устройство для рефлексотерапии

Формула изобретения

1. Устройство для рефлексотерапии, включающее активный и пассивный электроды, блок питания, блок контроля с индикатором и блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено накопительным конденсатором, блоком заряда накопительного конденсатора и импульсным согласователем, при этом блок контроля и блок управления объединены в блок электронного контроля и управления, к которому присоединен индикатор, блок питания соединен с силовым входом блока заряда, второй, управляющий, вход которого соединен с первым выходом блока электронного контроля и управления, а выход блока заряда соединен с первым входом блока электронного контроля и управления, накопительным конденсатором и силовым входом импульсного согласователя, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока электронного контроля и управления, а выход - с активным электродом, который соединен со вторым входом блока электронного контроля и управления, а пассивный электрод соединен с третьим выходом блока электронного контроля и управления, причем активный электрод выполнен резистивным.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок электронного контроля и управления выполнен в виде сопряженных многоканального аналого-цифрового преобразователя, входы которого являются входами блока, и микропроцессорного устройства, выходы которого являются выходами блока.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что резистивный активный и пассивный электроды соединены с входами аналого-цифрового преобразователя и выходами микропроцессорного устройства через измерительные резисторы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок заряда выполнен в виде устройства накопления-сброса энергии магнитного поля.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что импульсный согласователь выполнен в виде фазоинверторного каскада с трансформаторной связью, в котором выходная обмотка подключена непосредственно к резистивному активному электроду.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве индикатора выбран цифровой или алфавитно-цифровой индикатор, который соединен шиной с выходами микропроцессорного устройства.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок питания содержит аккумуляторы или гальванические элементы.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено переключателем, установленным в цепи блока заряда накопительного конденсатора с возможностью одновременного подключенного его входа к блоку питания или внешнему источнику постоянного тока, а выхода - соответственно к силовому входу импульсного согласователя или блоку питания.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено пультом ручного управления, который имеет, по крайней мере, два контактных элемента и соединен с микропроцессорным устройством.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резистивный активный электрод, накопительный конденсатор, импульсный согласователь и пульт ручного управления конструктивно объединены в одном корпусе.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резистивный активный электрод выполнен в виде отрезка проволоки длиной не более 3 мм, закрепленного в держателях с высокой тепло- и электропроводностью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, применяемым в физиотерапии (рефлексотерапии) для поиска местонахождения рефлекторных точек и теплового воздействия на них (термопунктура).

Известны устройства для рефлексотерапии, в которых производится поиск биологически активных (рефлекторных) точек (БАТ) по измерениям электрической характеристики кожного покрова в точке касания и воздействие на эти точки, например, тепловыми импульсами.

Измеряемой электрической характеристики кожи при этом может быть, например, потенциал точки (РФ, з. N 96110963, A 61 H 39/00) или электропроводность (РФ, патент N 2106855, A 61 H 39/00). В этих случаях цепь измерения должна содержать два электрода для контакта с пациентом - активный и пассивный, причем пассивный электрод используется только для замыкания цепи измерения и поэтому может быть выполнен в любом пригодном для этого виде, например в виде металлической трубки, которую пациент берет в руку, или в виде плоского электрода, закрепляемого на его теле.

Поиск БАТ и тепловое воздействие на нее осуществляют с помощью точечного активного электрода - элемента малых размеров, находящегося в тепловом контакте с термоэлементом, который может нагреваться за счет пропускания по нему электрического тока или иным способом, например за счет поглощения энергии оптического излучения (СССР, а.с. N 1588417, A 61 H 39/00). При нагревании электрическим током используется выделяемое на резисторе джоулево тепло (например, РФ, патент N 2072829, A 61 H 39/00) или контактные эффекты Пельтье или Томпсона в термопарах или термобатареях (СССР, а.с. 1393423, A 61 H 39/00). При этом наивысшая скорость нагрева-охлаждения в тепловом импульсе может быть достигнута с резистивным активным электродом, в котором выделяется джоулево тепло. В нем термоэлемент, выполненный в виде проволочного или пленочного нагревателя, одновременно является электродом, используемым для поиска БАТ. Таким образом, электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в элементе, контактирующем с БАТ. Это позволяет предельно уменьшить массу нагреваемых элементов и тем самым уменьшить их тепловую инерционность.

