Введение к работе
Актуальность темы. Создание приборов и систем магнитоте-рапии - быстроразвивающаяся область медицинского приборостроения. Начало развития этой области в нашей стране связано с именами таких ученых как Кармилов В.И., Демецкий А.М., Холодов Ю.И.. Соловьева Г.Р., Берлин Ю.В.. В настоящее время успешно работают в этой области Викторов В.А., Малков Ю. В., Синицкий Д.А. и др.
Первые попытки создания аппаратуры для генерации магнитных полей в СССР были предприняты в 1930 г. Аппарат представлял из себя устройство в виде соленоида, вращение которого в пространстве создавало вращающееся магнитное поле промышленной частоты. Экспериментальный образец аппарата для низкочастотной магнитотерапии -"Полюс-1" был предложен в 1970 г., ив 1974 г. был налажен выпуск первого серийного магнитотерапевтического аппарата. Он позволял получать синусоидальные магнитные поля и был предназначен для локального воздействия магнитным полем на части тела пациента. Дальнейшее развитие приборов магнитотерапии было связано с созданием аппаратов, позволяющих осуществлять воздействие магнитным полем на значительную часть тела пациента.
В настоящее время спектр серийно выпускаемых аппаратов для магнитотерапии значительно расширился. Только семейство магнитотерапевтической аппаратуры (МТА) "Полюс" насчитывает более пяти наименований. Последние достижения магнитобиоло-гии, успехи в изучении первичных физико-химических эффектов воздействия магнитных полей на биологические объекты, включая человека, ставят перед разработчиками медицинской аппаратуры задачи по разработке и созданию высокоэффективных средств воздействия и лечения заболеваний низкочастотным магнитным полем. В качестве основного направления совершенствования аппаратуры для магнитотерапии намечена усиленно терапевтического эффекта при снижении интенсивности поля за счет увеличения площади воздействия. Это определило рождение нового направления в развитии приборов и систем магнитотерапии - создание аппаратуры общего воздействия на весь орга-
низм пациента.
Разработка эффективных средств управления магнитотера-певтичсскими системами общего воздействия должна включать в себя разработку принципов построения устройств электронного управления и формирования частотно-временной последовательности управляющих воздействий, разработку принципов построения эффективной системы пространственного формирования искусственной магнитной среды - магнитоскана, создание информационной базы моделей магнитных полей, создаваемых требуемыми совокупностями излучающих элементов.
Актуальность темы диссертации обусловлена ярко выраженной практической направленностью разработки и исследований эффективных средств управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия.
Цель работы. Разработка и исследование принципов построения эффективных средств управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия на организм пациента динамическими магнитными полями сложной структуры.
Поставленная цель вызывает необходимость решения следующих задач:
исследование принципов построения технических средств управления и формирования магнитных полей магнитотерапевти-ческих приборов и систем;
анализ задачи управления общим воздействием магнитным полем, формирование требований на технические средства управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия;
анализ и выбор биотропных параметров магнитных полей, отвечающих задаче разработки магнитотерапевтической аппаратуры общего воздействия на организм пациента динамическими магнитными полями сложной структуры;
разработка принципов построения устройств электронного управления и формирования частотно-временной последовательности управляющих воздействий;
разработка эффективной системы пространственного формирования искусственной магнитной среды;
создание информационной базы искусственной магнитной среды на основе моделирования магнитных полей, создаваемых требуемыми совокупностями излучающих элементов.
Научная новизна. В рамках данной работы были получены следующие результаты:
-
Сформулированы требования к созданию эффективных средств управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия.
-
На основе анализа научных источников по магнитобиоло-гии и магнитотехнике количественно определены значения биот-ропных параметров магнитных полей, которые могут быть положены в основу проектирования магнитотєрапєвтичєскои аппаратуры общего воздействия.
-
Разработаны и исследованы принципы построения устройств электронного управления и формирования частотно-временной последовательности управляющих воздействий магнитоте-рапевтических систем общего воздействия.
