Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРАПИИ

Изобретение относится к области пироэлектрических явлений в кристаллах и может быть использовано в демонстрациях по физике поведения спонтанной поляризованности диэлектриков при изменении температуры, а также к области лечебного воздействия электрическим током в физиотерапии, диагностике и косметологии.

Известно, что в результате воздействия электрическим током на организм человека восстанавливается электрический потенциал клетки, при этом основным носителем циркулирующей энергии в организме является электрон. Для нормального обмена веществ и оптимального биохимического процесса требуется наличие беспрепятственного движения электрона. Отсутствие электрического потенциала или его недостаток является первопричиной возникновения дискомфортного состояния организма и развития болезней. Применение метода воздействия электрическим током позволяет восстановить равновесие pН, обеспечить нормальную работу сосудистой, нервной, иммунной, кроветворной, эндокринной, лимфатической систем и оптимальный электрический потенциал клетки. Установлено, что в основном развитие заболевания и старение организма связано с разрушением клеток под воздействием свободных радикалов, образующихся в процессе жизнедеятельности. Следовательно, организму требуется дополнительная защита и помощь по нейтрализации и выведению накопившихся радикалов.

Известна электретная лечебная пленка (аппликатор) «Полимедэл» производства ООО НПФ ЭЛМЕТ (Санкт-Петербург). Пленка разрешена к применению Минздравом РФ, протокол №24П/385 от 16.11.2005 г. ФГУ ВНИИИМТ (Аттестат аккредитации №ФС 05-ПТИ-04 от 01.11.2004 г.) Пленка выполнена из фторопласта в виде прямоугольной пластины размером (300×95) мм² и толщиной (10-30) мкм. Отрицательный заряд на пленке получается коронным разрядом с плотностью заряда 10⁶ Кл/м². Пленка оказывает обезболивающее действие при болевых проявлениях со стороны органов опорно-двигательного аппарата, улучшает обменные процессы и т.д. Продолжительность сеанса составляет 6-12 ч.

Недостатками известной пленки полимедэл являются большие потери электрического заряда после наложения аппликатуры, что делает ее малоэффективной для повторного применения. Электрическое поле от зарядов пленки получается рассеянным, и вследствие этого сила воздействия на молекулы и ионы ослабевает. Также пленка не выдерживает частых изгибов, что ограничивает возможность ее повторного применения.

Известно устройство для осуществления способа электротерапии, который заключается в том, что положительный электрод размещают на слизистой оболочке полости рта пациента, а на кожную проекцию патологического очага пациента воздействуют либо через отрицательный игольчатый электрод при силе тока 25-1000 мкА в течение 15-60 с последовательно на 4-25 точек на 1 см², либо воздействуют на такое же количество точек через многоигольчатый электрод с возможностью автоматического управления процессом лечения. При этом устройство содержит источник постоянного тока, блок регулировки силы тока, блок стабилизации и соответствующие методу воздействия электроды, связанные с системой управления. Плотность постоянного тока через игольчатый электрод можно регулировать от 2 А/м² до 1000-2000 А/м² (Патент РФ №2045286 C1, дата приоритета 08.05.1991, дата публикации 10.10.1995, автор Рагель В.Д.)

Недостатки известного устройства заключаются в следующем:

- во-первых, в сложности обслуживания устройства и управления процессом лечения, особенно при использовании многоигольчатого электрода, в связи с необходимостью последовательного измерения отдельными иглами токов в активных точках, а также необходимостью наличия точной аппаратуры;

- во-вторых, лечение связано с наличием электрического тока, величина которого подбирается оператором до болевого ощущения пациентом;

- в-третьих, в связи с трудностью определения канала для прохождения электрического тока, так как наименьшее удельное сопротивление имеют мышцы (1,5 Ом·м) и кровь (1,8 Ом·м), где может возникнуть опасность электролизного процесса;

- в-четвертых, электрическое поле от игольчатого электрода направлено вдоль канала тока с малым электрическим сопротивлением и может не проходить через паталогические органы, что является причиной снижения эффективности лечения.

