Введение

Физиотерапия (от др.-греч. Φύσις — природа + θεραπεία — лечение) — специализированная область клинической медицины, изучающая физиологическое и лечебное действие природных и искусственно создаваемых физических факторов на организм человека. Цель физиотерапии — это достижение наилучшего эффекта в лечении какого-либо заболевания, при наименьшей нагрузке на организм пациента, используя, в основном, физические методы лечения. На сегодняшний день физиотерапия является одним из самых безопасных методов лечения.

Лечение лекарственными препаратами в определённых ситуациях безусловно оправдано, но при этом возникает вероятность нежелательных и непредвиденных побочных эффектов. Хирургическое вмешательство, как правило, является крайней мерой в процессе лечения. Поэтому самым безопасным и распространённым направлением лечения и реабилитации остаётся физиотерапия, использующая методы, испытанные тысячелетиями, а также созданные и создающиеся в наше время.

Физиотерапевтическое лечение осуществляется с помощью природных и физических факторов: тепло и холод, ультразвук, электрический ток, магнитное поле, лазер, ультрафиолетовое, инфракрасное и другие виды излучений.

Основные методы физиотерапии:

• Электротерапия - метод физиотерапии, основанный на использовании дозированного воздействия на организм электрических токов. К электротерапии относятся: гальванизация, дарсонвализация, диаметрия и др.

• Ультразвуковая терапия - применение ультразвука с лечебной целью. В основе ультразвуковой терапии лежит специфический характер взаимодействия ультразвука с биологическими тканями.

• Лазеротерапия - использование светового излучения (красного, инфракрасного) с лечебной и профилактической целями; метод физиотерапии. Физиологическое действие светового излучения зависит от длины волны (т.е. Вида излучения) и энергии поглощенных квантов излучения.

• Магнитотерапия -метод воздействия на организм человека слабыми магнитными полями с лечебно-профилактическими целями.

• Комбинированная терапия - терапевтическое воздействие на организм нескольких физиотерапевтических факторов. Эффективность такого комбинированного лечения выше на 30% по сравнению с последовательным воздействием каждого фактора.

При электролечении применяются отдельные импульсы, серии, состоящие из нескольких импульсов, а также ритмические импульсы, чередующиеся с определенной частотой. Характер вызываемой реакции зависит от формы и длительности электрических импульсов и от функционального состояния нервно-мышечного аппарата.

Электростимуляция поддерживает сократительную способность мышц, усиливает кровообращение и обменные процессы в тканях, препятствует развитию атрофии и контрактур. Проводимая в правильном ритме и при соответствующей. Силе тока электростимуляция создает поток нервных импульсов, поступающих в центральную нервную систему, что, в свою очередь, положительно влияет на восстановление двигательных функций.

Применение электромагнитного поля с лечебной целью имеет многофакторный аспект воздействия. Это обусловлено зависимостью отклика организма на электромагнитное воздействие от характера этих полей, интенсивности, частоты, формы импульсов воздействия. При этом схематично они имеют одинаковую методику проведения процедур: больной, контактные электроды, аппарат-генератор электромагнитного поля.

Магнитотерапия с помощью магнитного поля оказывает общесистемное оздоравливающее воздействие на организм, каждая клетка которого является конечным приемником электромагнитных сигналов, путем активации компенсаторно-приспособительных механизмов — внутренних резервов организма. Магнитотерапия способствует улучшению мозгового кровоснабжения и насыщению миокарда кислородом, в результате нормализуется артериальное давление, снижается уровень сахара в крови, повышается иммунитет, нормализуется деятельность внутренних органов. С помощью вихревого магнитного поля стимулируются внутренние биологические резервы организма для активной защиты от повреждающих воздействий внешней среды, оказывается обезболивающее, противовоспалительное действие, что способствует реальному улучшению здоровья: улучшаются самочувствие, аппетит, сон, повышается работоспособность. Физиотерапия с помощью воздействия магнитным полем одновременно на все тело позволяет влиять сразу на все системы организма, в том числе нервную, эндокринную, сердечно-сосудистую и лимфатическую, а также на обмен веществ и окислительно-восстановительные процессы и др. Нормализация окислительно-восстановительного баланса делает пациента устойчивым к воздействию стресса, помогает ему быстрее справиться с заболеваниями. Лечебный эффект магнитотерапии эффективно проявляется при острых и хронических воспалительных заболеваниях дыхательной системы, при хронических воспалительных процессах органов пищеварения, при калькулезных формах патологии желчного пузыря, при гипертонической болезни и др.

