RU2033205C1 - Magnetotherapeutic unit - Google Patents
Magnetotherapeutic unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033205C1 RU2033205C1 SU5055991/14A SU5055991A RU2033205C1 RU 2033205 C1 RU2033205 C1 RU 2033205C1 SU 5055991/14 A SU5055991/14 A SU 5055991/14A SU 5055991 A SU5055991 A SU 5055991A RU 2033205 C1 RU2033205 C1 RU 2033205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- inductor
- cavity
- magnetic
- magnetic screen
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 4
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для лечения больных злокачественными новообразованиями путем общего воздействия на организм магнитным полем. The invention relates to medical equipment and is intended for the treatment of patients with malignant neoplasms by a general effect on the body of a magnetic field.
Известны способы магнитотерапии и реализующие их магнитотерапевтические устройства, основанные на применении низкочастотных магнитных полей [1]
В зависимости от формы, размеров и изменения напряженности магнитного поля в рабочем объеме магнитотерапевтическая аппаратура делится на аппараты местного и общего воздействия на организм больного. Создание магнитных полей высокой напряженности (более 30-50 Э) в объемах, соизмеримых с размерами тела пациента, сопряжено со значительными технологическими трудностями, большими энергозатратами. Известно несколько технических решений, которые относятся к аппаратам общего воздействия магнитным полем на организм пациента [2]
Они принципиально различаются взаимным расположением линий магнитной индукции и тела пациента, характером изменения напряженности магнитного поля (импульсное, синусоидальное и др.), периодичностью циклов работы. Соответственно существенно различны их конструкции и функциональные схемы. Обобщенными признаками этих устройств являются сравнительно однородные (равномерные) по объему рабочей полости характеристики магнитного поля, близкие диапазоны рабочих частот (50-150 Гц) и уровни максимальной напряженности поля (до 100 Э).Known methods of magnetotherapy and implementing their magnetotherapy devices based on the use of low-frequency magnetic fields [1]
Depending on the shape, size and change in the magnetic field in the working volume, the magnetotherapy equipment is divided into devices of local and general effect on the patient's body. The creation of high-intensity magnetic fields (more than 30-50 Oe) in volumes commensurate with the size of the patient’s body is associated with significant technological difficulties and high energy costs. Several technical solutions are known that relate to apparatuses for a general exposure to a patient’s magnetic field [2]
They fundamentally differ in the mutual arrangement of the lines of magnetic induction and the patient’s body, the nature of the change in the magnetic field strength (pulsed, sinusoidal, etc.), the frequency of work cycles. Accordingly, their designs and functional schemes are significantly different. Generalized features of these devices are relatively uniform (uniform) in the volume of the working cavity characteristics of the magnetic field, close ranges of operating frequencies (50-150 Hz) and levels of maximum field strength (up to 100 Oe).
Однородность магнитного поля в полости размещения пациента является существенным терапевтическим фактором, так как с одной стороны обеспечивается равномерность воздействия на все органы и части тела пациента, а с другой, гарантируется непревышение опасных для здоровья уровней напряженности поля в локальных зонах полости. Важным фактором, ограничивающим изготовление и практическое использование этих аппаратов, является их значительная (до нескольких тонн) масса, что сказывается на их себестоимости и возможности размещения в стандартных помещениях онкологических клиник. The uniformity of the magnetic field in the patient’s placement cavity is an essential therapeutic factor, since on the one hand the uniform effect on all organs and parts of the patient’s body is ensured, and on the other hand, the level of field strength in local zones of the cavity is not exceeded. An important factor limiting the manufacture and practical use of these devices is their significant (up to several tons) weight, which affects their cost and the possibility of placement in standard rooms of cancer clinics.
За прототип принимается известная магнитотерапевтическая установка в которой реализован способ лечения злокачественных опухолей вращающимся магнитным полем. Установка прошла клинические испытания. Опытные образцы установки успешно применяются для лечения злокачественных опухолей в клинике при Кубанском медицинском институте. The prototype is the well-known magnetotherapy unit in which a method for treating malignant tumors with a rotating magnetic field is implemented. The facility has been clinically tested. The prototypes of the installation are successfully used for the treatment of malignant tumors in a clinic at the Kuban Medical Institute.
