Aparate Electronice Pentru Terapie

Universitatea VALAHIA din Targovişte Facultatea de Inginerie Electrică

Disciplina: Electronica medicală Specializarea: Electronică aplicată, an IV

CURS 9 APARATE ELECTRONICE PENTRU TERAPIE

9.1 Aparat de terapie prin curenţi diadinamici Curenţii diadinamici, denumiţi şi curenţi Bernard, au la bază tensiunea sinusoidală de 50Hz. Prin redresare monoalternanţă, bialternanţă şi combinaţia acestora se obţin diferite tipuri de curenţi diadinamici. Se prezintă în continuare aparatul de terapie prin curenţi diadinamici DIADIN 3 creat în cadrul Institutului de Cercetare Ştiinţifică şi Inginerie Tehnologică pentru electronică Bucureşti (ICSITE). Aparatul face parte din categoria aparatelor electronice medicale destinate electroterapiei, respectiv terapiei prin curenţi de joasă frecvenţă. Aparatul este un generator de curenţi diadinamici şi curent galvanic, fiind destinat cabinetelor de electroterapie din policlinici, spitale, clinici. Curenţii diadinamici furnizaţi sunt utilizaţi în cazurile unor nevralgii, mialgii, stări inflamatorii, stări posttraumatice, spondiloze, etc. În figura 9.1 s-au reprezentat semnalele pentru obţinerea celor 5 tipuri de curenţi diadinamici şi curent galvanic. Curentul monofazat fix (MF) este un curent pulsator de 50Hz rezultat prin redresarea bifazată a curentului alternativ de 50Hz (9.1a); se utilizează în tratamentul stărilor dureroase spatice (după DF). Curentul difazat fix (DF) este un curent de 100Hz rezultat prin redresarea bifazată (9.1.b); se indică în tulburări ale circulaţiei sanguine, stări de simpaticotonie, analgezie temporară. Curentul modulat în perioadă scurtă (PS) se obţine prin comutarea bruscă din secundă în secundă de la MF la DF su invers (9.1.c); se utilizează în contuzii, periartrite, tulburări ale circulaţiei sanguine, nevralgii, radiculopatii, pareze faciale. Curentul modulat în perioadă lungă (PL) se obţine prin trecerea lentă din 7 în 7 secunde de la MF la DF sau invers, în interval de 7 secunde trecerea lentă durând 2 secunde (9.1.d); se indică în tratamentul mialgiilor, lumbago, torticolis, nevralgii (la fel PS). Curentul ritm sincopat (RS) se obţine prin întreruperea bruscă a curentului MF din secundă în secundă (1 secundă MF, 1 secundă pauză) (9.1.e); se indică ăn tratamentul atrofiilor musculare uşoare, etc. Curentul galvanic (G) este un curent continuu obţinut prin redresarea, filtrarea şi stabilizarea curentului alternativ din reţeaua de alimentare. Debitarea acestor curenţi la pacient se face în regim de curent constant. Figura 9.1 Semnale pentru curenţi diadinamici şi curent galvanic

Schema bloc a aparatului de terapie DIADIN 3 este prezentată în figura 9.2. Cele 2 forme de bază ale curenţilor diadinamici (MF şi DF) sunt obţinute cu ajutorul circuitului formator de semnal diadinamic (CFSD). Din aceste regimuri de bază se obţin regimurile PS,PL,RS cu ajutorul circuitului astabil CA, care formează impulsuri dreptunghiulare cu durata de 1 şi 7 secunde. Semnalele astfel obţinute se aplică etajului final EF. Semnalul diadinamic reprezintă semnalul de comandă al generatorului de curent constant pentru curenţi diadinamici GCD. Circuitul de formare al semnalului diadinamic GFSD asigură un semnal de tensiune care – în funcţie de regimul de funcţionare ales de la claviatura CL – corespunde formelor de semnal din figura 9.1. Circuitul de reducere automată a curenţilor (CRAC) realizează reducerea la zero a semnalului dat de circuitul formator de semnal diadinamic (GFSD) la sfârşitul tratamentului. Curentul galvanic este un curent continuu care se pbţine într-un al doilea amplificator final (GCG). Sarcina etajului final (EF) amplificator şi sumator este rezistenţa echivalentă a pacientului (Rs). Curenţii se aplică pacientului prin intermediul unor electrozi realizaţi din plăci metalice maleabile umectaţi cu soluţii electroconductive sau din cauciuc electroconductiv. Alimentarea etajului final (EF) se face de către sursa de înaltă tensiune (SIT), reglabilă, care este comandată de către regulatorul de înaltă tensiune (RIT). Astfel tensiunea de alimentare ia o valoare corespunzătoare în funcţie de rezistenţa de pacient şi valoarea curentului prin pacinet. Aparate electronice pentru terapie