Светолечение – это применение с профилактической  и лечебной целью лучистой энергии различных источников, как искусственных, так и естественных  (солнца).     При светолечении повышается проницаемость мембранных структур клеток и сосудистой стенки, что способствует проникновению биологически активных веществ в ток крови и изменению просвета сосудов.     УФ-излучение не ограничивается изменениями только в месте поглощения их кожей, а оказывает действие на функциональное состояние различных органов и систем организма. Изменения сердечной деятельности проявляется улучшением сократительной функции миокарда, снижением гипоксии и перегрузки правых отделов сердца.      УФ-излучение восстанавливает функцию внешнего дыхания за счет уменьшения частоты и увеличения глубины дыхания.      Облучение сказывается на системе крови: малые дозы увеличивают содержание эритроцитов, повышают гемоглобин, замедляют повышенную СОЭ.      Длинноволновые УФ-облучения людей малыми дозами улучшают состояние процессов высшей нервной деятельности, активизирует мозговое кровообращение и тонус мозговых сосудов. УФ-лучи снижают болевую чувствительность как в месте облучения, так и в отдельных от него органах и системах, изменяют тактильную чувствительность и чувство давления.     Под влиянием УФ-излучения изменяются все виды обмена веществ в организме.

Лазерная терапия, или лазеротерапия. В основе биостимулирующего воздействия лазерной терапии на организм человека — влияние направленного светового потока (лазера) на живую ткань. Поглощая свет, ферменты активизируют в организме важнейшие биохимические процессы, и клетки обновляются, восстанавливают свою жизнедеятельность, включаются механизмы саморегуляции, естественные силы организма мобилизуются. Под воздействием лазерной терапии расширяются капилляры, улучшается микроциркуляция крови, питание тканей, а все это вместе приводит к тому, что ускоряются процессы заживления в пораженных местах. Лазерная терапия благотворно влияет на иммунитет, уменьшает вязкость крови, усиливает лимфоотток, снижает холестерин, обезболивает, обладает антимикробным, антивирусным и противоаллергенным эффектом. Лазеротерапия, как и иные методы физиотерапии, помогает сократить время лечения, предотвратить переход острого процесса в хронический, а главное, добиться положительного эффекта минимальными дозами лекарств. Короткие сеансы лазеротерапии, которые проходит пациент в отдаленные периоды после лечения, укрепляют здоровье: стимулируют обменные процессы, питание органов и тканей, снижают вероятность наступления ранних возрастных изменений, в частности, климакса у женщин, и половой слабости у мужчин.

Практически все виды физиотерапии обеспечены отечественными аппаратами, причем иногда потребитель может выбирать аппаратуру разных производителей.

Развитие схемотехники в настоящее время достигло больших высот, поэтому особых технических проблем при создании новых видов аппаратуры не существует. Сложности возникают на этапе разработки медико-технических требований, поскольку зная, что требуется получить от нового аппарата точно не известно какие параметры необходимы для этого воздействия.

Имеющиеся в продаже бытовые приборы для физиотерапии стоят дорого, но имеют ограниченные функциональные возможности. Их электронные блоки собраны по простейшим схемам и генерируют импульсы, следующие с одной или несколькими частотами. Их значения зачастую выбраны произвольно и не имеют никакого обоснования с точки зрения физиологии организма.

Предлагаемый прибор относится к классу комбинированных устройств для физиотерапии. Он генерирует импульсы, частота следования которых, изменяясь от 0 до 36 кгц с периодом в несколько секунд, проходит все возможные биологически активные значения. Это значительно повышает эффективность лечения.

1 Анализ технического задания

Согласно заданию на дипломное проектирование необходимо разработать устройство для физиотерапии, которое генерирует импульсы, частота следования которых, изменяясь от 0 до 36 кгц с периодом в несколько секунд, проходит все возможные биологически активные значения. Для лечебного воздействия импульсы тока преобразуются в излучение красных или зеленых светодиодов, импульсы электрического или магнитного поля. Устройство должно иметь три активные сменные головки подключаемые к выходному разъёму генератора.

Световая головка должна содержать светодиоды синего цвета свечения и излучающие диоды ИК диапазона. Их следует расположить, чередуясь, по окружности диаметром 25 мм. В её центре должен находиться полупроводниковый лазер.

В электростатической головке в качестве активного электрода используется цифровой индикатор тлеющего разряда.

В магнитной головке излучателем импульсного магнитного поля должен служить дроссель.

Устройство должно иметь следующие технические характеристики, указанные в таблице 1.1:

Параметр	Значение
Диапазон генерируемых частот	0…40 кгц
Точность установки частоты и её нестабильность	10^-5—10^-4
Диапазон установки выходных уровней (мощности)	1—10 мвт
Время перестройки частоты	0,02—40 сек
Напряжение питания	220 В

Таблица 1.1 – Технические характеристики генератора импульсов качающейся частоты

Такое устройство имеет очень широкий круг функциональных возможностей: магнитотерапия, электротерапия, лазерная терапия, светолечение.

