Физиотерапевтический прибор

Описывается физиотерапевтический прибор, предназначенный для профилактики и лечения болезней позвоночника. Отличительная особенность спроектированного устройства заключается в совмещении процедур магнитотерапии и лекарственного электрофореза, а также совмещение резкоизменяющихся воздействий, что является очень эффективным фактором.

Ключевые слова: физиотерапия, медицина, позвоночник, медицинская электроника, магнитотерапия, электрофорез.

Непременным атрибутом каждой современной больницы является физиотерапевтический кабинет, которому отводится важная, но второстепенная роль в процессе лечения. Этот стереотип в связи с развитием техники постепенно ломается, поскольку вся история человечества доказывает первостепенное значение воздействия на организм человека физических факторов, как на системном, так и на клеточном уровне.

В практической медицине известен факт о более глубоком положительном эффекте физиопроцедур при резкой смене режимом их проведения. Также положительным признается факт объединения воздействии на организм человека факторов различной физической природы.

Физические факторы окружающей среды сыграли и играют важную роль в создании и поддержании жизни на Земле. Они являются неотъемлемыми компонентами экологической системы и, гармонируя между собой, благотворно воздействуют на живые организмы вообще и человека в частности. С глубокой древности самыми доступными методами были и остаются солнечные ванны, массаж, водо- и грязелечение, лечение теплом, а также магнитным полем (прикладывание магнитной руды к больному месту), которые сохраняют свою актуальность и в далеком будущем для лечения и профилактики различных заболеваний.

Физиотерапевтические аппараты сегодня привлекают к себе большое внимание тем, что, обладая высокой эффективностью при лечении многих заболеваний, позволяют обеспечить избирательное воздействие именно на «больное место», при этом уменьшая количество применяемых препаратов, в том числе инъекционных. Это значительно снижает вероятность возникновения аллергии и лекарственной болезни, что особенно актуально не только для людей пожилого возраста, которым из-за «букета болячек» очень сложно подобрать необходимую лекарственную терапию, имеющую множество противопоказаний, но и для молодых людей и даже детей.

При проведении физиотерапевтических процедур в области их локального воздействия возникают мягкие безболезненные лечебные эффекты без побочных действий на другие органы и ткани. За счет этого сокращается длительность лечения различных болезней, резко уменьшается вероятность появления обострений хронических заболеваний вплоть до полного их исчезновения при своевременно проведенном профилактическом лечении.

Каждый пациент, побывавший на лечении в физиотерапевтическом кабинете, видел большие аппараты с множеством ручек и лампочек, и глядя на все это и тем более, почувствовав на себе действие различных насадок, испытывал к ним невольное уважение.

Современное развитие науки и техники, новейшие исследования влияние физических факторов на человека позволили создать портативные аппараты, вобравшие в себя все самое лучшее от своих громоздких «родителей», и даже превзойти их в лечебном эффекте. При этом удалось упростить не только проведение процедур, но и свести к минимуму количество противопоказаний и побочных эффектов, что предопределило возможность проведения физиолечения в домашних условиях. Сейчас домашний физиокабинет — это не мечта, а реальность.

Ниже описывается проект физиотерапевтического прибора для лечения болезней позвоночника, которые очень распространенны в современном обществе. Прибор совмещает две функции: электрофорез и магнитное воздействие. Воздействующая на организм человека часть представляет собой прямоугольный блок, который помещается на кушетку и положение которого может меняться. В блок вмонтированы два электрода расположенные на расстоянии 15 см друг от друга, шириной 5 см и длиной 10 см. Пластины находятся на пружинном основании и при надавливании они уходят в углубление. Поверх пластины можно помещать ткани, смоченные в лекарственных растворах. Между пластинами помещены пять вмонтированных катушек. Максимальный ток проходящий через пластины 30 мА; напряжение не более 25 В, магнитное поле создаваемое каждой катушкой лежит в пределах 40 ± 5 мТл.

Существует два режима работы электрофореза:

1)                 Режим постоянного тока, при котором половину заданного времени на одном электроде положительный потенциал, а на другом отрицательный, другую половину полярность меняется;

2)                 Импульсно-переменный ток. На электроды подается пачки прямоугольных двуполярных импульсов, частота колебания пачки 5 кГц, длительность пачки 0.5 сек., пауза 1 сек. При проведении процедуры электрофореза амплитуда сигналов регулируется.

