Автоматизований багатофункціональний апарат магнітофонотерапії

Реферат: Автоматизований багатофункціональний апарат магнітофонотерапії містить блок живлення, генератор, модулятор, буферний каскад, попередній підсилювач, вихідний підсилювач, індикатор вихідної потужності і випромінювач ультразвукових хвиль, інфразвуковий генератор, буферно-підсилюючий каскад, програмований блок керування, генератор струму, кероване джерело магнітної індукції та блок від'ємного зворотного зв'язку, диференціальний підсилювач, керований дільник, блоки світлової і звукової сигналізації та зразкових резисторів, датчик вимірювання температури біологічних структур та блок індикації. Додатково містить пульсоксиметр, зв'язаний з програмованим блоком контролю та блоком індикації. UA 88902 U (12) UA 88902 U UA 88902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медичного приладобудування і може бути використана в медицині, зокрема в фізіотерапії при лікуванні цілого ряду захворювань опорно-рухового апарату і вісцеральних, соматичних та вегетативно-судинних систем. Як найближчий аналог прийнято автоматизований багатофункціональний апарат ультразвукової терапії (Патент України № 66118 МПК (2011) А61Н 7/00, А61Н 23/00, A61N 1/00 2011 p.), що містить блок живлення з послідовно з'єднаними генератором, модулятором, буферним каскадом, попереднім підсилювачем, вихідним підсилювачем, вихід якого з'єднаний зі входом індикатора вихідної потужності і випромінювачем ультразвукових хвиль, та інфразвуковим генератором, вихід якого підключений до другого буферно-підсилюючого каскаду, з'єднаного з другим входом модулятора, а також програмованим блоком керування, виходи якого підключені до генератора, інфразвукового генератора та генератора струму, який з'єднаний з керованим джерелом магнітної індукції, а індикатор вихідної потужності через блок від'ємного зворотного зв'язку зв'язаний із входом програмованого блока керування, причому конструктивно випромінювач ультразвукових хвиль і кероване джерело магнітної індукції виготовлені в вигляді єдиного циліндричного випромінювача, в центрі якого знаходиться випромінювач ультразвукових хвиль, охвачений пустотілим соленоїдом; диференціальний підсилювач, керований дільник, блоки світлової і звукової сигналізації та зразкових резисторів, причому вихід попереднього підсилювача під'єднаний до неінвертованого входу диференціального підсилювача, інвертований вхід якого з'єднаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, а вихід - з вихідним підсилювачем, підключеним в свою чергу до сигнального входу блока керованого дільника, вихід якого під'єднаний до випромінювача ультразвукових хвиль, який зв'язаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, другий вивід підключений до загальної шини, вихід індикатора вихідної потужності під'єднаний до блока світлової та звукової сигналізації, а програмований блок керування з'єднаний з керуючими входами блока зразкових резисторів та керованого дільника, другий вихід якого під'єднаний до загальної шини, датчик вимірювання температури біологічних структур та блок індикації і контролю температури, що з'єднаний з програмованим блоком керування, блоком світлової і звукової сигналізації і вимірювачем температури. Недоліком найближчого аналога є недостатній контроль ефективності впливу ультразвуку та магнітного поля на біологічні структури. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити можливості автоматичного контролю ефективності впливу заданими параметрами ультразвуку та магнітного поля при гарантованому акустичному контакті з біологічним середовищем у широкому частотному і динамічному діапазонах та корегування параметрів ультразвукового та магнітного сигналу для отримання нормованої та запланованої дози дії ультразвуку та магнітного поля на біологічну тканину. Поставлена задача вирішується тим, що в автоматизований багатофункціональний апарат магнітофонотерапії, який містить блок живлення з послідовно з'єднаними генератором, модулятором, буферним каскадом, попереднім підсилювачем, вихідним підсилювачем, вихід якого з'єднаний зі входом індикатора вихідної потужності і випромінювачем ультразвукових хвиль, інфразвуковим генератором, буферно-підсилюючим каскадом, під'єднаним до виходу інфразвукового генератора та з'єднаним з другим входом модулятора, програмованим блоком керування; генератор струму, кероване джерело