Электродное устройство и магнитный электросоединитель

Электродное устройство и магнитный электросоединитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретения относятся к медицине и могут быть использованы в физиотерапии при лечении различных заболеваний, преимущественно с использованием электростимулирующего воздействия.

Из описания к патенту Российской Федерации №2083236, МПК6 A61N 1/04, А61Н 39/00, публ. 1970 г., известно электродное устройство, используемое в медицинской технике в комплекте с электростимулятором для нефармакологического лечения широкого класса диэнцефальных расстройств. Оно представляет собой каркас, состоящий из трех электропроводных упругих дуг, соединенных между собой с помощью шарнирных элементов, каждая из дуг состоит из двух половинок, соединенных между собой в средней части диэлектрическим элементом, на каждой из половин расположено по одному электроду, концы электропроводных упругих дуг выполнены в виде электрических контактов.

Это электродное устройство предназначено для снятия болевого синдрома при заболеваниях височно-нижнечелюстного сустава, т.е. является узкоспециализируемым.

Электродное устройство для электростимуляции нервно-мышечного аппарата, защищенное патентом Российской Федерации №2124344, МПК6 А61Н 39/00, А61В 5/05, публ. 1999 г., предназначенное для восстановительного лечения при травматических повреждениях в условиях нарушенной иннервации, содержит неподвижный электрод, выполненный в виде электропроводной пластины, и подвижный электрод. Подвижный электрод выполнен двухслойным, причем один слой изготовлен из эластичного электропроводного материала, а второй слой - из электроизоляционного эластичного материала и снабжен элементами крепления к ладони оператора. За счет крепления электродного устройства на руке оператора обеспечивается пальпаторный контроль эффективности электростимуляции. Недостаток такого электродного устройства - оно непригодно для использования с электронейроадаптивными стимуляторами из-за отсутствия фиксации расстояния между пассивным и активным электродами.

Известно электродное устройство, охраняемое пунктом 13 формулы изобретения по патенту Российской Федерации №2262957, МПК7 А61В 1/36, 1/04, публ. 2005 г. Это электродное устройство содержит разъем для подключения электронейроадаптивного стимулятора, токоподводящие проводники и электроды, а также эластичную подложку с закрепленными на ней контактными гнездами для подключения электродов, каждый контакт разъема для подключения электронейроадаптивного стимулятора токоподводящим проводником соединен с соответствующим ему контактным гнездом, а электроды и контактные гнезда для их подключения расположены на обратных сторонах эластичной подложки. Использование такого электродного устройства требует наличия на электронейроадаптивном стимуляторе разъема с количеством контактов, равном количеству электродов, что ограничивает возможности миниатюризации электронейроадаптивного стимулятора и адаптации электродного устройства к конфигурации участка тела, выбранного для электростимулирующего воздействия.

Из описания к патенту Российской Федерации на полезную модель №68903, МПК A61N 1/36 (2006.01), публ. 2007 г., известно электродное устройство, содержащее несколько электродов для электростимулирующего воздействия, каждый электрод размещен на электродном модуле, содержащем микроконтроллер, ключевой каскад с двухсекционной катушкой индуктивности, вход которого подключен к выходу микроконтроллера, и два электронных ключа, входы управления которых подключены к выходам микроконтроллера, сигнальный вход первого электронного ключа соединен с выходом ключевого каскада с двухсекционной катушкой индуктивности и через демпфирующий элемент - с сигнальным выходом микроконтроллера, сигнальный вход второго электронного ключа соединен с входом электродного модуля «корпус», выходы электродных ключей объединены и подключены к электроду, размещенному на электродном модуле, при этом электродные модули объединены в двухкоординатную матрицу и соседние модули соединены друг с другом разъемным соединением, включающим двухпроводный интерфейс передачи команд и информационных данных, шину эстафеты адресации и две шины питания. Это устройство принято в качестве прототипа. Недостаток описанного электродного устройства - при жестком разъемном соединении невозможна адаптация электродного устройства к криволинейной поверхности обрабатываемого участка тела (области плечевого, коленного, локтевого суставов и т.д.), при кабельном соединении существенно затруднена сборка электродных модулей в матрицу.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого электродного устройства, - сокращение времени сборки электродных модулей в двухкоординатную матрицу с обеспечением адаптации конфигурации электродного устройства к конфигурации участка тела, выбранного для электростимулирующего воздействия.