Терапевтический эффект от использования таких устройств определяется величиной передаваемой тепловой энергии, т.е. максимально достижимой температурой нагрева точечного активного элемента и частотой поступления тепловых импульсов на БАТ. Однако большая тепловая инерционность активного электрода ограничивает и достижимую амплитуду тепловых импульсов, и частоту их повторения, поскольку, во-первых, при времени теплового воздействия более 0,3 с болевые ощущения развиваются уже при температурах 80 - 100^oC, а, во-вторых, частота повторения тепловых импульсов на БАТ ограничивается как длительностью собственно импульсов воздействия, так и длительностью интервала между ними, необходимых для остывания активного элемента и релаксации болевых ощущений.

Известно устройство для рефлексотерапии, а именно прибор "Вентура ПТП-1", который содержит резистивный активный электрод, пассивных электрод, блок питания от сети переменного тока, цепи измерения сопротивления кожного покрова в точке касания активного электрода, генератор импульсов нагрева активного электрода, генератор частоты повторения импульсов нагрева, элементы управления параметрами работы прибора и индикатор. Активный электрод, реализующий изобретение по патенту РФ N 1825312, выполнен в виде отрезка нихромовой проволоки диаметром 0,14 мм и длиной 2 мм, который закреплен в массивных токоподводящих электродах, и размещен в выносном блоке, соединенном с прибором гибким двухпроводным кабелем, подводящим ток нагрева, величина которого задается цепью с последовательным резистивным регулированием. Частота поступления импульсов нагрева изменяется ступенчато и принимает значения 0,5, 1, 2 Гц, а длительность импульса нагрева варьируется в диапазоне 100 - 300 мс. Температура воздействия на пациента регулируется путем изменения тока нагрева и в отсутствие контакта активного элемента с БАТ температура последнего может достигать 500 - 600^oC.

Характерной особенностью известного устройства является большая длительность импульсов разогрева, которая в несколько раз превышает постоянную времени охлаждения нихромовой проволоки, использованной в активном электроде. В результате значительная часть затрачиваемой энергии отводится на электроды, что снижает максимально достижимую температуру активного элемента, приводит к нежелательному перегреву электродов и нагреву всего выносного блока, снижению мощности при одновременном увеличении энергопотребления. С точки зрения физиотерапевтического воздействия конструктивные недостатки выражаются в недостаточно эффективной амплитуде теплового импульса и недостаточно высокой частоте повторения импульсов. Кроме того, питание от сети переменного тока ограничивает автономность и мобильность прибора.

Известно устройство для рефлексотерапии (а.с. N 1588417, A 61 H 39/00, СССР), содержащее активный и пассивный электроды, блок теплового воздействия с соединенными последовательно задающим генератором, модулятором, первым усилителем мощности и тепловым инфракрасным (ИК) излучателем, подключенным к активному электроду, блок управления, включающий первый и второй генераторы, генератор модулирующих импульсов, синтезатор и логическую схему с коммутатором, а также блок питания, подключенный, как и блок управления, к другому коммутатору, выход которого подключен к блоку контроля, соединенному со вторым входом активного электрода.

Из трех видов импульсных последовательностей, вырабатываемых генератором блока управления, синтезатором, режим работы которого устанавливается вручную или автоматически с помощью программируемого таймера, формируется рабочая импульсная последовательность необходимого вида, которая после обработки в логической схеме подается на активный электрод для воздействия на БАТ, поиск которых ведется по величине омического сопротивления во внешней цепи между активным и пассивным электродами при перемещении активного электрода по кожному покрову пациента.

Известное устройство позволяет осуществлять точный поиск БАТ с помощью специального режима работы блока контроля, предусматривающего световую индикацию их местонахождения, а также одновременно и попеременно воздействовать на БАТ электрическими импульсами требуемой формы и длительности их пачек, концентрированным тепловым ИК-излучением с различной частотой модуляции.

Однако примененный метод нагрева активного электрода путем последовательного преобразования электрической энергии в оптическую, а затем в тепловую служит причиной таких недостатков известного устройства, как низкий КПД использования энергии блока питания, значительная тепловая инерционность активного электрода и невозможность достижения им достаточно высокой температуры, а также невысокая точность задания и установки требуемой температуры воздействия. К существенным недостаткам такого прибора можно отнести и относительно большие габариты, массу и теплоемкость активного электрода, что затрудняет контроль и регулирование параметров воздействия в точке соприкосновения с БАТ. Указанные факторы существенно ограничивают эффективность терапевтического воздействия.

