Исследование и проектирование многоэлементных полеформирующих систем магнитотерапевтических аппаратов

• Автор: Каплан, Михаил Борисович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ПОСТРОЕНИЯ ПОЛЕФОРМИРУЮЩИХ СИСТЕМ
1Л Исследование особенностей полеформирующих систем
1.2 Характеристики пространственного распределения магнитного поля
1.3 Обоснование метода расчета магнитного поля полеформирующей системы магнитотерапевтического аппарата
1.4 Пути и программные средства расчета и представления магнитных полей
1.5 Выводы
2 ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОВОКУПНОСТИ ИНДУКТОРОВ (ПРЯМАЯ ЗАДАЧА)
2.1 Обобщенная модель магнитного поля комплекса индукторов
2.2 Модель на базе скалярного магнитного потенциала
2.3 Модель магнитного поля на базе разностных аппроксимаций уравнения Лапласа
2.4 Выбор рациональных параметров полеформирующей системы магнитотерапевтического аппарата, формирующей бегущее магнитное поле
2.5 Выводы
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛЕФОРМИРУЮЩИХ СИСТЕМ ПО ЗАДАННЫМ ПАРАМЕТРАМ ПОЛЯ (ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА)
3.1 Постановка обратной задачи при формировании магнитного поля
3.2 Аналитическое решение обратной задачи формирования магнитного поля
3.3 Характерные признаки задач проектирования полеформирующих систем по заданной конфигурации магнитного поля
3.4 Расчет и анализ параметров комплекса индукторов в случае осесимметричного магнитного поля
3.5 Выбор рациональных значений параметров полеформирующей
системы по заданному градиенту магнитной индукции
3.6 Выводы
4 АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА И ВИЗУАЛИЗАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЛ
4.1 Создание и анализ алгоритма расчета магнитного поля системы
индукторов
4.2 Особенности графического представления исходных данных и
результатов расчета магнитного поля
4.3 Анализ экспериментальных данных
4.4 Анализ погрешности формирования магнитного поля
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Актуальность темы. Развитие науки привело к использованию в медицине новых технических средств и способов диагностики, профилактики и лечения. Одним из эффективных физиотерапевтических методов, в основе которого лежит действие на организм низкочастотного переменного или постоянного магнитного поля, является магнитотерапия.
Магнитотерапия представляет собой перспективное средство неинвазивного лечения заболеваний различного рода, в том числе хронических заболеваний сердечно-сосудистой системы. Значимость магнитотерапии, а также рекомендации по выбору параметров магнитного поля (МП) представлены в работах Холодова Ю.А., Демецкого А.М., Чернова В.Н., Гаркави JI.X, рекомендациях ВОЗ [1]-[П]. Устройства, посредством которых осуществляется терапевтическое воздействие искусственным магнитным полем на пациента, относят к классу аппаратов и систем медицинского назначения.
Эффективность лечения зависит от множества факторов, важнейшими из которых являются такие характеристики воздействующего МП, как величина индукции и закон ее изменения в пространстве пациента и во времени. Пространственное и временное распределение МП неразрывно связано с параметрами полеформирующей системы (ПФС) магнитотерапевтического аппарата (МТА). Результаты достоверного расчета и моделирования МП являются основой для выбора оптимизированных параметров ПФС. Методы расчета и теоретического исследования МП представлены в работах Тамма И.Е., Ландау Л.Д., Говоркова В.А., Самарского A.A., Саркисяна Л.А.[12]-[19]
Ведущими разработчиками магнитотерапевтической техники являются АО ВНИИМП, НИИ радиостроения, МГТУ им. Баумана, ООО НПФ «РРТИ-Интерком», Касимовский приборный завод. Современные магнитотерапевтические комплексы (МТК) типа «Аврора», «Мультимаг», разработанные представителями рязанской школы под руководством Прошина Е.М., Беркутова А.М., обладают многоэлементными ПФС. Для магнитотерапии
- сложность адаптации используемых в программах набора входных данных к реальным параметрам конкретной задачи, в частности при расчете МП ПФС МТА.
Среди наиболее распространенных программных продуктов следует упомянуть программу МШ/ПС [57] и программный комплекс ЕЬСиТ [58]. Недостатком пакета программ М1ЛЛЧС, кроме указанных ранее, является необходимость управления работой программ с помощью командной строки. Для программного комплекса ЕЬСиТ стоит отметить, высокую степень отдаленности от практического использования для расчета МП ПФС МТА, что связано с задания исходных данных расчета: необходимость наличия отдельных алгоритмов и программных средств позволяющих произвести переход от характеристик элементов ПФС к граничным условиям.
В [21], [22], [59] предлагается методика расчета МП магнитоскана в плоскопараллельном поле базирующаяся на методе сеток. Трудности ее практической реализации связаны с отсутствием метода задания исходных данных в виде значений параметров, характеризующих конкретные полеформирующие элементы, в результате расчет МП ведется в относительных единицах. Кроме того для предлагаемой методике характерна ограниченность при задании местоположения излучателей.
В результате анализа программных продуктов сделаын следующие выводы:
1. В настоящее время отсутствуют программы и алгоритмы, ориентированные на практический расчет и моделирование магнитных полей трехмерной конфигурации многоэлементных ПФС МТА.
2. Процесс поиска ПФС с заданными параметрами может быть представлен в виде решения задачи анализа (прямая задача) или в виде решения задачи синтеза (обратная задача).
3. Современные средства моделирования ПФС должны предоставлять возможность ввода достоверной информации об исследуемом объекте, без упрощений и сложных предварительных преобразований.