-
Разработана и исследована эффективная система пространственного формирования искусственной магнитной среды:
произведена декомпозиция искусственной магнитной среды на элементы;
проанализирован и предложен выбор элементарного магнитного излучателя;
произведен анализ полей управления оконечного устройства.
разработаны и проанализированы различные структуры ячеек излучения;
-
Предложены различные конструкции оконечного устройства.
-
Создана информационная база искусственной магнитной среды на основе моделирования магнитных полей, создаваемых требуемыми совокупностями элементарных излучателей.
Практическая ценность работы. Разработаны принципы построения эффективных средств управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия. На базе разработанной обобщенной структуры магнитотєрапєвтичєскои системы общего воздействия предложены ее различные варианты реализации. Разработана эффективная система пространственного форн"рова-ния магнитных полей. Разработан ряд конструкций магнитоска-на. Материалы диссертации внесли заметный вклад в осуществление серийного выпуска магнитотєрапєвтичєскои аппаратуры общего воздействия "Аврора-МК1".
Научно-исследовательские работы проводились при непосредственном участии автора, являвшегося ответственным исполнителем работ в соответствии с договором с Минздравом СССР "Разработка, испытания и подготовка к серийному производству полимагнитной системы воздействия на пациента импульсным бегущим магнитным полем" 1990-1991 гг. и в Межвузовской научно-технической программе "Профессиональная реабилитация инвалидов" 1995-1997 гг.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях:
1. Первая научно-техническая конференция с международным участием "Механизм действия магнитных и электромагнитных полей на биосистемы различных уровней организации", 22-23.11.1989 г., Ростов-на-Дону.
2.Научно-техническая конференция "Биомедицинское и экологическое приборостроение: наука, промышленность, рынок", 2-4.6.1992 г., Рязань.
-
Шестая республиканская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов "Электронизация и компьютеризация сельскохозяйственного производства", 6-7.05.1993 г., Рязань.
-
Научно-техническая конференция "Аппаратно-программные средства диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний", 2-4.6.1994 г., Самара.
-
Всероссийская научно-техническая конференция "Физиотерапевтическая аппаратура: применение и перспективы развития на современном этапе", 6-8.7.1993 г., Москва.
-
Международная конференция "Технологии и системы сбора, обработки и представления.информации", 15-18.9.1993 г., Рязань.
-
Всероссийская научная конференция "Электромагнитные поля в медицине и биологии", 28-30.6.1995 г., Рязань.
-
Межвузовская научно-практическая конференция "Здоровье студента как комплексная проблема: медицинские, экологические и социальные аспекты", 22-23.05.1996 г., Тула.
-
Международная научно-техническая конференция "Физика и радиоэлектроника в медицине и биологии", 21-23.05.1996 г..
Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы. В их числе 1 книга, 1 учебное пособие, 4 патента, 1 статья в
межвузовском сборнике, 1 статья в сборнике научных трудов каф. ИИТ РГРТА, 15 тезисов докладов на конференциях.
Выставки. Изделия, созданные по тематике диссертации экспонировались на выставках "Автоматизированные системы медико-биологического назначения" (г. Ростов-на-Дону, 1992), "Машиностроение-93" (г. Москва, 1993 ), "Здравоохранение-93" (г. Рязань, 1993 ), на первой Всероссийской межведомственной выставке-семинаре "Учебная техника, технические средства обучения и жизнеобитания инвалидов" (г. Москва, 1994. ), на международной ярмарке товаров в г. Лейпциге (Германия, 1995).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка литературы из 86 наименований и приложения. Диссертация содержит 131 стр. основного текста, 14 таблиц и 86 рисунков.
-
Технические требования на базе совокупности биотроп-ных параметров к созданию эффективных средств управления магнитотерапевтическими системами общего воздействия.
-
Методы формирования динамического магнитного поля вокруг пациента для лечебных целей.
-
Обобщенная структура технических средств управления в магнитотерапевтических системах общего воздействия.
-
Основы проектирования впервые разрабатываемой системы пространственного формирования магнитного поля вокруг пациента и оригинальные конкретные реализации магнитоскана и систем управления.
