EA032247B1

EA032247B1 - Устройство и система для локальной магнитотерапии

Info

Publication number: EA032247B1
Application number: EA201500822A
Authority: EA
Inventors: Сергей Владимирович ПЛЕТНЕВ; Сергей Викторович Пономарев
Original assignee: Сергей Владимирович ПЛЕТНЕВ
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2019-04-30
Also published as: EA201500822A1

Abstract

Изобретение относится к области медицины, в частности к приборам и аппаратам для магнитной терапии, и может быть использовано для лечения различных заболеваний, в том числе и онкологических. В устройстве для локальной магнитотерапии, включающем источник тока, подключенный к индуктору, индуктор содержит концентратор магнитного поля, выполненный в виде стержня из магнитопроводящего материала удлиненного в направлении объекта воздействия. Устройство характеризуется тем, что индуктор выполнен в виде набора из двух или более расположенных вдоль оси концентратора катушек, выполненных бифилярной намоткой. Также разработана система для локальной магнитотерапии, включающая набор индукторов с концентраторами магнитного поля, в которых по меньшей мере два индуктора выполнены с катушками бифилярной намотки, а обмотки катушек каждого индуктора подключены к управляющим устройствам, причем индукторы закреплены на устройстве позиционирования так, что оси концентраторов пересекаются в области, подлежащей терапии.

Description

032247 В1

Изобретение относится к области медицины, в частности к приборам и аппаратам для магнитной терапии, и может быть использовано для лечения различных заболеваний, в том числе и онкологических.

Магнитные поля (МП) используются при лечении широкого круга заболеваний и для их создания используются различные типы индукторов. Одним из наиболее актуальных аспектов применения магнитотерапии является создание высокоградиентных локальных магнитных полей.

Известны устройства для локального магнитного воздействия на биологически активные точки, например, по а.с. СССР №1690792, содержащее индуктор в виде катушки и магнитный концентратор в виде протяженного магнитопроводящего сердечника. Рабочий конец сердечника имеет сужение с углом раствора от 40 до 90°. Данное устройство предназначено для воздействия на поверхностные локальные биологические точки переменным магнитным полем и не позволяет использовать его для лечения внутренних органов, получения высокоградиентных значений как постоянного МП, так и широкополосных импульсных полей. Кроме того, такое устройство потребляет достаточно много энергии от внешнего источника питания.

Известны высокоинтенсивные импульсные магнитные корректоры согласно ГО2015012672. создающие магнитные импульсы с напряженностью 3-60 Тл за счет разряда накопительного конденсатора через индуктор с различными зазорами между витками. Локализация магнитного поля с помощью такого индуктора довольно низкая и МП такой интенсивности воздействует на окружающие ткани и органы. Такой индуктор также имеет высокое энергопотребление и не может использоваться для создания высокоградиентных постоянных полей, например, для накопления и удержания магнитных наноконьюгатов в критическом органе или опухоли.

Известно устройство для магнитотерапии патент РФ №2224559, в котором концентрация магнитного поля осуществляется с помощью стержня из магнитомягкого материала и пластины, закрепленной на торце стержня. Индуктор также содержит четыре катушки с сердечниками, которые расположены вертикально и симметрично вокруг стержня. Торцы сердечников жестко закреплены на пластине. Таким образом, для формирования поля используется индукция четырех катушек поочередно, с созданием вращающегося импульсного магнитного поля в области зазора между концентратором и сердечником катушки.

Указанное устройство может рассматриваться как наиболее близкое к заявляемому по количеству сходных признаков.

Тем не менее, эта конструкция имеет следующие недостатки:

катушки имеют довольно высокую индуктивность, что ограничивает ширину полосы применяемых сигналов;

при использовании в режиме постоянного тока имеет довольно высокое энергопотребление;

имеет довольно большие габариты и вес, что затрудняет использование в сочетании с другими индукторами;

область локализации МП определяется расстоянием между концентратором и сердечниками катушек, которое также зависит от диаметра катушек;

функциональное использование описанного устройства ограничено локальным воздействием на биологически активные точки (БАТ).

Задачей изобретения является повышение эффективности магнитотерапии, как за счет улучшения локализации и глубины воздействия, так и за счет расширения функциональных возможностей использования индукторов.

Еще одной задачей является снижение массогабаритных характеристик индукторов.

Следующей задачей является снижение энергопотребления и повышение КПД преобразования электрической энергии в МП и, соответственно, повышение эффективности и динамических характеристик магнитотерапевтических приборов.

Еще одной задачей является создание системы комплексной магнитной терапии онкологических заболеваний в области головного мозга с использованием наноконьюгатов.

Поставленные задачи решаются следующим образом.