Известное устройство для рефлексотерапии, включающее активный и пассивный электроды, блок питания, блок контроля с индикатором и блок управления, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности терапевтического воздействия за счет увеличения энергии импульсного теплового воздействия и частоты поступления импульсов, а также обеспечение долговременной автономности работы с сохранением высокого уровня электробезопасности.

Задача решена тем, что известное устройство для рефлексотерапии, включающее активный и пассивный электроды, блок питания, блок контроля с индикатором и блок управления, в соответствии с изобретением снабжено накопительным конденсатором, блоком заряда накопительного конденсатора и импульсным согласователем, при этом блок контроля и блок управления объединены в блок электронного контроля и управления, к которому присоединен индикатор, блок питания соединен с силовым входом блока заряда, второй, управляющий, вход которого соединен с первым выходом блока электронного контроля и управления, а выход блока заряда соединен с первым входом блока электронного контроля и управления, накопительным конденсатором и силовым входом импульсного согласователя, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока электронного контроля и управления, а выход - с активным электродом, который соединен со вторым входом блока электронного контроля и управления, а пассивный электрод соединен с третьим выходом блока электронного контроля и управления, при этом активный электрод выполнен резистивным.

Кроме того, блок электронного контроля и управления выполнен в виде сопряженных многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), входы которого являются входами блока, и микропроцессорного устройства (МПУ), выходы которого являются выходами блока.

Кроме того, резистивный активный и пассивный электроды соединены с входами АЦП и выходами МПУ через измерительные резисторы.

Кроме того, блок заряда выполнен в виде устройства накопления-сброса энергии магнитного поля.

Кроме того, импульсный согласователь выполнен в виде фазоинверторного каскада с трансформаторной связью, в котором выходная обмотка подключена непосредственно к резистивному активному электроду.

Кроме того, в качестве индикатора выбран цифровой или алфавитно-цифровой индикатор, который соединен шиной с выходами МПУ.

Кроме того, блок питания содержит аккумуляторы или гальванические элементы.

Кроме того, устройство снабжено переключателем, установленным в цепи блока заряда накопительного конденсатора с возможностью одновременного подключения его входа к блоку питания или внешнему источнику постоянного тока, а выхода - соответственно к силовому входу импульсного согласователя или блоку питания.

Кроме того, устройство снабжено пультом ручного управления, который имеет по крайней мере два контактных элемента и соединен с МПУ.

Кроме того, активный электрод, накопительный конденсатор, импульсный согласователь и пульт ручного управления конструктивно объединены и размещены в одном корпусе.

Кроме того, резистивный активный электрод выполнен в виде отрезка проволоки длиной не более 3 мм, закрепленного в держателях с высокой тепло- и электропроводностью.

Технический результат изобретения заключается в наиболее полном использовании малой тепловой инерционности резистивного активного электрода, что позволяет улучшить терапевтические характеристики устройства (увеличить тепловую энергию, передаваемую на БАТ за один тепловой импульс, и повысить частоту поступления импульсов), а также повысить эффективность использования энергии блока питания и точность задания параметров воздействия.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлены: а) основная блок-схема заявляемого устройства и б) блок-схема устройства, дополненного переключателем для подключения к внешнему источнику питания и пультом ручного управления; фиг. 2, на которой представлена схема выполнения блока заряда накопительного конденсатора, а также фиг. 3, на которой представлена схема выполнения импульсного согласователя.

Устройство содержит резистивный активный электрод 1, блок питания 2, накопительный конденсатор 3, блок электронного контроля и управления 4, блок заряда накопительного конденсатора 5, импульсный согласователь 6, индикатор 7, пассивный электрод 8. В блок электронного контроля и управления 4 входят сопряженные многоканальный АЦП 9 и МПУ 10, причем входы АЦП 9 являются входами блока 4, а выходы МПУ 10 - его выходами.