Указанный технический результат достигается тем, что в электродном устройстве, содержащем несколько электродов для электростимулирующего воздействия, каждый из которых размещен на электродном модуле, а электродные модули соединены в двухкоординатную матрицу, электродные модули соединены с помощью магнитных электросоединителей, каждый из которых содержит два кольцевых магнита с осевым намагничиванием, соприкасающиеся разноименными полюсами и имеющие ограничители перемещения и контакторы, соприкасающиеся с радиальными поверхностями кольцевых магнитов и контактирующие с соответствующими токоподводящими проводниками соединяемых электродных модулей. Кольцевые магниты, контакторы и ограничители перемещения могут иметь металлическое покрытие с низким электрическим сопротивлением. Ограничитель перемещения и контактор могут быть выполнены в виде П-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через осевое отверстие кольцевого магнита, а продольные части соединены с токоподводящим проводником. Ограничитель перемещения и контактор могут быть выполнены в виде Г-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через осевое отверстие кольцевого магнита, а продольная часть соединена с токоподводящим проводником. Контактор выполнен в виде металлической пластины с отверстием, а ограничитель перемещения - в виде электроизоляционного стержня, проходящего через отверстия всех кольцевых магнитов и контакторов одного электродного модуля. Кольцевые магниты магнитного электросоединителя соприкасаются цилиндрическими поверхностями. Кольцевые магниты соприкасаются радиальными поверхностями. Электродные модули снабжены ограничительными упорами, предотвращающими соприкосновение их граней при соединении в двухкоординатную матрицу. Ограничительные упоры размещены между кольцевыми магнитами одного электродного модуля. В основания ограничительных упоров вмонтированы магнитные элементы, удерживающие кольцевые магниты в нерабочем положении.

Магнитный электросоединитель, используемый в заявляемом электродном устройстве, является самостоятельным объектом защиты в качестве изобретения.

Из описания к патенту Российской Федерации №2157031, МПК 7 H01R 13/703, H01R 13/44, Н01Н 36/00, публ. 2000 г. известно электромеханическое соединительное устройство, которое имеет включающие магниты и соединяемые через переключающее устройство токоподводящие контакты с источником тока, а также размыкающее устройство, которое снабжено размыкающим магнитом и может соединяться с переключающим устройством, при этом включающие магниты могут переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе. Недостаток такого устройства - ограниченные функциональные возможности, так как оно не может обеспечить соединение токоподводящих контактов, размещенных на разделенных конструктивных элементах, например разъемное соединение.

Этим же недостатком обладает и известное из описания к патенту Российской Федерации №2153212, МПК 7 H01R 13/703, H01R 13/44, Н01Н 36/00, публ. 2000 г. электромеханическое соединительное устройство с переключающим устройством, соединяемым через токоподводящие контакты с источником тока и имеющим включающие электромагниты с кодированными магнитными деталями с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности, размещенным в корпусе в виде закрытого стандартного блока и выполненным с возможностью соединяться с имеющим размыкающие электромагниты с кодированными магнитными деталями с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности, и электрически соединяемым с потребителем размыкающим устройством, с помощью которого включающие электромагниты выполнены с возможностью переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом с возможностью установить контакт пар контактных элементов и тем самым электрическое соединение между переключающим устройством и размыкающим устройством, причем включающие электромагниты благодаря своей кодировке взаимодействуют с размещенными в размыкающем устройстве размыкающими магнитами с противоположно направленной кодировкой для реализации магнитных полей для процесса переключения, при этом корпус переключающего устройства на обращенной к размыкающему устройству стороне снабжен заземляющим кольцом, для подвода тока в переключающем и размыкающем устройствах предусмотрены размещенные сепаратно от включающих магнитов пары контактных элементов, которые на своих обращенных друг к другу торцевых сторонах во включенном состоянии прилегают друг к другу, а для контакта между контактными элементами и токоподводящими контактами на рабочих салазках предусмотрена соответственно проводящая электричество перемычка.

Кроме того, описанные электромеханические соединительные устройства конструктивно сложны.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - обеспечение возможности одномоментного соединения токоподводящих проводников с вариабельностью геометрии расположения соединяемых конструкций.

