кГц), що забезпечує постійне зміщення регульованої частоти НЗВЧгенератора 1. Коефіцієнт розподілу подільника частоти 17 регулюється таким чином, щоб частоту модуляції F2 можна було змінювати у межах від 1 до 100Гц залежно від обраної методики лікування та індивідуальних особливостей пацієнта. Регулюванням коефіцієнта передачі змінного атенюатора 5 домагаються нульового значення напруги вольтметра 20. При U4=0 встановлюється рівність: |T4||T5’|=|T6||T7||T9|2|Г0|, (7) де |T5’| - модуль коефіцієнта передачі змінного атенюатора 5, що відповідає нульовому значенню напруги вольтметра 20. Далі плавно збільшують частоту випромінювання і спостерігають за показами вольтметра 20. При збігові частоти НЗВЧ-випромінювання з терапевтичною (резонансною) частотою організму пацієнта різко зменшується коефіцієнт відбиття Г0 шкіри. У режимі резонансного поглинання НЗВЧенергії коефіцієнт відбиття близький до нуля (Г0≈0) і показання вольтметра 20 з урахуванням рівності (7) зростають до значення: T2 U6 ' T3 T4 T5 ' T10 T14 (8) 2 2 S11S13S18K12K15K19 E1 . При подальшому збільшенні частоти НЗВЧгенератора 1 знову зменшуються покази вольтметра 20 практично до нуля, що свідчить про вихід із зони резонансу. Збільшуючи далі частоту НЗВЧгенератора 1 до верхньої межі частотного діапазону (78-80ГГц), можна визначити й інші терапевтичні частоти пацієнта. Для зниження променевого навантаження на організм пацієнта і навколишнє середовище, а також для підвищення чутливості організму до мікрохвильового електромагнітного випромінювання опромінювання пацієнтів на встановлених терапевтичних частотах працюють при інтенсивності сигналу не більше 0,01мкВт/см2. 9 13740 Техніко-економічна ефективність запропонованого технічного рішення полягає в тому, що, використовуючи НЗВЧ-генератор, що переналаджується за частотою у діапазоні 37-78ГГц, у сполученні зі схемою виміру рівня випромінюваної і поглинутої мікрохвильової енергії (0,0010,01мкВт/см2), можливо об'єктивно визначати індивідуальні терапевтичні частоти у кожного пацієнта. Пристрій забезпечує можливість обслуговува Комп’ютерна верстка А. Крулевський 10 ти апарати МХТ середньому та молодшому медперсоналу, що розширює сферу її застосування впритул до медпунктів організацій і підприємств. Окрім того розширюється перелік нозологій при яких можна застосовувати пристрій МХТ, підвищується ефективність та скорочується на 2030% термін лікування, наприклад, таких захворювань як виразка шлунку, некроз головки стегнової кістки, артрозів колінного суглобу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601