В устройстве (фиг. 1а) блок питания 1 соединения с силовым входом блока заряда накопительного конденсатора 5, второй (управляющий) вход которого соединен с первым выходом блока электронного контроля и управления 4 (выходом МПУ 10). Выход блока заряда 5 соединен с первым входом блока электронного контроля и управления 4 (входом АЦП 9), накопительным конденсатором 3 и силовым входом импульсного согласователя 6, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока электронного контроля и управления 4 (вторым выходом МПУ 10), а выход импульсного согласователя 6 соединен с активным электродом 1, который подключен ко второму входу блока электронного контроля и управления 4 (второму входу АЦП 9). Использование сопряженных АЦП 9 и МПУ 10 обеспечивает высокую точность контроля и управления работой устройства в целом. Пассивный электрод 8 подключен к третьему входу блока контроля и управления 4 (третьему входу АЦП), так что, замыкаясь между собой через пациента, вместе со встроенными измерительными резисторами образует измерительную схему, например с изображенными на фиг. 1б резисторами 11а, 11б и 12 - схему моста.

Индикатор 7, который выполняется предпочтительно в виде цифрового или алфавитно-цифрового индикатора, соединен с МПУ 10 шиной, что позволяет осуществлять требуемый контроль за ходом воздействия на пациента путем отображения величины сопротивления кожного покрова в точке касания активного электрода 1 при поиске БАТ, а также текущих параметров работы устройства в ходе сеанса терапии.

Накопительный конденсатор 3 обеспечивает получение большой импульсной мощности электропитания импульсного согласователя 6, с которым соединен активный электрод 1, и позволяет снизить требования по мощности к низковольтному блоку питания 2, от которого он заряжается до заданного напряжения с помощью блока заряда 5 в промежутке между импульсами нагрева активного электрода 1, а также стабилизировать работу устройства при изменении ЭДС или внутреннего сопротивления блока питания 2. Величина емкости конденсатора 3 и напряжение его зарядки, которое является входным напряжением импульсного согласователя 6, выбираются достаточно большими для того, чтобы изменение напряжения на конденсаторе 3 за время теплового импульса было незначительным, либо ограничиваются до безопасных величин, исключающих возможность перегрева и плавления активного электрода в случае аварийного сбоя в работе устройства, при открывании импульсного согласователя 6 на длительное время.

Блок питания 2 содержит в качестве источников постоянного тока аккумуляторы или гальванические элементы. Для их подзарядки от внешнего источника постоянного тока устройство снабжено переключателем с контактными группами 13а, 13б, установленными в цепи блока заряда накопительного конденсатора 5 (фиг. 1б). Выключатель установлен таким образом, что в случае работы устройства от блока питания 2 он обеспечивает подачу тока через блок заряда накопительного конденсатора 5 на накопительный конденсатор 3 и импульсный согласователь 6 в соответствии с основной блок-схемой (фиг. 1а). При необходимости подзарядки аккумуляторов блока питания 2 от внешнего источника постоянного тока контактная группа переключателя 13а подсоединяет силовой вход блока заряда 5 к внешнему источнику, а выход блока заряда 5 контактной группой переключателя 13б через зарядное сопротивление 14 подсоединяется к блоку питания 2, разрывая цепь питания активного электрода 1 через импульсный согласователь 6. Для контроля напряжения внешнего источника предусмотрено подсоединение соответствующей клеммы к дополнительному входу АЦП 9. В этом режиме при подаче напряжения от внешнего источника МПУ 10 генерирует сигнал, переключающий блок заряда 5 на работу в режиме стабилизации тока заряда аккумуляторов.

Мощность, потребляемая от блока питания 2, невелика. Для обеспечения частоты повторения импульсов в 10 Гц при энергии импульсов E_н.max = 0,2 Дж необходимая мощность блока питания 2 составляет 2 Вт. Эта мощность вполне может быть получена от современных миниатюрных аккумуляторов или гальванических элементов.

Блок заряда накопительного конденсатора 5 может быть выполнен, в частности, в виде устройства для накопителя-сброса энергии магнитного поля (фиг. 2). Оно содержит дроссель 15, один конец которого соединен с блоком питания 2 или внешним источником питания (+V), а второй - с транзисторным ключом 16 и через выпрямительный диод 17 - с нагрузкой, контактной группой 13б переключателя и накопительным конденсатором 3 либо цепью заряда аккумулятора. Такая схема выполнения блока заряда 5 обеспечивает возможность заряда накопительного конденсатора 3 до требуемого напряжения и стабилизацию энергии, подаваемой на накопительный конденсатор 3 за один импульс, либо стабилизацию тока подзаряда аккумулятора. При работе устройства МПУ 10 подает отпирающие импульсы на транзисторный ключ 16, причем длительность этих импульсов определяется величиной входного напряжения блока, а необходимое количество импульсов и частота их поступления рассчитываются исходя из известных величин требуемой мощности и полной энергии, передаваемых в нагрузку. МПУ 10 при наличии напряжения на клемме внешнего источника задает блоку заряда 5 режим стабилизации тока подзаряда аккумуляторов, а при отсутствии внешнего источника - режим заряда накопительного конденсатора 3. При необходимости контроль величины тока подзярада аккумуляторов может осуществляться по величине падения напряжения на зарядном сопротивлении 14.

Импульсный согласователь 6 может быть выполнен, в частности, по схеме фазоинверторного каскада с трансформаторной связью (фиг. 3), для которого источником входного напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора 18, является заряженный до требуемого напряжения накопительный конденсатор 3. Цепи токов первичной обмотки трансформатора 18 коммутируются транзисторными ключами 19а и 19б, а выходная обмотка каскада подключена непосредственно к резистивному активному электроду 1. Соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора 18 определяется входным напряжением, величиной R сопротивления резистивного активного электрода и требуемой импульсной мощностью его нагрева W.

Резистивный активный электрод 1 может быть выполнен в виде отрезка металлической (стальной) проволоки длиной не более 3 мм, и он должен быть закреплен в держателях с высокой тепло- и электропроводностью. Поэтому величина W выбирается достаточно большой для того, чтобы нагрев активного электрода 1 до требуемой температуры происходил за время (t_и), много меньшее постоянной времени его охлаждения за счет теплоотвода на электроды и иные контактирующие с ним конструктивные элементы.

Для удобства пользования устройство может быть снабжено пультом ручного управления 20, в дополнение к блоку 4. Такой пульт присоединения к входам МПУ 10 и позволяет осуществить выбор режима работы устройства - поиск БАТ, терапия, установка требуемой амплитуды, частоты повторения тепловых импульсов и их количества в одном сеансе. Пульт ручного управления 20 может содержать два или больше контактных элемента (на фиг. 1 не показаны).

При этом удобно конструктивно объединить в одном корпусе 21 активный электрод 1, импульсный согласователь 6, накопительный конденсатор 3 и пульт ручного управления 20, что образует выносную головку устройства, позволяющую обеспечить большую комфортность проведения процедуры.

Устройство работает следующим образом.

В режиме поиска БАТ пассивный электрод 8 находится в контакте с пациентом, например, зажат в руке. На электроды 1 и 8 от МПУ 10 подаются выходные потенциалы высокого или низкого уровня. При этом АЦП 9 по командам от МПУ 10 измеряет потенциалы на электродах 1 и 8. По измеренным потенциалам и известным величинам измерительных сопротивлений МПУ 10 вычисляет и отражает на индикатор 7 величину внешнего сопротивления между электродами, т.е. сопротивление кожного покрова. При этом местоположение БАТ находят по минимальной величине отображаемого сопротивления. При исполнении устройства без АЦП и МПУ блок электронного контроля и управления 4 может содержать, например, известную схему омметра с индикацией сопротивления стрелочным прибором.

При переключении устройства в режим терапии начинает работу блок заряда 5 и накопительный конденсатор 3 заряжается до заданного напряжения U_с. После этого блок электронного контроля и управления 4 генерирует открывающий импульс длительностью t_и, являющийся сигналом разрешения работы согласователя 6, либо при построении согласователя 6 по схеме фиг. 3 - непосредственно соответствующую последовательность импульсов управления транзисторными ключами 19а и 19б. Мощность, передаваемая при этом в активный электрод 1, определяется выбранными параметрами схемы устройства и напряжения U_с. Она примерно постоянна и изменяется во время действия импульса нагрева по простому экспоненциальному закону, который может быть учтен при задании времени t_и, необходимого для нагрева активного электрода до требуемой температуры.