Индуктор магнитотерапевтической установки "Магнитотурботрон" выполнен в виде цилиндра, охватывающего рабочую камеру и состоит из магнитопровода, трехфазной двухполюсной обмотки и кожуха. Магнитопровод изготовлен из пакета листовой электротехнической стали, имеет форму цилиндра на внутренней поверхности которого имеются прямоугольные пазы, в которых уложены и закреплены витки обмотки. В данной конструкции магнитопровод выполняет две основные функции: корпуса, несущего механические нагрузки, и магнитного экрана, отражающего часть магнитного поля в рабочую камеру. Стандартная трехфазная двухполюсная обмотка имеет линейную часть из проводников, уложенных в продольные пазы магнитопровода, и лобовые части из полукольцевых проводников, переходящих от паза к пазу через сектор 180о на торцах магнитопровода. Кожух выполняет роль экрана, защищающего медперсонал от электромагнитного излучения.The inductor of the magnetotherapy unit "Magnetoturbotron" is made in the form of a cylinder covering the working chamber and consists of a magnetic circuit, a three-phase bipolar winding and a casing. The magnetic circuit is made of a package of sheet electrical steel, has the shape of a cylinder on the inner surface of which there are rectangular grooves in which the winding turns are laid and fixed. In this design, the magnetic circuit performs two main functions: a casing carrying mechanical loads, and a magnetic screen that reflects part of the magnetic field into the working chamber. The standard two-pole three-phase winding has a linear part of the conductors laid in the longitudinal slots of the magnetic circuit, and the frontal part of the semicircular conductors, moving from the groove to the groove through the sector 180 at the ends of the magnetic circuit. The casing acts as a screen protecting the medical staff from electromagnetic radiation.
Конструкция индуктора установки "Магнитотурботрон" имеет ряд недостатков, связанных скорее всего с историей ее создания. Она не разрабатывалась и рассчитывалась специально для магнитотерапии, а была заимствована из электротехники, и фактически, повторяет конструкцию статора двухполюсной трехфазной электрической машины. Этим обусловлена значительная масса индуктора (электрические машины с диаметром статора около 1 м имеют мощность более 1000 кВт и должны выдерживать значительные механические и тепловые нагрузки). Укладка обмотки в продольные пазы на внутренней поверхности магнитопровода в электрических машинах предназначена для максимального увеличения магнитной индукции и магнитодвижущей силы. Однако в магнитотерапевтической установке, при такой укладке обмотки, вблизи паза происходит фокусировка магнитного поля с многократным превышением средней по объему напряженности, что приводит к его существенной локальной неоднородности, которая может превышать медицинские нормы. Магнитное поле, создаваемое токами в проводниках лобовых частей статоров электрических машин, несоизмеримо с полем в зазоре между ротором и статором, им обычно пренебрегают. В магнитотерапевтической же установке поле лобовых частей вносит существенные искажения в однородность его распределения в торцовых зонах рабочего объема, что недопустимо в соответствии с медицинскими нормами. The design of the inductor of the Magnitoturbotron installation has a number of disadvantages, most likely associated with the history of its creation. It was not developed and calculated specifically for magnetotherapy, but was borrowed from electrical engineering, and in fact, repeats the design of the stator of a two-pole three-phase electric machine. This causes a significant mass of the inductor (electric machines with a stator diameter of about 1 m have a power of more than 1000 kW and must withstand significant mechanical and thermal loads). Laying the windings in the longitudinal grooves on the inner surface of the magnetic circuit in electric machines is designed to maximize magnetic induction and magnetomotive force. However, in a magnetotherapy installation, with such a laying of the winding, near the groove, the magnetic field is focused with multiple excesses of the average volume tension, which leads to its significant local heterogeneity, which can exceed medical norms. The magnetic field created by currents in the conductors of the frontal parts of the stators of electric machines is incommensurable with the field in the gap between the rotor and the stator, they are usually neglected. In a magnetotherapeutic installation, the field of the frontal parts introduces significant distortions into the uniformity of its distribution in the end zones of the working volume, which is unacceptable in accordance with medical standards.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно снижение массы индуктора и повышение однородности магнитного поля в рабочем объеме. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages, namely reducing the mass of the inductor and increasing the uniformity of the magnetic field in the working volume.