Известно устройство для электротерапии, позволяющее получить сфокусированное электрическое поле и отрицательные электрические заряды, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус из диэлектрического материала, покрытый сверху металлической фольгой, в корпусе расположен пироэлектрик с верхней и нижней обкладками из электродов, соединяющихся с разрядником, к нижнему электроду с помощью держателей присоединены создающие сфокусированное электрическое поле электроды-излучатели, между которыми расположена зафиксированная на них и проходящая через круглые опоры фторопластовая пленка, в корпусе также установлен переключатель из электропроводящего материала, взаимодействующий в нижнем положении с пироэлектриком и фольгой корпуса, а в верхнем положении взаимодействующий через реле с лампочкой отражателя, связанной с источником постоянного тока. При нагреве пироэлектрика от руки или от лампочки накаливания на обкладках возникают электрические заряды противоположного знака, при этом отрицательные заряды подаются на излучатели, создающие сфокусированное электрическое поле и точки касания излучателей с поверхностью тела, причем силовые линии электрического поля проходят от излучателей через воздух, затем через фторопластовую пленку, после чего проникают через поверхность кожи к больному органу (Патент РФ №2497556 C1, дата приоритета 31.07.2012, дата публикации 10.11.2013, авторы: Толстихин В.Ю. и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является низкая его эффективность, обусловленная тем, что силовые линии электрического поля при проникновении через границу «воздух - мышечная масса» сильно преломляются, укорачивая фокусное расстояние. Угол преломления силовых линий электрического поля зависит от диэлектрической проницаемости мышечной массы, крови человека и приблизительно равен 50 единицам. К тому же, расстояние между фокусом силовых линий электрического поля и местом, где электроны могут проникнуть вовнутрь больного органа, велико 7-10 мм, поэтому мала эффективность воздействия на положительные ионы и свободные радикалы. Кроме того, отсутствует контроль воздействия электрического поля и отрицательных зарядов в процессе лечения.

Задачей изобретения является повышение эффективности лечения с обеспечением удобства для проведения процедуры лечения воздействием электрическим полем и отрицательными зарядами на отдельно рассматриваемый больной орган, а также с обеспечением снятия выходных данных и их контроля в ходе лечения.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для электротерапии, содержащее диэлектрический корпус, в котором расположен пироэлектрик с отрицательным и положительным электродами, связанными с контактами рязрядника, над пироэлектриком расположен источник постоянного тока для подключения лампочки накаливания, расположенной в отражателе, в корпусе также установлен создающий электрическое поле электрод-излучатель, связанный с отрицательным электродом пироэлектрика. Новым является то, что электрод-излучатель выполнен в виде зонда-излучателя точечного типа с выпуклым концом и с возможностью осуществления им точечного воздействия при нахождении в прямом контакте с поверхностью кожи человека, при этом зонд-излучатель связан с отрицательным электродом пироэлектрика через сопротивление нагрузки с возможностью снятия с него информации, причем корпус снабжен выступающей консольной частью на одном конце под зонд-излучатель, установленный с возможностью подачи на него напряжения через сопротивление нагрузки, измеряемое параллельно установленным в цепи вольтметром, при этом корпус выполнен с соответствующими разъемами для загрузки зонда-излучателя и подключения внешнего прибора для снятия информации, устройство также дополнительно содержит внешний электрод на корпусе, соединяемый с положительным электродом пироэлектрика с помощью пластинчатого рычага, и/или внешний круглый электрод с соединительным проводом и штуцером на конце, соединяемый с положительным электродом пироэлектрика через разъем в корпусе.

Эффективность лечения заявляемым устройством достигается воздействием отрицательных зарядов и электрического поля от зонда-излучателя непосредственно на больной орган через точки на поверхности кожи человека при прямом контакте с поверхностью кожи человека.

На фиг. 1 схематично представлена конструкция устройства для электротерапии, продольный разрез; на фиг. 2 схематично изображен внешний круглый электрод; на фиг. 3 показана область воздействия зонда-излучателя при лечении.

Устройство для электротерапии содержит корпус 1 из диэлектрического материала, в котором размещен пироэлектрик 2 с отрицательным электродом 3 и положительным электродом 4 (фиг. 1). Над пироэлектриком 2 размещены элементы питания 5 для подключения лампочки накаливания 6, находящейся внутри отражателя 7, и выключатель 8. С правой стороны от пироэлектрика расположен разрядник 9, контакты которого соединены с отрицательным 3 и положительным 4 электродами пироэлектрика 2. Для регулирования зазора между контактами разрядника 9 в корпусе установлен диэлектрический винт 10. На нижней части корпуса 1 расположен внешний электрод 11, соединяемый с помощью пластинчатого рычага 12 с положительным электродом 4 пироэлектрика при отключенном разъеме 13. С левой стороны от пироэлектрика 2 в консольной части корпуса расположен зонд-излучатель точечного типа 14, соединенный с отрицательным электродом 3 через сопротивления 15 (R₁) и 16 (R*). Параллельно сопротивлению 16 (R*) включен вольтметр 17 (V). При этом сопротивление R₁ равно 3 мОм, а сопротивление R^* подбирается при настройке. В верхней части корпуса выполнены разъемы 18, предназначенные для подключения внешних приборов, например усилителя постоянного тока и цифрового индикатора (условно не показано). Устройство также содержит внешний круглый электрод 19 с соединительным проводом 20 и со штуцером 21 на конце для присоединения положительного электрода 4 пироэлектрика к внешнему круглому электроду 19 через разъем 13. Штуцер 21 и соединительный провод 20 заключены в изоляционную оболочку 22, а внешний круглый электрод 19 - в изолятор 23 (фиг. 2). Внешний круглый электрод 19 имеет диаметр 5 см. Размер зонда-излучателя 14 составляет 3 мм в диаметре, а излучение происходит со стороны выпуклой части, как показано на фиг. 3.