Указанный технический результат достигается тем, что в магнитном электросоединителе, содержащем два кольцевых магнита с осевым намагничиванием, соприкасающиеся в рабочем положении разноименными полюсами, кольцевые магниты принадлежат разным соединяемым модульным конструкциям, каждый кольцевой магнит имеет ограничитель перемещения, проходящий через отверстие кольцевого магнита, и контактор, соприкасающийся с радиальной поверхностью кольцевого магнита и контактирующий с соответствующим токоподводящим проводником модульной конструкции. Кольцевые магниты соприкасаются цилиндрическими поверхностями. Кольцевые магниты соприкасаются радиальными поверхностями. Кольцевые магниты, ограничители перемещения и контакторы имеют металлическое покрытие с низким электрическим сопротивлением. Ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде П-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через отверстие кольцевого магнита, а продольные части соединены с токоподводящим проводником. Ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде Г-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через отверстие кольцевого магнита, а продольная часть соединена с токоподводящим проводником. Контактор выполнен в виде металлической пластины с отверстием, а ограничитель перемещения - в виде электроизоляционного стержня, проходящего через отверстие кольцевого магнита и контактор.

Заявляемые технические решения соответствуют критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость», так как относятся к медицинской технике и отсутствует источник информации, из которого были бы известны отличительные признаки независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретения поясняются чертежами.

На фиг.1 изображена блочная схема заявляемого электродного устройства, на фиг.2 схематично показан принцип соединения электродных модулей при соприкосновении кольцевых магнитов цилиндрическими поверхностями, на фиг.3 схематично показан принцип соединения электродных модулей при соприкосновении кольцевых магнитов радиальными поверхностями и при наличии ограничительный упоров на краях торцов электродных модулей, на фиг.5 - принцип соединения электродных модулей при соприкосновении кольцевых магнитов цилиндрическими поверхностями с ограничителем перемещения в виде электроизоляционного стержня, на фиг.5 изображена возможная конструкция контактора, на фиг.6 показана электроизоляционная шайба, на фиг.7 схематично показан принцип соединения электродных модулей при соприкосновении кольцевых магнитов радиальными поверхностями при наличии упоров между магнитными электросоединителями, на фиг.8 - вид сбоку на ограничительные упоры, на фиг.9 - вид сбоку на кольцевые магниты, на фиг.10 и 11 условно показано соединение электродных модулей под углом, на фиг.12 схематично изображена конструкция заявляемого магнитного электросоединителя при соприкосновении кольцевых магнитов цилиндрическими поверхностями, на фиг.13 схематично изображена конструкция заявляемого магнитного электросоединителя при соприкосновении кольцевых магнитов радиальными поверхностями.

На фиг.1…13 цифрами и буквами обозначены:

1 - электродное устройство,

2 - электродные модули,

3 - соединительное устройство, включающее магнитные электросоединители,

4 - кольцевые магниты электродного модуля 2(00),

5 - кольцевые магниты электродного модуля 2(01),

6 - контактор,

7 - токоподводящие проводники,

8 - токоподводящие контакты,

9 - ограничительные упоры,

10 - ограничитель перемещения,

11 - электроизоляционная шайба,

12 - магнитный элемент для удержания кольцевого магнита,

ЭС - электронейроадаптивный стимулятор,

N - северный полюс кольцевого магнита,

S - южный полюс кольцевого магнита.

Заявляемое электродное устройство 1 (фиг.1) содержит несколько электродных модулей 2, на каждом из которых размещен электрод для электростимулирующего воздействия (на фиг.1 не показан). Соседние электродные модули 2 соединены соединительным устройством 3, включающим магнитные электросоединители, каждый из которых содержит два кольцевых магнита 4, 5 с осевым намагничиванием, в рабочем состоянии соприкасающиеся разноименными полюсами и имеющие контакторы 6, контактирующие с соответствующими токоподводящими проводниками 7 соединяемых электродных модулей 2, и ограничители перемещения 10 (фиг.2…4, 7). Кольцевые магниты 4, 5 могут соприкасаться либо цилиндрическими поверхностями (фиг.2, 4), либо радиальными поверхностями (фиг.3, 7). Во втором случае для предотвращения возможности соприкосновения торцов электродных модулей 2 и повреждения токоподводящих контактов 8 электродные модули снабжены ограничительными упорами 9. Фиксация положения кольцевых магнитов, например 4, относящихся к одному из соединяемых электродных модулей, например 2(00), осуществлена в примере на фиг.2 путем выполнения контактора 6 и ограничителя 10 в виде Г-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через отверстие кольцевого магнита 4 и ограничивает его свободу перемещения от электродного модуля 2(00), а продольная часть контактирует с радиальной плоскостью и ограничивает свободу перемещения вдоль электродного модуля 2(00), при этом соседние кольцевые магниты 4, размещенные между двумя Г-образными хомутами, ориентированы относительно друг друга одноименными полюсами и за счет сил отталкивания прижимаются к продольным частям Г-образных электропроводящих хомутов, чем обеспечивается надежный контакт кольцевого магнита 4 с токоподводящим проводником 7. В примере на фиг.3 фиксация положения кольцевых магнитов на электродном модуле осуществлена в виде выполнения контактора 6 и ограничителя перемещения 10 в виде П-образного электропроводящего хомута и дальнейших пояснений не требует. В примере на фиг.4 положение кольцевых магнитов 4 на электродном модуле 2(00) фиксируется следующим образом: каждый кольцевой магнит 4 устанавливается между двумя контакторами 6, каждый из которых представляет собой круглую или квадратную пластину (фиг.5) с осевым отверстием и лепестком, сваркой или пайкой скрепленным с контактной площадкой 8 токопроводящего проводника 7. Между соседними контакторами 6 устанавливается электроизолирующая шайба 11 (фиг.6). На фиг.7 показан пример с расположением ограничительных упоров 9 между каждой парой кольцевых магнитов 4, 5 и размещением в основании ограничительных упоров магнитных элементов 12 для удержания кольцевых магнитов в нерабочем положении. Кольцевые магниты 4, 5 и контакторы 6 имеют металлическое покрытие с низким электрическим сопротивлением, например позолоченное. На фиг.8, 9 показано соединение электродных модулей 2(00) и 2(01) при их размещении в одной плоскости, на фиг.10, 11 - при размещении электродных модулей 2(00), 2(01) под углом.

Заявляемое электродное устройство 1 характеризуется тем, что его конфигурация формируется из собираемых в двухкоординатную матрицу одинаковых электродных модулей 2, на каждом из которых имеется электрод для подачи электростимулирующего воздействия, что позволяет в процессе одного сеанса лечения приспосабливать конфигурацию электродного устройства 1 к конфигурации каждой из зон воздействия. Каждый электродный модуль 2 имеет свой номер в матрице. На фиг.1 номер электродного модуля 2 указан в скобках. Электродному модулю 2, подключенному через разъемное соединение 3 к электронейроадаптивному стимулятору ЭС (фиг.1), автоматически присваивается номер 00, далее для каждого электродного модуля 2, подключаемого по оси «+Х», номер увеличивается на единицу в младшем разряде (0,1; 0,2 и т.п.), подключаемого по оси «+Y» - увеличивается на единицу в старшем разряде (1,0; 2,0 и т.п.), при подключении по оси «-Х» номер уменьшается на единицу в младшем разряде (1,-1; 1,-2 и т.п.), при подключении по оси «-Y» номер уменьшается на единицу в старшем разряде (-1,0;-2,0 и т.п.).

При такой конструкции электродного устройства 1 желательно выполнение, в первую очередь, двух условий: 1 - соединение соседних модулей должно обеспечивать возможность охвата электродным устройством криволинейных поверхностей (плечевой, локтевой, коленный суставы), 2 - соединение соседних электродных модулей при сборке электродных модулей в матрицу должно быть упрощено до одного действия. С малогабаритными электродными модулями (например, 30×30 мм) выполнение этих условий с использованием механических соединительных устройств, таких как разъемы розетка-вилка, практически невозможно. При жестком соединении невыполнимо первое условие, при кабельном соединении существенно затруднена сборка электродных модулей в матрицу. Заявленная конструкция магнитного электросоединителя обеспечивает выполнение обоих условий.