Максимальная температура и интервалы времени между импульсами устанавливаются оператором. Постоянство энергии, расходуемой на каждый импульс нагрева активного электрода 1, обеспечивается постоянством величины t_и и восстановлением требуемого напряжения U_с на конденсаторе 3 в промежутках между импульсами. Необходимая точность исполнения величины U_с может быть обеспечена обратными связями во внутренних цепях управления блока 5 или за счет обратной связи через АЦП 9 и МПУ 10, если блок заряда 5 выполнен по схеме фиг. 2 и блок контроля и управления 4 содержит АЦП и МПУ. В последнем случае при включении прибора МПУ 10 генерирует заданную начальную серию импульсов, управляющих работой транзисторного ключа 17 блока заряда 5, в конце которой АЦП 9 измеряет достигнутое напряжение на накопительном конденсаторе 3, и по измеренной величине МПУ 10 вычисляет необходимое количество дополнительных импульсов подзаряда. Цикл подзаряда - контроля - вычисления количества необходимых дополнительных импульсов повторяется до достижения заданного потенциала U_с, после чего формируется признак готовности устройства. МПУ 10 генерирует следующий импульс нагрева t_и по прошествии заданного оператором временного интервала между импульсами при наличии признака готовности.

В предлагаемом устройстве может быть реализован также алгоритм корректировки энергии теплового импульса по величине реально затраченной на него электрической энергии. Поскольку во время действия импульса нагрева блок заряда 5 отключен, величина этой энергии может быть определена по изменению напряжения на накопительном конденсаторе 3. По окончании теплового импульса АЦП 9 измеряет напряжение U_с2, оставшееся на накопительном конденсаторе 3, и по известным величинам U_с, U_с2 и известных емкости конденсатора 3 и КПД преобразования энергии, записанных в память МПУ 10 при программировании, МПУ 10 рассчитывает величину энергии, затраченной на нагрев, и при необходимости корректирует длительность следующего импульса t_и.

Предлагаемое устройство обеспечивает большую мощность разогрева нити накала резистивного активного электрода и тем самым минимизацию длительности импульса разогрева t_и и минимизацию потерь тепловой энергии на непроизводительный перегрев электродов, в которых закреплена нить накала. Потери тепла на нагрев электродов определяются соотношением величин t_и и постоянной времени охлаждения электрода _охл, определяемой теплоемкостью, плотностью и коэффициентом теплопроводности материала нити, а также ее длиной.

Для нити из стальной проволоки длиной не более 3 мм и диаметром 0,2 мм, закрепленной в массивных теплоотводящих электродах, величина _охл составляет около 0,065 с, а электрическое сопротивление - примерно 0,1 Ом. Для нагрева ее до температуры Т_н = 150 - 750^oC необходима энергия E_н порядка 0,04 - 0,2 Дж.

Можно показать /А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. Уравнения математической физики. М., Наука, 1966, 724 с./, что в общем случае при электронагреве нити при равномерных по объему тепловыделении и теплоотводе температура в центре нити будет изменяться по закону

T(0,t) = T_max[1-exp(-t/_охл)], (1)

где T_max - температура, при которой мощность теплоотвода на электроды равна электрической мощности нагрева. Здесь и далее величина температуры отсчитывается от комнатной, принимаемой за нуль.

В начале разогрева температура линейно изменяется во времени и при полной длительности импульса разогрева t_{и охл}= 5 мс зависимость (1) будет практически линейна, потери энергии на теплоотвод в электроды не превысят 5%, а нелинейность зависимости температуры от длительности импульса не превысит 10%.

Для столь быстрого разогрева средняя мощность электрического импульса должна составлять W = 40 Вт, средний ток I = 20 А, падение напряжения на нити U = 2 В. При коффициенте трансформации m = 0,1 в импульсном согласователе 6, построенном по схеме фиг. 3, на вход согласователя 6 необходимо подать напряжение V = 20 В, при этом потребляемый входной ток (ток разряда накопительного конденсатора 3) составит 2 А.

Минимальный допустимый временной интервал между двумя последовательными тепловыми импульсами определяется временем охлаждения нагревателя до температуры ниже болевого порога, т.е. ниже 80^oC, что соответствует избыточной температуре 50^oC. Поскольку электроды, на которых закреплены концы проволочного нагревателя, практически не нагреваются за время действия электрического импульса, их температуру можно считать неизменной и равной комнатной. В этом случае закон уменьшения температуры нити во времени после окончания импульса разогрева можно считать чисто экспоненциальным:

T(t) = T_oexp(-t/_охл), (2)

где T₀ - максимальная температура нити.

За время t = 3_охл, т. е. менее чем за 200 мс (в контакте с БАТ _охл будет уменьшена за счет теплоотвода через боковую поверхность нити), избыточная температура уменьшится в 20 раз. Следовательно, устройство позволяет увеличить частоту подачи импульсов нагрева по крайней мере до 5 Гц. При меньших максимальных температурах и при эффективном теплоотводе на БАТ частота поступления импульсов может быть еще увеличена.

Для обеспечения частоты повторения импульсов 10 Гц при энергии импульсов E_нmax = 0,2 Дж необходимая полезная мощность блока питания составит 2 Вт, а с учетом реального КПД преобразователя - не более 3 Вт.

Безопасность предлагаемого устройства определяется отсутствием источников напряжения опасной величины, а также исключением возможного травматизма в связи с расплавлением нити накала активного электрода 1, контактирующей с пациентом. Такая опасность может возникнуть лишь при использовании большой мощности накала в случае такого сбоя в системе управления согласователем 6, который приведет его к включению на неограниченное время. В предлагаемом устройстве она может быть исключена за счет соответствующего выбора емкости накопительного конденсатора 3 и накапливаемой на нем энергии. Во время действия импульса накала конденсатор 3 разряжается с постоянной времени _p.Можно показать, что при соотношении _охл= 3_p в импульсе неограниченной длительности максимальная температура, с учетом уменьшающейся во времени мощности накала и растущей теплоотдачи на электроды, будет достигнута за время t_max= 1,1_p. При этом она в 1,64 раза превысит температуру, достигнутую к моменту времени 0,3_p= 0,1_охл. Таким образом, если максимальная температура, достигаемая к моменту времени t = 0,1_охл, должна составлять 750^oC, то даже в случае упомянутых сбоев в системе управления максимальная температура нити составит 1230^oC, что ниже температур плавления нержавеющих сталей (более 1400^oC).

Указанное соотношение времен охлаждения нити _охл, разряда конденсатора _p и максимальной длительности теплового импульса t_и соответствует тому, что за время t_и накопительный конденсатор 3 разрядится не более чем на 30%, что допустимо для амплитуды низкочастотной переменной составляющей большинства современных конденсаторов большой емкости.

Оценки показывают, что суммарный КПД заявляемого устройства при изготовлении на современной элементной базе составит более 75%, что обусловлено высоким КПД импульсных схем преобразования энергии. В этом случае полная энергия для серии из 200 импульсов максимальной энергии E_н = 0,2 Дж составит менее 55 Дж. Электроды резистивного нагревателя при их массе в 10 г разогреются примерно на 1^oC. Отсюда следует, что устройство в целом обеспечивает высокую производительность, а в случае использования в блоке питания малогабаритных аккумуляторных батарей - длительную автономность. Так, четыре последовательно включенных элемента емкостью до 0,9 Ач обеспечат напряжение питания 4,8 В и суммарную энергию более 15,5 кДж. Малая потребляемая мощность характерна для микропроцессорных устройств АЦП 9 и МПУ 10. Типовые значения токов потребления таких микропроцессоров составляют менее 10 мА при напряжении питания порядка 10 В. При суммарном токе потребления в элементах блока электронного контроля и управления 20 мА и интенсивности работы 20 серий импульсов в час (в серии по 200 импульсов максимальной мощности) время автономной работы без подзарядки аккумуляторов превысит 10 час, что сравнимо с продолжительностью рабочего дня.

Предлагаемое устройство, выполненное на современной элементной базе, обеспечивает быстрый нагрев резистивного активного электрода, широкий диапазон и высокую точность исполнения задаваемых величин энергии теплового импульса и частот следования импульсов при высокой электро- и травмобезопасности процедуры рефлексотерапии для пациента, имеет высокий КПД использования энергии автономного блока питания и тем самым решает поставленную задачу повышения эффективности терапевтического воздействия и обеспечения долговременной автономности работы, что делает прибор перспективным для самого широкого использования.