В устройстве для локальной магнитотерапии, включающем источник тока, подключенный к индуктору, индуктор содержит концентратор магнитного поля, выполненный в виде стержня из магнитопроводящего материала удлиненного в направлении объекта воздействия. Устройство характеризуется тем, что индуктор выполнен в виде набора из двух или более расположенных вдоль оси концентратора катушек выполненных бифилярной намоткой.

Каждая из катушек может быть подключена к источнику тока непосредственно, либо через управляющее устройство. При этом каждая из катушек может иметь свои характеристики и выполнять свою функцию по формированию либо высокоградиентного постоянного магнитного поля, либо локального импульсного поля высокой амплитуды и заданной формы.

Эти задачи могут решаться, как на базе индуктора с одним концентратором, так и включать дополнительный индуктор с концентратором и бифилярными катушками, причем стержни концентраторов сориентированы под углом друг к другу, так, что оси концентраторов сходятся в области, подлежащей терапии. В таком случае локализация магнитного воздействия может быть повышена за счет пересечения диаграмм полей двух (а возможно и более) индукторов.

- 1 032247

В основе изобретения лежат уникальные свойства катушек с бифилярной намоткой, как известные из электротехники, начиная с патента США №512340, а также по патенту РФ № 2355060. Согласно этому бифилярные катушки обладают безиндуктивными свойствами и позволяют получать магнитные поля от витков бифилярной пары проводов, с одинаково направленными токами, которые складываются и могут более эффективно передавать энергию сердечнику (концентратору). Такие катушки являются также энергоэффективными.

В то же время, сочетание нескольких таких катушек с одинаковыми или различными параметрами на одном магнитопроводящем стержне-концентраторе позволяет сконцентрировать в нем значительную энергию магнитного поля в узком пределе около его сечения и на большую глубину по сравнению с известными индукторами. Кроме того, отсутствие взаимной индукции в таких катушках обеспечивает широкополосность и осуществление одновременно и попеременно различных процессов магнитотерапии, в локальной зоне и с помощью одного индуктора. Еще большие возможности появляются при использовании двух и более индукторов, диаграммы которых совмещаются в пространстве. Это позволяет выйти за рамки насыщения одного концентратора, а также улучшить локализацию воздействия за счет пересечения диаграмм.

Для решения одной из актуальнейших задач комплексной терапии онкологических заболеваний, связанных с доставкой лекарственных веществ (ЛВ) в головной мозг. В таких случаях для преодоления гематоэнцефалического барьера используют наноконюгаты, т.е. ЛВ, связанные с ферромагнитными наночастицами. Магнитные концентраторы могут использоваться здесь для накопления ЛВ и их активации в выбранной области головного мозга, т.е. в месте расположения опухоли. Для этого разработана система для локальной магнитотерапии, включающая набор индукторов с концентраторами магнитного поля, в которых, по меньшей мере, два индуктора выполнены с катушками бифилярной намотки, а обмотки катушек каждого индуктора подключены к управляющим устройствам, причем индукторы закреплены на устройстве позиционирования так, что оси концентраторов пересекаются в области, подлежащей терапии. При этом один индуктор может использоваться для создания высокоградиентного поля и удержания магнитных частиц с ЛВ в области опухоли, а второй индуктор -для получения в этой области высокоэнергетических импульсов магнитного поля для высвобождения (активации) ЛВ. В таком случае ЛВ накапливаются в области действия одного индуктора и активируются в области пересечения с эффективной диаграммой активирующего индуктора.

Для согласования и корректной работы всей системы управляющие устройства индукторов и устройство позиционирования подключены к программному устройству.

На фиг. 1 представлено устройство для локальной магнитотерапии.

На фиг. 2 представлена система для локальной магнитотерапии.

Устройство для локальной магнитотерапии по фиг. 1 содержит ряд катушек 1 выполненных бифилярной намоткой и размещенных на протяженном стержне 2 из магнитомягкого материала. Стержень на выступающем конце заострен или имеет сменный наконечник, обеспечивающий более узкую концентрацию магнитного поля, создаваемого катушками. Выводы катушек 1 соединены через управляющее устройство 3, которое может представлять собой коммутатор, либо формирователь импульсов, с источником питания 4.

Устройство работает следующим образом.

Ток от источника питания 4 подается на параллельные пары витков каждой катушки через соответствующее коммутирующее устройство 3 и возбуждает в соседних параллельных витках однонаправленное магнитное поле. Это поле суммируется и концентрируется в магнитопроводящем стержне 2. При этом поле от разных катушек суммируется без взаимной индукции, что позволяет достигнуть значительных величин магнитной индукции при довольно низком потреблении энергии. При этом концентрация магнитного потока в протяженном магнитопроводящем стержне увеличивает индукцию и создает хорошую диаграмму направленности поля вдоль оси стержня.