В связи с этим может быть предназначено для лечения различных заболеваний, а также для общесистемного оздоравливающего воздействия на организм.

2 Информационно-патентный поиск

2.1 Патентный поиск

При разработке конструкции обязательно должна учитываться патентность – свойство технических разработок находиться под охраной международного авторского права, если они обладают новизной, полезностью и юридически соответственно оформлены. Патентность имеет две стороны – патентоспособность и патентную чистоту.

Процесс конструирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) тесно связан с изобретательством и изучением патентной информации. В настоящее время нельзя вести разработку и модернизацию РЭА без предварительного изучения и отбора патентных материалов. Тщательно проведенное патентно-информационное исследование предотвращает дублирование творческой работы и напрасную трату усилий на поиск решений, разработанных ранее. Кроме того, патентно-информационное исследование имеет целью охрану государственных и авторских интересов в области научно-технического творчества, извлечение преимуществ, вытекающих из недостатков патентной защиты. Может оказаться, что в результате исследования будет показана нецелесообразность проведения разработки, поскольку уже имеется требуемое решение, зафиксированное в иностранном или отечественном патенте.

Изобретением признается отличающееся существенной новизной решение технической задачи, дающее положительный эффект. Существенная новизна означает неизвестность во всех странах. Положительный эффект может означать не только сегодняшнюю, но и перспективную полезность.

Новизну предложения опровергают следующие источники: авторские свидетельства и поданные ранее заявки, печатные публикации (включая отчеты НИР и ОКР), применение (в любой стране), защита диссертации, доклад, демонстрация на выставке. Но если разглашены только результаты решения, но не само решение технической задачи, если образец изготовлен и испытан, но не внедрен, это не опровергает новизны.

Патентом и авторским свидетельством называют документ, который служит для оформления права на изобретение.

Информацию о патентах и авторских изобретениях на этапе проведения патентно-информационного исследования разработчики получают из патентной литературы.

Основными целями патентных исследований на стадии дипломного проекта являются:

• Получение информации об уровне развития данной отрасли;

• Ознакомление с выявленными в процессе патентного поиска рефератами технических решений, защищенными охранными документами (патентами, свидетельствами), и в случае необходимости, полными описаниями к патентам, свидетельствам;

• Оценка актуальности разработок, проводимых при дипломном проектировании, по сравнению с выявленными в процессе патентного поиска наиболее совершенным отечественным разработкам;

• Определение путей решения собственной поставленной задачи;

Проведем информационно-патентный поиск для того, чтобы найти аналоги генератора импульсов качающейся частоты для физиотерапии.

Выборка патентных заявок:

№ 1

Регистрационный номер заявки: 96119708/14

Дата подачи заявки: 30.09.1996

Основной индекс МПК: A61N2/04, A61N5/06

Название: Устройство для физиотерапии

Патентообладатель(и): Васильев Дмитрий Ростиславович, Ескин Андрей Евгеньевич, Казанцев Юрий Иванович, Сачков Андрей Владимирович, Ушаков Александр Александрович

РЕФЕРАТ:

Изобретение относится к изделиям медицинской техники, в частности к устройствам для терапии путем воздействия магнитным полем или световым излучением либо сочетанного воздействия магнитным полем и световым излучением. Оно может быть использовано для лечения травматических, воспалительных, дегенеративно-дистрофических повреждений опорно-двигательной системы, травматических и воспалительных повреждений периферической нервной системы, ран, ожогов и других повреждений кожных покровов.

Сущность изобретения состоит в следующем. Исключено влияние внешних факторов на интенсивность магнитного поля, при этом упрощена конструкция устройства, обеспечена возможность воздействия двумя мощными физическими факторами, обладающими выраженным терапевтическим эффектом, - импульсами сильного магнитного поля и световым излучением, причем это воздействие может осуществляться как раздельно, так и сочетано, что повышает эффективность лечения указанными физическими факторами.

Устройство содержит следующие узлы (Рисунок 1): блок питания 1, усилитель-обостритель 2, интегратор 3, компаратор 4, регулятор интенсивности магнитного поля 5, высоковольтный стабилизатор напряжения 6, регулятор времени процедуры 7, генератор импульсов 8, счетчик импульсов 9, светодиодный индикатор окончания процедуры 10, генератор звукового сигнала об окончании процедуры 11, регулятор интервала между импульсами 12, мультивибратор 13, формирователь запускающих импульсов 14, усилитель мощности управляющего сигнала 15, дроссель 16, накопительный конденсатор 17, первый индуктор 18, диод 19, второй индуктор 20, тиристор 21.

Рисунок 1 – Структурная схема устройства для физиотерапии

№ 2

Регистрационный номер заявки: 2006124940/14

Дата подачи заявки: 11.07.2006

Основной индекс МП: A61N5/06