магнітної індукції та блок від'ємного зворотного зв'язку, причому програмований блок керування під'єднаний до блока живлення та з'єднаний з генератором, інфразвуковим генератором, який виконаний в вигляді широкосмугового імпульсного генератора, і генератором струму, вихід якого з'єднаний із входом керованого джерела магнітної індукції, а індикатор вихідної потужності через блок від'ємного зворотного зв'язку зв'язаний із входом програмованого блока керування, причому конструктивно випромінювач ультразвукових хвиль і кероване джерело магнітної індукції виготовлені в вигляді єдиного циліндричного випромінювача, в центрі якого знаходиться випромінювач ультразвукових хвиль, охвачений пустотілим соленоїдом, широкосмуговий диференціальний підсилювач, керований дільник, блоки світлової і звукової сигналізації та зразкових резисторів, причому вихід попереднього підсилювача під'єднаний до неінвертованого входу диференціального підсилювача, інвертований вхід якого з'єднаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, а вихід - з вихідним підсилювачем, підключеним в свою чергу до сигнального входу блока керованого дільника, вихід якого під'єднаний до випромінювача ультразвукових хвиль, який зв'язаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, другий вивід підключений до загальної шини, вихід індикатора вихідної потужності під'єднаний до блока світлової і звукової сигналізації, а програмований блок керування з'єднаний з керуючим входом блока зразкових резисторів та керованого дільника, другий вихід якого під'єднаний до загальної 1 UA 88902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шини, датчик вимірювання температури біологічних структур та блок індикації, що з'єднаний з програмованим блоком керування, блоком світлової і звукової сигналізації і вимірювачем температури додатково введений пульсоксиметр, з'єднаний з програмованим блоком контролю та блоком індикації. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 представлена функціональна схема апарату. Автоматизований багатофункціональний апарат для магнітофонотерапії (фіг. 1) містить блок живлення БЖ 17 з послідовно з'єднаними генератором Г 1, модулятором М 2, буферним каскадом БК 3, попереднім підсилювачем ПП 4, вихід якого під'єднаний до неінвертуючого входу диференціального підсилювача ДП 5, вихідним підсилювачем ВП 6, перший вихід якого з'єднаний зі входом індикатора вихідної потужності ІВП 7, а другий - з керованим резистивним дільником КД 16, вихід якого з'єднаний із входом випромінювача ультразвукових хвиль ВУХ 14, який зв'язаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів Б ЗР18, що з'єднаний з інвертованим входом диференційного підсилювача ДП 5 та виходом програмованого блока керування ПБК 9, а другий вивід підключений до загальної шини, буферно-підсилюючим каскадом БПК 11 та інфразвуковим генератором ІЗГ 10, вихід якого підключений до буфернопідсилюючого каскаду БПК 11, що з'єднаний з другим входом модулятора М 2, а також програмованим блоком керування ПБК 9, виходи якого підключені до генератора Г 1, інфразвукового генератора ІЗГ 10, керованого резисторного дільника КД 16, блока індикації БІ 20, з'єднаного з вимірювачем температури ВТ 21 біологічних тканин, пульсоксиметром ПС 22, який з'єднаний з програмованим блоком контролю ПБК 9, і блоком світлової та звукової сигналізації БСЗС 19, та генератора струму ГС 12, який з'єднаний з керованим джерелом магнітної індукції КДМІ 13, а індикатор вихідної потужності ІВП 7 зв'язаний із входом блока світлової та звукової сигналізації БСЗС 19, а через блок від'ємного зворотного зв'язку БВЗЗ 8 із входом програмованого блока керування ПБК 9, причому конструктивно випромінювач ультразвукових хвиль ВУХ 14, кероване джерело магнітної індукції КДМІ 13, датчик вимірювання температури ВТ 21, виготовлені в вигляді єдиного циліндричного випромінювача КВУХІМІ 15, в центрі якого знаходиться випромінювач ультразвукових хвиль ВУХ 14, охвачений пустотілим соленоїдом. Робота ланцюга контролю акустичного контакту основана на контролі зміни сили струму в ланцюгу дільника п'єзовипромінювача та блока зразкових резисторів 18. При підвищенні сили струму в цьому ланцюгу збільшується і падіння напруги на зразковому резисторі (R30). Це значення сигналу надходить на інвертований вхід диференційного підсилювача, що змінює значення вихідного сигналу з диференційного підсилювача і