專利名稱:靜電場治療裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種靜電場治療裝置，具體地說，本發(fā)明的裝置可以產(chǎn)生一個直流高壓輸出(100-5000伏)，并通過與環(huán)境絕緣的輸出電極形成一個靜電場，將該靜電場施加到人或動物體的特定部位可以加速該部位的骨傷或軟組織損傷的愈合。
醫(yī)學(xué)界和壓電學(xué)工作者對于人或動物體的骨骼，肌肉，以及其它軟組織的壓電現(xiàn)象早已進行了研究，簡要地說，同其它壓電材料一樣，生物聚合物也具有壓電性，在外部應(yīng)力的作用下也會產(chǎn)生壓電效應(yīng)。研究和利用生物聚合物的這種壓電效應(yīng)對于認識生物生長的規(guī)律和促進生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展都有重要的意義。本發(fā)明的發(fā)明人在本領(lǐng)域內(nèi)進行了大量的研究工作，有關(guān)的研究成果可見《壓電學(xué)》，張福學(xué)，孫慷主編，國防工業(yè)出版社出版，下冊，623-673頁，第三十章生物體的壓電現(xiàn)象，還可見“生物組織的壓電性及其應(yīng)用”張福學(xué)綜述，《國外醫(yī)學(xué)》生物醫(yī)學(xué)工程分冊，1985-3，141-148頁。
從上述文獻中可知，實驗已證明，人或動物的骨骼在外力作用下處于壓縮狀態(tài)時骨骼上帶有負電荷，而骨組織在帶有負電荷的情況下增殖較為旺盛，對于其它軟組織也可觀察到類似的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象從一個側(cè)面解釋了增加運動能夠促進骨或其它軟組織的新陳代謝從而加速損傷組織愈合的機理。另一方面，它也啟發(fā)了人們可以通過對骨或軟組織人為地產(chǎn)生一個外電場來達到加速損傷愈合的目的。
在臨床實踐中，特別是在治療骨傷的臨床實踐中，人們已經(jīng)開始利用骨組織的上述壓電現(xiàn)象，通過對損傷部位外加一個微電流來加速骨傷的愈合。
根據(jù)上述原理，有人采用駐極體將外電場作用到骨傷部位，以此促進骨傷愈合，有關(guān)文章可見《靜電技術(shù)》雜志，1984年第一期，1-5頁，“駐極體促進骨生成”王壽泰綜述。該方式的缺點是駐極體的電荷損失較快，在治療過程中需要經(jīng)常更換，另外，由駐極體產(chǎn)生的電場強度取值范圍窄，既不易進行控制，也無法對該電場的強度進行隨意調(diào)節(jié)，因此很難適應(yīng)臨床應(yīng)用中復(fù)雜多變的情況，上述缺點使駐極體方式難以在臨床實踐中廣泛應(yīng)用。
在已有技術(shù)中還可見到一種利用脈沖電磁場治療骨傷的裝置，其工作原理是利用通電線圈產(chǎn)生的磁場作用到骨傷部位，以此促進骨傷愈合。這種方式與本發(fā)明的靜電場治療在原理上有區(qū)別，此外，在治療過程中病人須保持固定體位，不能進行運動，這就不利于利用骨組織自身的壓電效應(yīng)來促進骨傷愈合，也不利于損傷部位的功能恢復(fù)。另外，該裝置的體積較大，耗電量大，使用不方便，安全性也較差。
眾所周知，在骨傷和軟組織損傷的治療過程中，特別是在骨折等較嚴重的骨傷的治療過程中，存在著骨傷部位動與靜的矛盾，一方面，為了保持骨折部位的良好對位和愈合，要求保持其相對靜止，這就要求減少損傷部位的運動，常規(guī)的方法是采用石膏固定。在相對較長的治療過程中，長期不運動的肢體往往會造成血液循環(huán)下降，局部營養(yǎng)障礙，并且也不能發(fā)揮活組織自身的壓電效應(yīng)，其結(jié)果是在骨傷的治療過程中往往導(dǎo)致嚴重的肌肉痿縮和關(guān)節(jié)強直，這又從另一方面延長了病程并增加了病人的痛苦。
本發(fā)明根據(jù)人或動物體的骨骼，肌肉以及其它軟組織的壓電現(xiàn)象;針對在骨傷和軟組織損傷中存在的問題及其治療特點，設(shè)計了一種新型的靜電場治療裝置，該裝置能夠在人或動物體發(fā)生損傷的局部形成一個具有較大強度的靜電場，例如，輸出電極間的電壓為100-5000伏，在該靜電場的作用下，局部活組織內(nèi)的電偶極子進行重新排列和定向運動，這就彌補了活組織自身壓電效應(yīng)不足所造成的問題使損傷部位的骨組織的增殖旺盛。另外，本發(fā)明的裝置通過對電路結(jié)構(gòu)和輸出電極的特殊設(shè)計，使其小巧輕便，在治療過程中病人可以將該裝置隨身攜帶并進行各種運動，為病人帶來極大的方便。