Указанная цель достигается тем, что в индукторе магнитотерапевтической установки, содержащем трехфазную двухполюсную обмотку, имеющую линейную и лобовые части, магнитный экран, ферромагнитный кожух, полость для размещения пациента, магнитный экран выполнен в виде трех соосных цилиндров, расположенных последовательно по длине индуктора, при этом центральный экран размещен между линейной частью обмотки и кожухом, а боковые между каркасом, образующим полость индуктора, и лобовыми частями обмотки. Кроме того, толщина стенки d (мм) магнитного экрана выбирается из условия
d 1-3 R
Н максимальная напряженность магнитного поля в полости.This goal is achieved by the fact that in the inductor of the magnetotherapy unit containing a three-phase bipolar winding having linear and frontal parts, a magnetic screen, a ferromagnetic casing, a cavity for accommodating the patient, the magnetic screen is made in the form of three coaxial cylinders arranged in series along the length of the inductor, while the central screen is placed between the linear part of the winding and the casing, and the side between the frame that forms the cavity of the inductor, and the frontal parts of the winding. In addition, the wall thickness d (mm) of the magnetic screen is selected from the condition
d 1-3 R
N maximum magnetic field strength in the cavity.
На чертеже схематически представлен индуктор в разрезе по осевой плоскости. The drawing schematically shows the inductor in section along the axial plane.
Индуктор состоит из неферромагнитного цилиндрического каркаса 1 (например, из стеклопластика) с внутренним диаметром полости 2, достаточным для размещения неферромагнитной лежанки 3 с пациентом. На наружной поверхности каркаса 1 размещена трехфазная двухполюсная обмотка. Обмотка имеет линейную часть 4, в которой проводники уложены вдоль образующей цилиндра, и лобовые части 5 из полукольцевых проводниковых переходов по окружности цилиндра на торцах. Магнитный экран состоит из трех соосных частей 6 7, расположенных последовательно по длине индуктора. Центральный экран 6 цилиндрической формы длиной L1 расположен поверх линейной части обмотки и служит для отражения магнитного поля ее токов в полость индуктора. Он ограничивает по длине рабочий объем полости. Боковые экраны 7 цилиндрической формы длиной L2 расположены между лобовыми частями обмотки и каркасом и служат для экранировки полости от искажающих полей. Они ограничивают по длине торцовые зоны полости. Ферромагнитный кожух 8 защищает обслуживающий персонал от электромагнитного излучения индуктора.The inductor consists of a non-ferromagnetic cylindrical frame 1 (for example, fiberglass) with an inner diameter of the cavity 2 sufficient to accommodate the
Толщина стенки цилиндрического магнитного экрана выбиpается из условия практически полного (выше 99%) отражения магнитного поля. Преобразовав известные соотношения, можно определить, что в первом приближении толщина экрана должна быть пропорциональна радиусу экранируемого объема и квадратному корню напряженности поля. Коэффициенты пропорциональности определены эмпирическим путем вариацией параметров опытного образца индуктора. Получено соотношение
d 1-3 R
Технология изготовления индуктора включает следующую последовательность операций:
на цилиндрической оправке выполняется стеклопластиковый каркас толщиной 3-5 мм, к которому крепятся все детали индуктора и который несет основные механические нагрузки;
в торцовых зонах, в месте расположения лобовых частей обмотки изготавливаются боковые магнитные экраны из нескольких витков ленты из электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм; здесь же устанавливается гребенка, на которой закрепляются витки обмотки;
далее последовательно в несколько заходов выполняется трехфазная двухполюсная обмотка (следует обратить внимание, что в отличие от электрических машин, имеющих продольную обмотку в виде уложенных в пазы жгутов, продольные проводники распределяются равномерно по поверхности каркаса и, фактически, в предлагаемой конструкции имитируют систему продольных поверхностей токов);