вихідного підсилювача. Ця зміна сигналу через індикатор вихідної напруги надходить в блок світлової і звукової сигналізації, що в свою чергу визиває звуковий сигнал і світловий спалах, сигналізуючи про погіршення акустичного контакту з біологічною тканиною. Контроль зміни сили струму в ланцюзі дільник п'єзовипромінювача Z-резистора R по зміні напруги Uк (резистор R може бути замінений трансформатором струму). Напруга Uк одночасно подається на диференційний підсилювач 5 і аналоговий пристрій вибірки-зберігання. Одночасно з цим генератор лінійно зростаючої напруги починає виробляти сигнали лінійно зростаючої напруги, що надходить на другий вхід компаратор. При рівності порівнюваних напруг з виходу диференційного підсилювача 5 надходить сигнал, що перемикає пристрій вибірки-зберігання в режим зберігання. Таким чином, на вході пристрою утворюється опорна напруга, рівна Uк, режим контролю акустичного контакту здійснюється автоматично і забезпечується висока точність встановлення дози ультразвукового впливу. При зменшенні навантаження п'єзовипромінювача, тобто зменшення площі дотику чи щільності контакту, струм в ланцюзі і відповідно напруга Uк на резистори R зростають. При збільшенні падіння напруги на резистори R більш ніж на 10 % сигнали про ступінь неконтакту надходять у пристрій управління та сигналізатор (БСЗС), при цьому, для підтримки заданої дози впливу пристрій управління збільшує час впливу пропорційно величині зміни ступеня неконтакту. При порушенні контакту більш ніж на 30 % пристрій управління зберігає в пам'яті отриману пацієнтом дозу впливу і відключає прилад. Контроль акустичного контакту здійснюється в діапазоні зміни вихідної потужності більш ніж на 10 дБ, що суттєво перекриває діапазон регулювання використовуваних у терапії інтенсивностей. Для контролю та корегування параметрів ультразвуку та магнітного поля під час процедури для отримання максимально можливої запланованої дози пристрій містить ланцюг зворотного зв'язку, реалізований блоками ВТ 21, БІ 20, під'єднаними до ПБК 9 та БСЗС 19 та ПС 22, що в свою чергу під'єднаний до ПБК 9 та БІ 20. 2 UA 88902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Значення температури, що надходить на ВТ 21, проходить дворівневий контроль. На першому рівні сигнал порівнюється з критично допустимим Ткрит, що попереджає від занадто частого використання пристрою на одній і тій же ділянці біологічної тканини. На другому етапі контролю сигнал порівнюється з ефективним значенням Тефект. Ефективне значення температури встановлюється автоматично, відповідно до налаштованих параметрів ультразвуку та магнітного поля для даної процедури. За допомогою вимірів з датчика глибинного виміру температури (радіометра), який розташований в випромінювачі, зафіксовану абсолютну температуру в кожний момент часу чисельно порівнюють з фіксованою температурою Тефект, що відповідна для кожного проміжку часу нагрівання (відносно концентрації пошкоджених клітин). Отримане значення відображає чисельну різницю між граничною температурою початку денатурації та абсолютною температурою: ΔT(τ) = Тефект - T(τ). Функціональний показник μ характеризує математичну залежність температури та товщини мембрани в кожний момент часу, тому знаючи ΔT(τ)) можливо чисельно вирахувати Δl(τ), що відображає математичне значення різниці товщини мембрани в кожний момент часу та мінімально можливої товщини мембрани Δl(τ)=l(τ) - lmjn. Оскільки значення ефективного часу випромінювання це функція, що залежить від товщини l мембрани: t=F(l), та, знаючи, що Δl(τ), можливо відслідковувати значення часу випромінювання ультразвуку (при незмінній частоті та інтенсивності УЗ хвилі), потрібне для досягнення максимально допустимого ефекту, приймаючи за реакцію клітини зміну проникності мембрани. Значення пульсу та сатурації (насичення гемоглобіну киснем), що надходить на пульсоксиметр ПС 22, проходить дворівневий контроль. На першому рівні сигнал порівнюється з критично допустимим ПСкрит, що попереджає від занадто частого використання пристрою на одній і тій же ділянці біологічної тканини. На другому етапі контролю сигнал порівнюється з ефективним значення ПСефект. Ефективне значення пульсу та сатурації встановлюється автоматично, відповідно до налаштованих параметрів ультразвуку та магнітного поля для даної процедури. За допомогою вимірів з датчика глибинного виміру пульсу та сатурації, який