根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施方案，本發(fā)明的靜電場治療裝置包括，一個電源，它可以是電池或任何常規(guī)的變壓整流電路;一個振蕩電路，它可將電源輸出的直流信號變?yōu)榫哂刑囟l率的交流信號;一個變壓器，該變壓器最好采用壓電變壓器，以便將振蕩電路輸出的交流信號升壓;一個整流電路，例如一個倍壓整流電路，它可將變壓器輸出的高壓交流信號變?yōu)楦邏褐绷餍盘?最后，通過與環(huán)境絕緣的輸出電極將高壓直流信號輸出以形成一個靜電場。本發(fā)明通過采用壓電變壓器實現(xiàn)了高電壓/微電流的輸出，同時保持較高的輸出電阻，并減小了整個裝置的體積和重量;通過電路中采用可調(diào)元件，實現(xiàn)了在100-5000伏范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的輸出電壓;通過與身體絕緣的電極將該靜電場施加到身體上需要治療的特定部位，輸出電極的形狀、結(jié)構(gòu)、強度、尺寸等均可根據(jù)臨床應(yīng)用的需要來改變。通過將本發(fā)明的輸出電極與傳統(tǒng)的骨科固定夾板或外科繃帶相結(jié)合，可以使本發(fā)明的裝置在臨床實踐中得到廣泛的應(yīng)用。
本發(fā)明的裝置由于體積小，便于攜帶，輸出電壓可調(diào)范圍大，而輸出電流極小，輸出內(nèi)阻很大這使該裝置在應(yīng)用時使用方便，安全，特別是和常規(guī)的運動療法相結(jié)合可使局部血液循環(huán)增加，加強骨和軟組織的壓電效應(yīng)，縮短病程，避免肌肉痿縮和關(guān)節(jié)強直，因此可用于治療多種骨傷和軟組織損傷，并有助于機體的功能訓(xùn)練和恢復(fù)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行的詳細說明中表現(xiàn)出來，在附圖中相同的參考符號代表了相同的部件。
在附圖中，圖1是本發(fā)明的裝置的示意性結(jié)構(gòu)框圖;
圖2是圖1所示裝置的一個較佳實施方案的詳細電路圖;
圖3A-3B是圖1所示輸出電極的結(jié)構(gòu)示意圖;和圖4A-4B示出本裝置的輸出電極的安放方式。
參見圖1，所示為本發(fā)明的靜電場治療裝置的示意性結(jié)構(gòu)框圖。其中，參考號10代表該裝置本身，參考號20代表一個電源，它可以是電池，也可以是任何其它的常規(guī)直流電源，該電源為整個系統(tǒng)的工作提供電能。參考號30代表一個振蕩器，它可由任何常規(guī)的振蕩電路構(gòu)成。振蕩器30將電源20提供的直流電作為電能輸入，產(chǎn)生一個具有特定頻率的交流輸出。參考號40代表一個變壓器，它可以是任何常規(guī)的變壓器，但最好采用壓電變壓器，這樣更適合于本裝置輸出電壓高，輸出電流極小而內(nèi)阻很大的要求，因此保證了高壓應(yīng)用時的安全性，在采用壓電變壓器時，振蕩器30的工作頻率應(yīng)與變壓器40的諧振頻率保持一致，以保證變壓器具有較高的效率，該頻率一般為50-100KHZ。參考號50代表一個整流電路，該整流電路50將變壓器40輸出的交流高壓變?yōu)橹绷鞲邏?，然后通過與環(huán)境絕緣的輸出電極60輸出，在圖中電極60A為正電極，60B為負電極，它們的具體結(jié)構(gòu)和使用方法將在下文中詳細介紹。
參見圖2，所示為圖1的示意性結(jié)構(gòu)框圖的一個具體的實施方案的詳細電路圖。其中，虛線框20為電源，它由兩部分構(gòu)成，一個是由電池201構(gòu)成的直流電源，另一部分是由橋式整流電路202和變壓器203構(gòu)成的變壓整流電路，任何其它的直流電源也可達到同樣的目的。虛線框30和40分別代表振蕩器和壓電變壓器，這種電路結(jié)構(gòu)可由任何一種壓電變壓器升壓電路來代替，在實際應(yīng)用中只要求振蕩器30的工作頻率為壓電變壓器的諧振頻率，以提高壓電變壓器的效率。一般該頻率是在50-100KHZ范圍內(nèi)。振蕩器30中的可變電阻301構(gòu)成該裝置輸出電壓的調(diào)整器件，通過改變電阻301的阻值可以改變振蕩器30的輸出電壓，從而改變整個裝置的輸出電壓，使該裝置的輸出電壓在100-5000伏的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。虛線框50為整流電路，所示為一個倍壓整流電路，圖中采用了一級倍壓整流電路如果要提高輸出電壓，也可采用多級倍壓整流電路。其它整流電路，如橋式整流也可起到同樣的作用。