поверх линейной части обмотки вплотную к ней из одной или нескольких полос листовой электротехнической стали в несколько витков выполняется намотка центрального магнитного экрана расчетной толщины (при этом на внутренней поверхности экрана отсутствует зубцовопазовая структура, что исключает возможность появления недопустимой по медицинским нормам неоднородности магнитного поля).The wall thickness of the cylindrical magnetic screen is selected from the condition of almost complete (above 99%) reflection of the magnetic field. By converting the known relations, it can be determined that, as a first approximation, the screen thickness should be proportional to the radius of the screened volume and the square root of the field strength. The proportionality coefficients are determined empirically by varying the parameters of the prototype of the inductor. The ratio is obtained
d 1-3 R
The manufacturing technology of the inductor includes the following sequence of operations:
on a cylindrical mandrel, a 3-5 mm thick fiberglass frame is made, to which all parts of the inductor are attached and which carries the main mechanical loads;
in the end zones, at the location of the frontal parts of the winding, side magnetic screens are made of several turns of tape from electrical steel with a thickness of 0.35-0.5 mm; a comb is installed here, on which the winding turns are fixed;
then a three-phase two-pole winding is sequentially performed in several runs (it should be noted that, in contrast to electric machines having a longitudinal winding in the form of bundles laid in grooves, the longitudinal conductors are distributed evenly over the surface of the frame and, in fact, in the proposed design they simulate a system of longitudinal current surfaces );
next to the linear part of the winding, close to it, from one or several strips of sheet of electrical steel in several turns, the central magnetic screen of the calculated thickness is wound (in this case, the tooth-groove structure is absent on the inner surface of the screen, which excludes the possibility of an inhomogeneous magnetic field inhomogeneity).
поверх экранов и обмотки наносится скрепляющий слой стеклопластика, т.е. индуктор представляет собой единую металло-стеклопластиковую композицию. a bonding layer of fiberglass is applied over the screens and winding, i.e. the inductor is a single metal-fiberglass composition.
Выбор электротехнических параметров индуктора оптимизирован с помощью ЭВМ по критерию минимизации массы при заданных ограничениях на допустимый нагрев элементов конструкции за счет электрического сопротивления обмоток и гистерезисных потерь в магнитных экранах. Оптимизация электрических, конструктивных и технологических параметров привела к снижению массы индуктора по сравнению с прототипом в 6-8 раз (изготовленные образцы индуктора имеет массу, не превышающую 500 кг). The choice of the electrical parameters of the inductor is optimized using a computer according to the criterion of minimizing the mass under given restrictions on the permissible heating of structural elements due to the electrical resistance of the windings and hysteresis losses in the magnetic screens. Optimization of electrical, structural and technological parameters led to a decrease in the mass of the inductor compared to the prototype 6-8 times (manufactured samples of the inductor has a mass not exceeding 500 kg).
Выбор формы центрального экрана в виде цилиндра без зубцово-пазовой структуры на внутренней поверхности и практически равномерное распределение проводников линейной части обмотки по цилиндрической поверхности каркаса привели к практическому отсутствию неоднородности поля вблизи обмотки. Расчеты, проведенные с помощью метода конформных отображений, показали, что в предложенной конструкции пики неоднородности напряженности магнитного поля вблизи обмотки меньше, чем у конструкции прототипа в 10-20 раз. В результате при номинальной напряженности магнитного поля в рабочем объеме на уровне 70 Э гарантируется непревышение санитарно-гигиенической нормы 100 Э. The choice of the shape of the central screen in the form of a cylinder without a tooth-groove structure on the inner surface and the almost uniform distribution of the conductors of the linear part of the winding along the cylindrical surface of the frame led to the practical absence of field inhomogeneity near the winding. Calculations carried out using the conformal mapping method showed that in the proposed design, the peaks of the inhomogeneity of the magnetic field near the winding are less than that of the prototype design by 10-20 times. As a result, at a nominal magnetic field strength in the working volume of 70 Oe, the hygiene standard of 100 Oe is not exceeded.