Так, например, для одной бифилярной спиральной катушки, выполненной из 13 витков двойного провода, была получена магнитная индукция вдоль оси катушки 0,56 мТл при токе потребления 0,02-0,04 А. При расположении катушки на металлическом концентраторе индукция увеличилась до 3,3 мТл при том же потребляемом токе. При использовании стандартной многовитковой катушки модуля зарядного устройства Μ-ΤΚΑΝ-АС и получении сходных значений индукции потребляемый ток возрастал до 0,12 А.

Значительного увеличения параметров магнитного поля можно получить с помощью наборного индуктора из нескольких бифилярных катушек, а также с использованием их резонансных характеристик. В такой конфигурации удалось получить индукцию до 400 мТл, причем до 60% энергии магнитного поля было сконцентрировано в распределенной диаграмме в пространстве до 0,7 радиуса от оси протяженного магнитного стержня концентратора. В зависимости от поставленной задачи и конкретных размеров и материала концентратора возможно получение индукции до 1 Тл. Конкретные значения и параметры индукторов подбираются экспериментально и в зависимости от решаемой задачи.

Еще большего значения индукции можно добиться при использовании нескольких индукторов.

С помощью нескольких индукторов можно также построить систему для осуществления терапии

- 2 032247 определенных точек или зон головного мозга, как это показано, например, на фиг. 2.

В этом примере на опухоль 5, расположенную в головном мозге 6 воздействуют индуктор 7 постоянного поля, бифилярные обмотки которого подключены к управляющему устройству 8, и импульсный индуктор 9, подключенный к управляющему устройству 10. При этом индукторы 7 и 9 закреплены на устройстве позиционирования 12, соединенном с устройством управления 13. Общий алгоритм работы системы задается программным устройством 11 через соответствующие устройства управления 8, 10 и 13.

Система работает следующим образом.

Для комплексной терапии онкологических заболеваний головного мозга 6, для преодоления гематоэнцефалического барьера используют наноконюгаты, т.е. ЛВ, связанные с ферромагнитными наночастицами.

Как правило, растворы наноконьюгатов вводятся в сосуды, питающие опухоль 5 постепенно или малыми дозами. Удержание и накопление ЛВ в опухоли осуществляется с помощью индуктора 7, создающего высокоградиентное постоянное магнитное поле в зоне терапии 5 по алгоритму, установленному программным устройством 11 через устройство управления 8 индуктором 7. По мере накопления ЛВ и по алгоритму программного устройства 11 устройство управления 10 формирует импульсы тока на индуктор 9, который вырабатывает в зоне терапии 5 импульсное магнитное поле, достаточное для активации или освобождения ЛВ в этой зоне. Взаимное совмещение осей индукторов предварительно осуществляется устройством позиционирования 12 с помощью устройства управления 13, работающего по алгоритму управления программного блока 11.

Конкретные значения, зависимости и распределение магнитных полей могут быть получены путем предварительного сканирования датчиком магнитного поля, либо с помощью специального фантома, сохранены в памяти программного устройства 11, представляющего собой компьютер и задаваться при необходимости решения конкретной задачи.

При использовании такой системы индукторов с бифилярными обмотками существенно снижаются энергетические затраты, уменьшаются габаритные размеры, расширяются функциональные возможности магнитотерапии, улучшается качество и появляется возможность создания доступных клинических установок.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для локальной магнитотерапии, включающее источник тока, подключенный к индуктору, при этом индуктор содержит концентратор магнитного поля, выполненный в виде стержня из магнитопроводящего материала, удлиненного в направлении объекта воздействия, отличающееся тем, что индуктор выполнен в виде набора по меньшей мере из двух катушек, расположенных вдоль оси концентратора магнитного поля, причем катушки выполнены бифилярной намоткой.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки подключены к источнику тока через управляющее устройство.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает дополнительный индуктор с концентратором с бифилярными катушками, причем стержни концентраторов установлены под углом друг к другу так, что оси концентраторов сходятся в области, подлежащей терапии.
4. Система для локальной магнитотерапии, включающая набор индукторов с концентраторами магнитного поля по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере два индуктора выполнены с катушками бифилярной намотки и обмотки катушек каждого индуктора подключены к управляющим устройствам, причем индукторы закреплены на устройстве позиционирования так, что оси концентраторов пересекаются в области, подлежащей терапии.
5. Система по п.4, отличающаяся тем, что управляющие устройства индукторов и устройство позиционирования подключены к программному устройству.

- 3 032247