Работа устройства для электротерапии осуществляется следующим образом. Устройство берут в правую руку, включают с помощью выключателя 8 нагрев пироэлектрика 2 от лампочки накаливания 6. При нагревании изменяется спонтанная поляризация пироэлектрика 2, и через 3-4 мин на электродах 3, 4 пироэлектрика возникают электрические заряды: отрицательные сверху и положительные снизу, как показано на фиг. 1. Штуцер 21 соединительного провода 20 вставляют в гнездо разъема 13, замыкая тем самым положительный электрод 4 пироэлектрика с внешним круглым электродом 19, а внешний электрод 11 при этом отключают от положительного электрода 4 пироэлектрика пластинчатым рычагом 12. Зонд-излучатель 14 ставится на внешний круглый электрод 19 и по показаниям вольтметра 17 (V) проводится настройка устройства. С помощью разрядника 9 и диэлектрического винта 10 устанавливают рабочее электрическое напряжение по вольтметру или внешними приборами. Дальше проводится лечение, диагностика, профилактика. Выпуклой частью зонда 14 прикасаются к поверхности тела (Т) над очагом больного органа. Круглый электрод 19 соединительного провода 20 с помощью проводящей липучки устанавливают на поверхности тела на расстоянии 7-10 см от зонда-излучателя 14, который получает электрические отрицательные заряды от верхнего электрода 3 пироэлектрика. Эти отрицательные заряды создают электрическое поле внутри тела, действие которого схематично представлено на фиг. 3. Силовые линии электрического поля расположены перпендикулярно выпуклой части зонда-излучателя 14 в виде прямых линий со стрелками (L), при этом направление силы совпадает с направлением стрелок на силовых линиях. На фиг. 3 также представлен контур больного органа (К) среди силовых линий электрического поля. В зоне около зонда 14 электрическое поле максимально по величине, так как плотность силовых линий электрического поля здесь больше. Электрическое поле становится сильно неоднородным. В эту область будут притягиваться положительные ионы, молекулы (у которых не хватает одного или двух электронов), диполи, свободные радикалы. Зонд-излучатель будет доставлять недостающие электроны, достраивать внешние оболочки до полного заполнения и, тем самым, сохранять здоровые клетки. Происходит нейтрализация свободных радикалов и других положительных ионов. Находясь в биологической среде, свободные радикалы постоянно стараются захватить (присоединить к себе) из молекул, находящихся внутри клеток, электроны. Клетка ослабевает, что ведет к болезням. Поэтому для нейтрализации разрушающего действия свободных радикалов важна помощь зонда-излучателя. На положительные ионы в неоднородном электрическом поле действует сила (ион притягивается к зонду), и от излучателя они получают недостающие электроны. При этом, если точечный зонд-излучатель создает неоднородное электрическое поле, то круглый электрод имеет большой размер, а электрическое поле от положительного круглого электрода однородное, и дополнительная сила на ионы (отрицательные) отсутствует, кроме сил притяжения между разноименными зарядами, но отрицательных ионов вблизи тоже нет. Сопротивление между зондом-излучателем 14 и круглым электродом 19 в биологической среде складывается из сопротивления мышечной среды и сопротивления между зондом-излучателем и средой, величина которого сильно меняется от величины заряда и подвижности положительных ионов. Общее сопротивление в цепи влияет на величину электрического тока через нагрузочное сопротивление 16 (R^*) параллельно которому подключен вольтметр 17 (V) или внешнее более чувствительное регистрирующее устройство через контакты 18. В процессе лечения зонд-излучатель 14 может находиться на месте в одной точке над больным органом или же зонд захватывает площадь в виде круга диаметром 5-7 см. Регистрирующее устройство будет записывать зависимость разности потенциалов на нагрузочном сопротивлении от времени. График зависимости разности потенциалов от времени будет выглядеть таким образом: вначале, после включения для нагрева лампочки, установится электрическое напряжение, обусловленное током через мышечную среду между зондом-излучателем 14 и внешним круглым электродом 19. Затем ток будет расти, и будет расти разность потенциалов на нагрузочном сопротивлении. Электрический ток будет расти от первых подошедших к зонду положительных ионов, у которых не хватает двух электронов и имеющих высокую подвижность, т.е. легких носителей. Более медленный рост тока будет от остальных ионов. Как только положительные ионы получат недостающие электроны или нейтрализуются, рост тока замедлится и пойдет на спад. Рост амплитуды тока может быть как ступенчатым, так и плавным, если в проводимости участвуют разные носители. Зонд-излучатель можно перемещать по поверхности тела и записать зависимость амплитуды тока или разности потенциалов от расстояния (место нахождения болезни) и времени. Если регистрирующий прибор показывает отсутствие изменения тока или разности потенциалов, то это значит, что в биологической среде нет бесполезных положительных ионов или в этом месте здоровая среда.

Дополнительное применение устройства в лечебных целях возможно без использования внешнего круглого электрода 19. Для этого удаляют штуцер 21 соединительного провода 20 из разъема устройства 13. С помощью пластинчатого рычага 12 замыкают внешний электрод 11 с положительным электродом 4 пироэлектрика. Устройство берут в правую руку и образуют через внешний электрод 11 соединение с положительным электродом 4. Включают лампочку 6 для нагрева пироэлектрика 2. Зондом-излучателем 14 касаются поверхности тела над больным органом, а левую руку кладут рядом с зондом-излучателем 14 на расстоянии от него 7-10 см. Далее проводят измерения указанным ранее способом.

Возможен также другой способ дополнительного применения устройства в лечебных целях без использования внешнего круглого электрода 19. Устройство также берут в правую руку. Рука имеет связь с положительным электродом 4 пироэлектрика. Включают нагреватель 6. Прикладывают зонд-излучатель 14 к поверхности тела над больным органом и проводят измерения. При этом электрическая цепь остается не замкнутой, тем не менее, зонд-излучатель 14 содержит электрический заряд. Электроны за счет сил притяжения и неоднородности электрического поля проходят через акупунктурные (биоактивные) точки, так как биоактивные точки на поверхности тела - это каналы с высокой электропроводностью, и дополняют внешние оболочки положительных ионов. Происходит оздоровление клеток.

Сопоставительный анализ с прототипом и с аналогами показывает, что заявляемое устройство для электротерапии содержит новые элементы, позволяющие получить новый технический результат, которыми являются: сопротивление R₁, ограничивающее ток в цепи, сопротивление нагрузки R*, на котором измеряется электрическое напряжение, вольтметр V и зонд-излучатель с точечным электродом. Точечный электрод, подключенный к отрицательному электроду, одновременно излучает неоднородное электрическое поле и электроны. Положительные ионы в биологической среде группируются силами электрического поля вокруг точечного электрода, получают от него недостающие электроны, а в цепи на нагрузочном сопротивлении наблюдается изменение величины тока или разности потенциалов. График зависимости этих величин от времени дает информацию о больном органе в биологической среде. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Основной элемент устройства - пироэлектрик. Физическое явление, характерное для пироэлектрика, это способность изменять спонтанную поляризацию при изменении температуры и при линейном приближении ΔР=y ΔТ, где ΔР - изменение спонтанной поляризации или плотность заряда, y - пироэлектрический коэффициент, ΔТ - изменение температуры. Для практического использования пироэффекта необходимо иметь материалы с большими значениями пирокоэффициента (Новик В.К., Гаврилова Н.Д., Фельдман Н.Б. Пироэлектрические преобразователи. - М.: Советское радио, 1979, с. 20-39).

На практике применяют пироэлектрики - сегнетоэлектрики, имеющие еще название поликристаллические пироэлектрические материалы. Для создания рабочих тел (образцов) используют поликристаллические сегнетоэлектрики и керамику (твердые растворы на основе титаната бария, титаната - цирконата свинца и т.д.) (Рез И.С, Поплавко Ю.М. «ДИЭЛЕКТРИКИ» Основные свойства и применения в электронике. - М.: Радио и связь, 1989, с. 167-175).

Сегнетоэлектрики проявляют пироэлектрические свойства только в монодоменизированном состоянии, и получают их путем выдержки образцов в постоянном электрическом поле при температуре несколько ниже точки Кюри. Для примера возьмем твердый раствор с примесью лантана (Pb_0.935La_0.065)(Zr_0.65Ti_0.35)O₃ с начальными параметрами: температура Кюри T_c=164°C, диэлектрическая проницаемость ε=998, пироэлектрический коэффициент y=10·10^-4 Кл, температура измерения t=25°C, температура по Кельвину T=t+273=ΔТ, поляризация связана с температурой ΔР=y·ΔT=Q/S, где электрический заряд Q, площадь электрода на пироэлектрике S=a·b, из этих данных находим: ΔР=y·ΔТ=0,298 Кл/м², S=a·b=0,01·0,08=8·10^-4 м², Q=ΔP·S=2,384·10^-4 Кл. Эта величина отрицательного электрического заряда возникает на верхнем электроде пироэлектрика при изменении температуры на 25°C. На положительном электроде - такой же величины заряд, но другого знака. Напряженность электрического поля от зонда-излучателя (допустим, что электрод точечный) и расстояние равно r=10 см, тогда по формуле где ε_o - электрическая постоянная и равна 8,854·10^-12 Ф/м, получаем для напряженности электрического поля Е=4,28·10⁶ В/м, если принять ε=50 для биологической среды.

Заявляемое устройство позволяет проводить лечение (оздоровление клеток), диагностику (узнавать параметры болезни) и профилактику (сохранность здоровья), имеет перспективу дальнейшего совершенствования и применения для электротерапии.