Введение в конструкцию боковых экранов защищает рабочий объем полости от искажающих полей токов лобовых частей обмотки. Introduction to the design of the side screens protects the working volume of the cavity from distorting current fields of the frontal parts of the winding.
Claims (2)
где R радиус полости индуктора;
H напряженность магнитного поля в полости.2. Installation according to claim 1, characterized in that the thickness d of the wall of the magnetic screen is selected from the condition
where R is the radius of the cavity of the inductor;
H is the magnetic field strength in the cavity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5055991/14A RU2033205C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Magnetotherapeutic unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5055991/14A RU2033205C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Magnetotherapeutic unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2033205C1 true RU2033205C1 (en) | 1995-04-20 |
Family
ID=21610245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5055991/14A RU2033205C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Magnetotherapeutic unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2033205C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2350362C1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Device for complex massage and magnetotherapy |
| RU2557907C2 (en) * | 2013-12-03 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | System for integrated physiotherapeutic exposure |
-
1992
- 1992-06-01 RU SU5055991/14A patent/RU2033205C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Соловьева Г.Р. Магнитотерапевтическая аппаратура. М.: Медицина, 1991, с.129-132. * |
| 2. Патент Великобритании N 2217990, кл. A 61N 1/42, 1989. * |
| 3. Авторское свидетельство СССР N 1588425, кл. A 61N 2/00, 1989. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2350362C1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Device for complex massage and magnetotherapy |
| RU2557907C2 (en) * | 2013-12-03 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | System for integrated physiotherapeutic exposure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20010008552A1 (en) | X-ray computer tomography apparatus | |
| CN1105413C (en) | Rotating electrical machine plant | |
| JP4372844B2 (en) | Power transformer / inductor | |
| Klontz et al. | An actively cooled 120 kW coaxial winding transformer for fast charging electric vehicles | |
| WO1995025417A1 (en) | Fluid cooled litz coil inductive heater and connector therefor | |
| MX9707429A (en) | Induction heating system for fusion bonding. | |
| JPH05508298A (en) | high voltage dc power supply | |
| US9368272B2 (en) | Shielded power coupling device | |
| JP2000516015A (en) | Insulated conductor for high voltage winding | |
| KR100983516B1 (en) | Medium and high frequency transformer with low eddy current and magnetic history loss | |
| JP2001525657A (en) | Insulated conductor for high voltage machine windings | |
| RU2033205C1 (en) | Magnetotherapeutic unit | |
| KR20010102949A (en) | Wire core inductive devices | |
| Li et al. | Design and optimization with litz wire version of PCB in solid-state transformer | |
| JP2000511396A (en) | A rotary electric machine with a high voltage stator winding and a radially extending support mounted in a radially extending recess in the stator slot and a method of manufacturing such an appliance | |
| US8809753B2 (en) | Electromagnetically-countered microwave heating systems and methods | |
| CN101305428A (en) | Multi-conductor cables for the transmission of alternating currents with rectangular waveforms | |
| GB2323207A (en) | Flexible hollow electrical cable | |
| CN216725536U (en) | An induction coil used in tumor magnetic induction therapy | |
| CN109643605A (en) | Inductor for high frequency and high power applications | |
| Charlton et al. | An Oil-immersed X-ray Outfit for 500,000 Volts and an Oil-immersed Multi-section X-ray Tube | |
| Salminen et al. | Superconducting sextupole corrector magnet for the LHC main dipoles | |
| EP2030209B1 (en) | Reactor shield | |
| Hosoyama et al. | Quench characteristics of 1-m-long SSC model dipole magnets | |
| RU2037276C1 (en) | Domestic electric heating appliance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050602 |