розташований в випромінювачі, зафіксовані абсолютний пульс та сатурацію в кожний момент часу чисельно порівнюють з фіксованими пульсом, сатурацією ПСефект, що відповідні для кожного проміжку часу нагрівання (відносно концентрації пошкоджених клітин). Отримане значення відображає чисельну різницю між граничними пульсом та сатурацією початку денатурації та абсолютними пульсом та сатурацією: ΔПС(τ) = ПСефект - ПС(τ). Алгоритм контролю ефективності впливу ультразвуку та магнітного поля на біологічні тканини (фіг. 2) при ввімкненому магнітоультразвуковому випромінювачі зводиться до наступних етапів: перевірка умови живлення випромінювача та наявності встановленого часу процедури, вимірювання температури, пульсу та сатурації біологічних структур до, під час та після закінчення процедури терапії, передача сигналів T(t) та ПC(t) на програмний блок керування ПБК 9, перевірка значення температури, пульсу та сатурації із критичними максимальними показниками, якщо значення перевищено, тоді блок індикації БІ 20 передає сигнал до блока світлової та звукової сигналізації БСЗС 19 та припиняє роботу випромінювача КВУХІМІ 15, записуючи протокол роботи (пристрій управління зберігає в пам'яті отриману пацієнтом дозу впливу), якщо значення температури, пульсу та сатурації досягло ефективного значення Тефект, ПСефект, що відповідає кожній множині параметрів, або перевищило його, тоді програмований блок керування ПБК 9 корегує параметри ультразвуку та магнітного поля відповідно до запланованої дози процедури, відповідно до нових параметрів процедури встановлюється нове значення Тефект та ПСефект. Контроль продовжується до моменту, коли час процедури вичерпано. За допомогою вимірювання температури, пульсу та сатурації досягається достовірний постійний контроль за ефективністю впливу заданих параметрів ультразвуку та магнітного поля на біологічну тканину під час проведення фізіотерапевтичної процедури. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Автоматизований багатофункціональний апарат магнітофонотерапії, що містить блок живлення з послідовно з'єднаними генератором, модулятором, буферним каскадом, попереднім підсилювачем, вихідним підсилювачем, вихід якого з'єднаний зі входом індикатора вихідної потужності і випромінювачем ультразвукових хвиль, інфразвуковим генератором, буфернопідсилюючим каскадом, під'єднаним до виходу інфразвукового генератора та з'єднаним з другим входом модулятора, програмованим блоком керування; генератор струму, кероване 3 UA 88902 U 5 10 15 20 джерело магнітної індукції та блок від'ємного зворотного зв'язку, причому програмований блок керування під'єднаний до блока живлення та з'єднаний з генератором, інфразвуковий генератор, який виконаний в вигляді широкополосного імпульсного генератора, і генератором струму, вихід якого з'єднаний із входом керованого джерела магнітної індукції, а індикатор вихідної потужності через блок від'ємного зворотного зв'язку зв'язаний із входом програмованого блока керування, причому випромінювач ультразвукових хвиль і кероване джерело магнітної індукції утворюють єдиний блок комбінованого випромінювача ультразвукових хвиль і магнітної індукції; диференціальний підсилювач, керований дільник, блоки світлової і звукової сигналізації та зразкових резисторів, причому вихід попереднього підсилювача під'єднаний до неінвертованого входу диференціального підсилювача, інвертований вхід якого з'єднаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, а вихід - з вихідним підсилювачем, підключеним в свою чергу до сигнального входу блока керованого дільника, вихід якого під'єднаний до випромінювача ультразвукових хвиль, який зв'язаний з сигнальним входом блока зразкових резисторів, другий вивід підключений до загальної шини, вихід індикатора вихідної потужності під'єднаний до блока світової та звукової сигналізації, а програмований блок керування з'єднаний з керуючими входами блока зразкових резисторів та керованого дільника, другий вихід якого під'єднаний до загальної шини, датчик вимірювання температури біологічних структур та блок індикації, що з'єднаний з програмованим блоком керування, блоком світової і звукової сигналізації і вимірювачем температури, який відрізняється тим, що він додатково містить пульсоксиметр, зв'язаний з програмованим блоком контролю та блоком індикації. 4 UA 88902 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5