Существует два режима магнитотерапии:

1)                 Переменное поле. Переменный ток с частотой 5 кГц одновременно подается на все катушки;

2)                 Бегущее поле. Импульсы тока с частотой 5 кГц подается поочередно на каждую катушку. Переход тока с одной катушки на другую происходит через 0,5 сек. Таким образом, данный прибор полезен для лечения позвоночника в грудном, поясничном и крестцовом отделах. Однако данными проблемами воздействие аппарата не ограничивается.

На переднюю панель прибора вынесено:

1)                 ЖК-дисплей; зона отображения информации разделена на пять полей, таким образом, врач может разделить процедуру на пять интервалов. В каждом интервале задается тип воздействия, его длительность (максимальное время до 20 минут), при задании — сила электрода и его воздействие. По полю каждого электрода перемещается курсор в виде темного блока. Символы, попадающие под курсор становятся светлыми. При проведении процедуры курсор исчезает. Врач может использовать не все интервалы;

2)                 Регулятор времени и уровня сигнала при электрофорезе.

3)                 Клавиатура:

Курсор перемещается циклично. На дисплее отображается те же символы что и на клавиатуре.

Рис. 1. Вид дисплея прибора

На рисунке 2 и 3 приведены внешняя панель прибора и блок элементов воздействия, соответственно.

Рис. 2. Внешняя панель прибора

Рис. 3. Блок элементов воздействия

Структурная схема электронной части прибора изображена на рисунке 4.

Рис. 4. Структурная схема электронной части прибора

На рисунке обозначено:

-        БЗС — блок звуковой сигнализации;

-        БКл — блок клавиатуры;

-        БОИ — блок отображения информации;

-        БМк — блок микроконтроллера;

-        ИПИВ — источник питания инструментов воздействия;

-        БКм — блок коммутации;

-        ИВ — инструменты воздействия;

-        СЗ — схема защиты;

-        БТм — блок таймера.

Функциональная схема, представлена на рисунке 5 и состоит из блоков:

-        В — выпрямитель;

-        Ф — фильтр;

-        МТП — магнитно-транзисторный преобразователь;

-        ЭМ — электромагниты;

-        ТК — тиристорный контактор;

-        УМ — усилитель мощности;

-        ПЭф — пластины электрофореза;

-        ШР — широтно-импульсный резистор;

-        ДЗ — драйвер звука;

-        МК — матрица контактов;

-        ИНУТ — источник напряжения управления током;

-        РГ — резистор;

-        Ф — буфер;

-        КК — контроллер клавиатуры;

-        LCD — ЖК — дисплей;

-        ВК — вентильный контактор.

Схема работает следующим образом. Сетевое напряжение выпрямляется, фильтруется и поступает на магнитно-транзисторный преобразователь, на выходе которого формируется переменное напряжение несинусоидальной формы частотой 5 кГц. Данное напряжение используются и в процедуре электрофореза и при магнитотерапии.

В катушки, создающие магнитное поле, напряжение с выхода магнитно-транзисторного преобразователя поступает через тиристорные контакторы, задача которых включить катушки в определенном порядке на определенное время. Управляет тиристорными контакторами микроконтроллер через усилитель мощности (в регистр записывается соответствующий код). Перед каждым усилителем мощности находится логический элемент «И-НЕ» на один вход которого подаются импульсы с таймера микроконтроллера с частотой 100 кГц (модулируется управляющий сигнал).

Для электрофореза напряжение с выхода МТП регулируется широтно-импульсным способом и поступает на пластины без изменения через вентильный каскад. Управляющие воздействия также модулируются.

Обслуживание клавиатуры возлагается на микроконтроллер, который записывает в регистр позиционный код. Считывание кода клавиатуры происходит через буфер. Отображение информации поле звуковым так и символьным способом происходит через соответствующие элементы, подключенные напрямую к портам микроконтроллера. Устройство контролирует ток в защитных функциях.

Рис. 5. Функциональная схема устройства

В таблице 1 показано назначение портов контроллера.

Таблица 1

Назначение портов микроконтроллера

Литература:

1.                           Данченко, А. П. Физиотерапевтические процедуры/А. П. Данченко, — М.: Высшая школа, 1988. — 342 с.

2.                           Капранов, В. Д. Физиология человека/ В. Д. Капранов — М.: Высшая школа, 1985. — 208 с.

3.                           Приходько, П. П. Анатомия/ П. П. Приходько– М.: Медицина, 1983. — 256 с.