Принцип действия заявляемого магнитного электросоединителя поясняется на фиг.12, 13. При сближении кольцевых магнитов 4 и 5 с осевым намагничиванием сторонами с разноименными полюсами по цилиндрической поверхности (фиг.12) на каждый из них будут действовать две силы магнитного взаимодействия: Fx4, Fx5, притягивающие кольцевые магниты 4, 5 друг к другу, и Fy4, Fy5, отталкивающие соседние кольцевые магниты 4 (5) и придавливающие их к контакторам 6. При соприкосновении кольцевых магнитов 4, 5 радиальными поверхностями (фиг.13) силы Fx4, Fx5 направлены на совмещение осей намагничивания и прижимают кольцевые магниты 4, 5 к контакторам 6, а силы Fy4, Fy5 прижимают кольцевые магниты 4, 5 друг к другу. Таким образом, и в первом, и во втором случаях обеспечивается надежный подвижный контакт между токоподводящими проводами 7 электродных модулей 2(00), 2(01). При многоконтактном соединении отпадает необходимость в точном выравнивании всех контактов или их подпружинивании, так как силами Fx4, Fx5, Fy4, Fy5 выбираются все технологические люфты.

В заявленном электродном устройстве могут использоваться постоянные кольцевые магниты неодим-железо-бор (NdFeB) №30... №50 с диаметром 5...7 мм, толщиной 1...4 мм и осевым отверстием 1,5... 3,0 мм с золотым покрытием. Сила магнитов для №50 - Remanence Br (T) - 1.47, Br (kGs) - 14.7, Coercivity bHc (kA/m) - 1100, bHc (kOe) - 14.

1. Электродное устройство, содержащее несколько электродов для электростимулирующего воздействия, каждый из которых размещен на электродном модуле, а электродные модули соединены в двухкоординатную матрицу, отличающееся тем, что электродные модули соединены с помощью магнитных электросоединителей, каждый из которых содержит два кольцевых магнита с осевым намагничиванием, соприкасающиеся разноименными полюсами и имеющие ограничители перемещения и контакторы, соприкасающиеся с радиальными поверхностями кольцевых магнитов и контактирующие с соответствующими токоподводящими проводниками соединяемых электродных модулей.

2. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые магниты, контакторы и ограничители перемещения имеют металлическое покрытие с низким электрическим сопротивлением.

3. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде П-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через осевое отверстие кольцевого магнита, а продольные части соединены с токоподводящим контактом.

4. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде Г-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через осевое отверстие кольцевого магнита, а продольные части соединена с токоподводящим контактом.

5. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что контактор выполнен в виде металлической пластины с отверстием, ограничитель перемещения в виде электроизоляционного стержня, проходящего через отверстия кольцевых магнитов и контакторов одного электродного модуля.

6. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые магниты соприкасаются цилиндрическими поверхностями.

7. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые магниты соприкасаются радиальными поверхностями.

8. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что электродные модули снабжены ограничительными упорами, предотвращающими соприкосновение их граней при соединении в двухкоординатную матрицу.

9. Электродное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительные упоры размещены между кольцевыми магнитами одного электродного модуля.

10. Электродное устройство по п.9, отличающееся тем, что в основания ограничительных упоров вмонтированы магнитные элементы, удерживающие кольцевые магниты в нерабочем положении.

11. Магнитный электросоединитель, содержащий два кольцевых магнита с осевым намагничиванием, соприкасающиеся в рабочем положении разноименными полюсами, отличающийся тем, кольцевые магниты принадлежат разным соединяемым модульным конструкциям, каждый кольцевой магнит имеет ограничитель перемещения, проходящий через отверстие кольцевого магнита, и контактор, соприкасающийся с радиальной поверхностью кольцевого магнита и контактирующий с соответствующим токоподводящим проводником модульной конструкции.

12. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что кольцевые магниты соприкасаются цилиндрическими поверхностями.

13. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что кольцевые магниты соприкасаются радиальными поверхностями.

14. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что кольцевые магниты, ограничители перемещения и контакторы имеют металлическое покрытие с низким электрическим сопротивлением.

15. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде П-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через отверстие кольцевого магнита, а продольные части соединены с токоподводящим проводником.

16. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что ограничитель перемещения и контактор выполнены в виде Г-образного электропроводящего хомута, поперечная часть которого проходит через отверстие кольцевого магнита, а продольная часть соединена с токоподводящим проводником.

17. Магнитный электросоединитель по п.11, отличающийся тем, что контактор выполнен в виде металлической пластины с отверстием, ограничитель перемещения в виде электроизоляционного стержня, проходящего через отверстие кольцевого магнита и контактор.