8-1



Figura 9.2 Schema bloc a aparatului de terapie prin curenţi diadinamici TA – transformator de alimentare; SA – sursă de alimentare stabilizată; SIT – sursă de înaltă tensiune; RIT – regulator de înaltă tensiune; EF – etaj final; GCD – generator de curenţi diadinamici; GCG – generator de curent galvanic; DT – dispozitiv de temporizare; OT – oscilator de temporizare; D – divizor; AT – afişare temporizare; BL – bloc logic; CFSD – circuit formator de semnale diadinamice; CRAC – circuit de reducere automată a curenţilor; CPEM – circuit de protecţie electromagnetică; CPSC – circuit de protecţie supracurent; CPSR – circuit de protecţie suprarezistenţă; CA – circuit astabil; CL – claviatură; IP – inversor poalaritate.

Sensul curentului prin pacient se poate schimba cu ajutorul inversorului de polaritate (IP). Circuitul de protecţie de supracurent (CPCS) acţionează prin blocarea etajului final (EF) şi a sursei de înaltă tensiune (SIT) atunci când este depăţită cu 25% valoarea prestabilită printr-un potenţiometru de reglaj al curentului diadinamic şi respectiv galvanic. Circuitul de protecţie la suprarezistenţă (CPSR) acţioneză similar în cazul în care rezistenţa la bornele pacientului depăşeşte o valoare prestabilită (cuprinsă între 0 şi 5 kΩ). Circuitele de protecţie electromagnetică (CPEM) asigură o protecţie suplimentară pacientului prin sistarea livrării tensiunii la pacient (punerea la masă a bornei de pacient) când curentul de pacient ajunge la 60mA. În afară de aceste protecţii, aparatul mai dispune de protecţie la supratensiune, care asigură deconectarea în cazul în care tensiunea de alimentare a generatoarelor de curent constant (GCD,GCG) depăşeşte 450V. Controlul duratei tratamentului se face de către dispozitivul de temporizare (DT). Durata tratamentului (între 1 şi 20min) se fixează cu ajutorul unui comutator decadic. Un şir de diode luminiscente, indică trecerea timpului de tratatment. Durata de luminare a unei diode reprezintă 10% din durata totală a tratamentului fixat prin comutatorul decadic. Sfârşitul perioadei de tratament se semnalizează acustic. Controlul secvenţelor de funcţionare a aparatului este asigurat de circuitele logice din blocul logic (BL). Sursa de alimentare stabilizată (STS) asigură tensiunile de stabilizare necesare alimentării blocurilor electronice ale aparatului. Valoarea curentului diadinamic debitat spre pacient se poate citi la miliampermetrul (mA1), iar valoarea curentului galvanic la (mA2). Caracteristicile tehnice sunt: cinci tipuri de curenţi diadinamici (MF –impulsuri de 20ms, valoare medie 17mA, frecvenţă 50Hz; DF – impulsuri 10ms, valoare medie 35mA, frecvenţă 100Hz; PS – impulsuri MF timp de 1s alternând cu impulsuri DF timp de 1s; PL – impulsuri MF timp de 5s, apoi trecere lentă în 2s la DF, impulsuri DF timp de 5s, apoi, trecere lentă în 2s la MF; RS – impulsuri MF timp de 1s alternând critmic cu pauze de 1s); curent galvanic (continuu) singur sau asociat cu curent diadinamic; valoare medie 10mA, coeficient de ondulaţie 0.5%; tensiunea de alimentare 220V c.a. ±10%, frecvenţa reţelei 50Hz, puterea consumată maximă 75VA; rezistenţa de sarcină 0-5kΩ; durată tratament 1-20 min; clasă de protecţie electrică II B.

Aparate electronice pentru terapie

8-2



9.2 Aparat de terapie prin curenţi interferenţiali Aparatul este utilizat în fizioterapie pentru tratamente în diferite afecţiuni (boli articulare ale sistemului musculator, sistemul nervos, endocrine, etc.), cu efecte excitatoare, excitomotoare, sedative şi analgezice. Terapia cu curenţi interferenţiali se realizează prin interfaţa care rezultă prin suprapunerea endotisulară a 2 curenţi, de medie frecvenţă, cu frecvenţe diferite dar apropiate şi care dau naştere unui curent de medie frecvenţă modulat în amplitudine cu diferenţa frecvenţelor celor 2 curenţi. Acţiunea curentului interferenţial este localizată în profunzimea ţesutului într-o porţiune mică; pielea şi celelalte regiuni nu sunt afectate. Prin suprapunerea celor 2 curenţi i1(f1) şi i2(f2=f1+Δf) apare fenomenul de bătăi. Însumarea curenţilor dă naştere unui curent, la care frecvenţa purtătoare este media aritmetică a frecvenţelor celor două componente (f1+f2)/2, iar anvelopa este diferenţa frecvenţelor f1-f2 (figura 9.3). Terapia cu curenţi interferenţiali statici se realizează în următoarele variante: cu frecvenţă constantă (Δf=ct.) pe toată durata tratamentului; cu frecvenţă variabilă – când Δf este modificat automat cu o perioadă prestabilită; -

Figura 9.3 Principiul interfeţei statice a.

liniile de curent într-un volum conductor omogen b. vectorul intensitate interfaţă b. c. modulaţia totală de amplitudine d. interfaţă parţială pe o direcţie intermediară e. forma de undă a curentului pe direcţiile perechilor de electrozi

Datorită faptului că în câmpul interferenţial static există direcţii preferenţiale (fig. 9.3 c,d,e), în ţesut vor exista porţiuni foarte mici care sunt stimulate prin alura curenţilor interferenţiali. În unele tratamente se cere mărirea zonei de acţiune a unui câmp. O soluţie practică care rezolvă această problemă este realizarea câmpului diferenţial dinamic prin modificarea liniilor echipotenţiale generate de trecerea curentului prin cele 2 perechi de electrozi. Practic acest lucru se realizează prin variaţia în sensuri contrare a intensităţilor curenţilor i1 şi i2. (figura 9.4).

Figura 9.4 Principiul interfeţei dinamice


Figura 9.5 Forme de undă ale curenţilor interferenţiali

8-3



INTERDIN – realizat la UPB – Facultatea de Electronică şi Tc, generează semnale ale căror forme de undă sunt redate în figura 9.5. În cele ce urmează este prezentată schema bloc şi descrierea modului de lucru al aparatului. Aparatul conţine 2 generatoare de curent de medie frecvenţă: generatorul de frecvenţă – 400Hz (OSC1) şi generatorul de frecvenţă variabilă – 4000-4100Hz (OSC2). Prin suprapunerea celor 2 curenţi rezultă frecvenţa curentului de interfaţă care parcurge următoarle 4 domenii: gama 1: 0Hz...100Hz...0Hz; gama 2: 0Hz...10Hz...0Hz; gama 3: 90Hz...100Hz...90Hz; gama 4: 50Hz...100Hz...50Hz; Din considerente de stabilitate, frecvenţele care sunt generate de aparat sunt de 100 ori mai mari decât cele de la ieşirea spre pacient, adică au valori în jurul a 400kHz. Astfel pentru gamele enumerate mai sus frecvenţele sunt următoarele: G1: 40KHz...410KHz; G2: 400KHz...401KHz; G3: 409KHz...410KHz; G4: 405KHz...410KHz;

Figura 9.6 Schema bloc OSCA-oscilator cu cuarţ DF1,2,3,4,5 – divizoare de frecvenţă MF1,2 multiplicatoare de frecvenţă cu factor de multiplicare fix MF3-multiplicator de frecvenşă cu factor de multiplicare variabil MIX-mixer frecvenţe NC-numărător de control AN-afişaj numeric GET-generator de frecvenţe de tact CG-comutator game T-temporizator D-difuzor F1,2-formator de impulsuri triunghiulare FTJ1,2 filtru trece-jos OSC INT-circuit interfaţă OSCB-generatorul semnalului modulator în amplitudine X1,2-modulator CD-circuit de corecţie AF1,2amplificator final R-redresor MP-mufă pacient

În figura OSC A este un oscilator cu cuarţ ce lucrează pe frecvenţa de 10MHz şi care este transmisă succesiv divizoareleor de frecvenţă DF1,2,3 la ieşirea cărora sunt furnizate semnale TTL cu următoarle frecvenţe şi destinaţii: f1=4kHz – se obţine din divizarea cu 2500 a frecvenţei de 10MHz şi care ajunge la ieşirea de pacient ca frecvenţă fixă; fe =1kHz – care se obţine din divizarea cu 4 a frecvenţei f1 şi reprezintă frecvenţa etalon, cu care lucrează multiplicatoarele de frecvenţă din sintetizatorul de frecvenţă Multiplicatoarele sunt realizate cu circuite PLL ce multiplică de N ori frecvenţa de referinţă, cu factor de multiplicare variabil; fT1=13.3Hz – se obţine prin divizarea cu 75 a frecvenţei fe şi este utilizată ca frecvenţă de tact; Semnalul dreptunghiular de la işerea divizorului de frecvenţă DF1 este aplicat la intrarea unui formator de impulsuri triunghiulare F1 şi apoi filtrat în FTJ1, obţinându-se în final un semnal sinusoidal f1s=4kHz, care amplificat în AF1 este transmis mufei de pacient MP. La ieşirea divizorului DF2 este furnizată frecvenţa fe ce se aplică la intrarea multiplicatoarelor MF1,MF2,MF3, realizate conform figurii 9.7.


8-4



Frecvenţa la ieşirea multiplicatoarelor se obţine prin intercalarea în bucla de reacţie din circuitul PLL (între terminalele 4 şi 5) a unui circuit de divizare a frecvenţei cu N, ceea ce permite multiplicarea de N ori a frecvenţei de intrare, astfel fB=Nfe. Frecvenţele gamelor G1,2,3,4 menţionate anterior se obţin prin însumarea unei frecvenţe fixe 360 (369) Hz cu o frecvenţă variabilă: G1: 360+(40...50); G2: 360+(40...41); G3: 369+(40...41); G4: 360+(45...50); Însumarea se realizează în mixerul de frecvenţe MIX, realizat cu circuite PLL. Din blocul MIX semnalul este transferat în DF5 unde este divizat cu 100, obţinându-se la ieşire un semnal de frecvenţă variabilă în domeniul 4...4.1kHz. Acesta este tratat ca f1, obţinându-se la ieşirea FTJ2 un semnal sinusoidal f2s cu frecvenţă variabilă, în acelaşi domeniu ca f2. Semnalele f1s,f2s pot fi amplificate de AF1,2 ca atare sau modulate în amplitudine cu un semnal modulator cu perioada de 2-3s (OSC B). În blocul OSC INT sunt suprapuse, obţinându-se semnal interferenţial ce poate fi utilizat în aplicaţii bipolare în gama G4. La ieşirea AF1 se află un instrument I, care indică valoarea curentului prin pacient, şi un circuit redresor R, utilizat de asemenea în aplicaţii bipoare. Aparatul conţine un circuit de temporizare care serveşte la prestabilirea şi măsurareaduratei tratamentului (între 0 şi 99.9min) B

Figura 9.6 Circuitul PLL (βE565) în montaj amplificator de frecvenţă CP-comparator de fază OCT-oscilator comandat în tensiune AI-amplificator N-numărător


8-5

Aparate Electronice Pentru Terapie

Recommend Documents