圖3A中示出圖1中電極60的一個具體結(jié)構(gòu)，圖1中的電極60A與60B在結(jié)構(gòu)上是相同的，因此不分別介紹。其中，參考號60代表電極本身。參考號601代表該電極的一個保護層，它應(yīng)選用質(zhì)地柔軟，透氣性好并易于清洗或更換的材料制成，如布料，泡沫塑料，軟紙等，它的作用是在電極和身體的皮膚之間形成保護，以防對皮膚的損傷。602代表一個絕緣層，應(yīng)選用耐壓強度大于10KV/mm的絕緣薄膜制成，其作用是保持輸出電極與環(huán)境絕緣以形成靜電場并保護病人不會受到高壓電流的刺激。603為導(dǎo)電層，該層構(gòu)成了輸出電極的電場輸出部分，該導(dǎo)電層603可由金屬薄板構(gòu)成，也可用金屬箔或金屬網(wǎng)構(gòu)成。通過適當選擇絕緣層602和導(dǎo)電層603的材料，可以構(gòu)成具有不同強度的電極，如有一定強度的電極板或柔性的電極片。柔性電極片的優(yōu)點是可以根據(jù)身體不同部位而改變形狀，使其與接受治療的身體部位充分接觸，以保證接受治療的身體部位形成均勻的靜電場。
圖3B中示出圖1中的電極60的另一個具體結(jié)構(gòu)，與圖3A中的結(jié)構(gòu)不同之點在于其中增加了一個支撐件605，該支撐件具有一定的強度，因此該輸出電極可用作骨科的固定夾板。
參見圖4A和圖4B，所示為本裝置的輸出電極的幾種安放方式。在圖4A中，正電極60A和負電極60B分別置于傷骨的兩側(cè)，所形成的電場方向與骨的縱軸垂直，因此稱作橫向電場治療，在圖4B中，分別將柔性正電極60A和負電極60B包繞在骨傷部位的近端和遠端，所形成的電場方向與骨的縱軸方向一致，因此稱為縱向電場治療，圖中電場方向由虛線表示。圖中所示的兩個電極一個與整流電路的輸出端相連，另一個與裝置的地相連，在實際應(yīng)用時還可用一個電極向骨傷部位輸出而將病人的身體與地相連，以此形成一個局部電場。
以上通過具體的實施方案，對本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)，工作原理和使用方法進行了說明，對于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員，無須背離本發(fā)明的實質(zhì)，即可對以上的實施方案進行多種形式的修改，因此，本發(fā)明的保護范圍僅取決于以下提出的權(quán)利要求
。
權(quán)利要求
1.一種靜電治療裝置，包括一個直流電源；一個振蕩器，該振蕩器接受上述直流電源的直流輸出并產(chǎn)生一個具有特定頻率的交流信號；一個變壓器，該變壓器將上述振蕩器產(chǎn)生的交流信號升壓為一個高壓交流信號；一個整流電路，該電路將上述變壓器輸出的高壓交流信號轉(zhuǎn)換為一個高壓直流信號；本裝置的特征在于，它通過至少一個與環(huán)境絕緣的輸出電極將上述高壓直流信號向人或動物體的一個特定部位輸出，以此形成一個局部靜電場，從而對該部位的骨傷和軟組織損傷進行治療。
2.權(quán)利要求
1的裝置，其進一步的特征為所述變壓器是由一個壓電變壓器構(gòu)成，它可產(chǎn)生100-5000伏范圍內(nèi)的輸出電壓。
3.權(quán)利要求
1的裝置，其進一步的特征為所述振蕩器中包括一個可調(diào)元件，該元件可以改變振蕩器的輸出信號的電壓，進而使本裝置的輸出電壓在100-5000伏范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
4.權(quán)利要求
1，2或3的裝置，其進一步的特征為所述絕緣的輸出電極中還進一步包括一個具有適當強度的支撐件，該電極在形成靜電場的同時，還可作為骨科夾板用于骨折的固定。
5.權(quán)利要求
1，2或3的裝置，其進一步的特征為所述絕緣的輸出電極是由柔性的導(dǎo)電層和該導(dǎo)電層之外包繞的柔性絕緣材料構(gòu)成，該電極在使用時可以與身體的不同部位保持緊密的接觸。
專利摘要
靜電場治療裝置，包括電源、振蕩器、壓電變壓器、整流電路和與環(huán)境絕緣的輸出電極。該裝置可以輸出100—5000伏范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的直流電壓，以此在人或動物體的特定部位形成局部靜電場，從而治療該部位的骨和軟組織損傷。通過輸出電極的不同設(shè)計，可同時將其用作骨科固定夾板或外科繃帶。由于本裝置體積小，可用電池作電源，輸出電壓變化范圍大而輸出電流極小，因而使用方便、安全，便于同運動療法結(jié)合使用，進行損傷治療和功能訓(xùn)練。
文檔編號A61N1/40GK86103803SQ86103803
公開日1987年10月21日 申請日期1986年6月5日
發(fā)明者張福學(xué), 朱蔚彤, 楊秀峰 申請人:北京信息工程學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan