一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种强磁场装置，特别涉及一种治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置。主要解决现有疾病治疗用磁场装置的磁感应强度较低、强磁场装置体积过大不利于医疗设备应用、磁场分布状态单一难以满足具体医疗需求等技术问题。本发明专利技术强磁场装置包括磁场发生单元、控制箱、治疗架等部分。磁场发生单元通过数据线连接控制箱，磁场发生单元设置于治疗架上方或一侧，磁场发生单元由超导线圈、超导线圈和永磁体组合或超导线圈和电磁线圈组合构成，组成圆形、块状或环状，用于产生预定方式和强度分布的磁场；所述控制箱包括磁场控制器、数据存储器、中央处理器及显示面板；磁场控制器用于控制产生的磁感应强度和方向；数据存储器用于存储患者信息、采集的磁场环境数据；中央处理器用于对上述数据进行处理，显示面板用于显示磁场传感器测量的磁感应强度参数。

【技术实现步骤摘要】
一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置
本专利技术涉及一种强磁场装置，特别涉及一种治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置。
技术介绍
骨骼代谢疾病是由于多因素引起正常骨骼代谢的生化和细胞状态改变，导致骨骼正常代谢失衡的骨骼疾病。骨代谢相关疾病包括废用性、绝经、脊髓损伤、老龄化和药物等导致的骨质疏松症、以及骨质增生、骨折、椎骨压缩性骨折、股骨头坏死、骨不连、增生性骨关节病、骨痛等。骨代谢疾病和心血管疾病、糖尿病等慢性疾病已成为威胁中老年人群健康的重要疾病。例如，最常见和多发的骨质疏松症，该症状是以骨量减少，骨组织的微观结构显著退化为特征的骨骼疾病。骨质疏松症可能由老龄化、女性绝经、高钠饮食、钙和维生素D缺乏，以及药物等多种原因导致。骨质疏松症致使骨骼强度下降，继而引起骨折风险增加、椎骨压缩性骨折、股骨头坏死、高血钙、结石和血管硬化等症状。此外，长期肌骨废用也会引起严重的骨质流失，如航天员长期空间飞行中的失重环境、地面长期卧床人群等都伴随着骨质流失的发生。国内外目前主流的骨质疏松症治疗理论是以增加钙吸收、维生素D、调节激素水平、促进骨形成和抑制骨吸收等方式，通过多种原理的药物治疗对骨骼代谢进行干预，而物理治疗等非侵入式的治疗方式则相对缺乏。骨代谢的平衡主要是由骨组织细胞彼此间相互通讯、相互作用来发挥作用的。人体骨组织细胞主要包括骨细胞（Osteocyte）、成骨细胞（Osteoblast，OB）和破骨细胞（Osteoclast，OC）等。其中破骨细胞来源于骨髓单核巨噬细胞系，在骨的重建起始阶段分化成熟后发挥骨吸收功能；成骨细胞来源于骨间充质干细胞，在骨重建过程中的新骨形成环节发挥矿化作用的效应细胞；骨细胞是力学敏感细胞，感受外界力学的刺激，调节骨代谢平衡。“磁性”是自然界存在的由元素构成的物质均具有的最基本的物理属性之一。地球，为地球生命提供了天然的磁场环境；同时人类还专利技术和制造了多种形式的人工磁场：包括，强稳恒磁场、脉冲磁场、交变磁场等。多种形式的强磁场用于骨骼系统的研究已有报道：脉冲电磁场作为磁场的一种类型，其在20世纪70年代就已经应用临床物理治疗多种疾病，并且其安全性也已经通过美国FDA认证。脉冲电磁场能够加快骨不连患者的骨折愈合也已经被科学研究证实。西北工业大学于2016年发表在“电磁生物学及医学（ElectromagneticBiologyandMedicine）”专业期刊的研究表明亚磁场（500nT）和16T的强磁场对于骨代谢的平衡有重要的调控作用，其中亚磁环境可以促进破骨细胞分化，而强磁场可以通过促进成骨细胞的增殖、分化和矿化能力；以及抑制破骨细胞的增殖、形成和破骨能力。因此专利技术人认为强磁场可以通过调节成骨和破骨细胞的活动调节促进骨代谢平衡。东京大学在2002年和2008年分别发表在“骨与矿物质研究杂志（JournalofBoneandMineralResearch）”和“生物电磁学（Bioelectromagnetics）”杂志上的文章指出8T的强磁场曝磁能够促进成骨细胞按磁场方向排列，并且能够刺激骨形成、促进新形成骨的排布方向与磁场方向平行。迄今，世界各国研究显示，没有证据表明强磁场环境对人体有明显和长期的伤害，世界卫生组织（WHO）在2006年公布的“静场标准（StaticField，Criteria2006）”指出，8T强稳恒磁场短期暴露，对人体是安全的。公认磁场疗法属于目前已知非电离辐射和场类疗法中唯一可以均匀穿透人体且损伤最小的物理治疗方式。但由于强磁场制备成本和磁医学研究缺少等原因，目前磁场医疗设备应用在医疗实践中，除磁共振成像（MRI）使用超过1T的强磁场外，其他方式的磁治疗设备，包括磁针、磁穴位治疗、经颅磁刺激技术等应用磁感应强度一般均在1T以下，其中经颅磁刺激技术利用毫特级脉冲磁场作用于中枢神经系统，改变皮层神经细胞的膜电位，影响脑内代谢和神经电活动，从而达到治疗相关疾病的效果。强磁场设备中仅磁共振设备能够通过强磁场获取医学影像，其他的强磁场设备并未在临床疾病治疗中应用。此外，基于磁场的物理治疗方式存在一定的阈值，低剂量磁场曝磁无法在治疗中取得预期的效果，而近年来强磁场材料和制造技术的发展给磁场在临床疾病的治疗提供了解决方案和可行性，但是怎样缩小形成强磁场装置的体积使之能用于医疗设备、如何形成曝磁区域稳恒磁场、梯度或脉冲磁场是目前技术中遇到的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，主要解决现有装置存在的磁感应强度较低、怎样缩小形成强磁场装置的体积使之能用于医疗设备、如何形成曝磁区域稳恒磁场、梯度或脉冲磁场的技术问题。本专利技术装置其治疗范围包括：废用性、绝经后、脊髓损伤、老龄化和药物等导致的骨质疏松症、以及骨质增生、骨折、椎骨压缩性骨折、股骨头坏死、骨不连、增生性骨关节病、骨痛等。该方法和装置可以调整人体骨骼系统成骨细胞、破骨细胞的功能；或进行局部曝磁，调节局部部位组织骨代谢过程，促进成骨作用、抑制破骨作用，最终实现骨相关疾病的治疗。本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，包括磁场发生单元，磁场发生单元通过数据线连接控制箱，磁场发生单元设置治疗架上方或一侧。磁场发生单元由超导线圈、超导线圈和永磁体组合或超导线圈和电磁线圈组合构成，组成圆形、块状或环状，磁场发生单元产生的磁场源为在曝磁空间内均匀分布的稳恒磁场、在曝磁空间内呈一定梯度的梯度磁场、强度和频率可调的脉冲磁场、磁场方向可调可控的交变磁场。超导线圈所用的材料包括第一代铋系或第二代钇系高温超导材料，以及其他高温和低温超导材料；优选第一代铋系高温超导材料或第二代钇系高温超导材料，进一步优选第二代钇系高温超导材料。超导线圈采用宽度为2-20mm超导线材或带材，由平行排列线圈的缠绕而成，每个线圈绕制匝数相同，形成人体目标曝磁区域均匀分布的稳恒磁场；或通过分别控制线圈内通过的电流大小及方式形成梯度或脉冲磁场。线圈电流范围为0-500A，优选范围为250-500A。利用该高温超导材料可产生的磁感应强度范围为1-50T，优选范围为3-50T，进一步优选为3-16T。磁感应强度通过控制线圈内的电流大小和方向控制。所述控制箱包括磁场控制器、数据存储器、中央处理器及显示面板；磁场控制器根据磁场发生单元的不同分别为静磁场控制器、脉冲磁场控制器、梯度磁场控制器，用于控制产生的磁感应强度和方向；数据存储器用于存储患者信息、采集的磁场环境数据；中央处理器用于对上述数据进行处理，显示面板用于显示磁场传感器测量的磁感应强度参数。当用于人体腰椎以下肢体治疗时，所述治疗架为一带有直线滑轨的床体，床体表面嵌有数据采集单元，数据采集单元通过数据线与控制箱连接，数据采集单元由磁场传感器构成，磁场发生单元为圆形超导线圈或超导线圈与永磁体、电磁线圈的组合构成，位于床体上方，固定于用于驱动磁场发生单元沿床体移动的直线驱动部件上。当用于仰卧局部位置治疗时，磁场发生单元为圆形件或块状，磁场发生单元为单个或多个，由超导线圈或超导线圈与其他磁体组合构成，通过转动臂固定在可移动支架上，并可沿可移动支架上下移动，磁场发生单元也可先固定在旋转头上，然后旋转头固定在转动臂上，所述治疗架为床体，床体表面嵌有数据采集单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是包括磁场发生单元，磁场发生单元通过数据线连接控制箱，磁场发生单元设置治疗架上方或一侧，磁场发生单元由超导线圈、超导线圈和永磁体组合或超导线圈和电磁线圈组合构成，组成圆形、块状或环状，用于产生预定方式和强度分布的磁场；所述控制箱包括磁场控制器、数据存储器、中央处理器及显示面板；磁场控制器根据磁场发生单元的不同分别为静磁场控制器、脉冲磁场控制器、梯度磁场控制器，用于控制产生的磁感应强度和方向；数据存储器用于存储患者信息、采集的磁场环境数据；中央处理器用于对上述数据进行处理，显示面板用于显示磁场传感器测量的磁感应强度参数。

【技术特征摘要】
1.一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是包括磁场发生单元，磁场发生单元通过数据线连接控制箱，磁场发生单元设置治疗架上方或一侧，磁场发生单元由超导线圈、超导线圈和永磁体组合或超导线圈和电磁线圈组合构成，组成圆形、块状或环状，用于产生预定方式和强度分布的磁场；所述控制箱包括磁场控制器、数据存储器、中央处理器及显示面板；磁场控制器根据磁场发生单元的不同分别为静磁场控制器、脉冲磁场控制器、梯度磁场控制器，用于控制产生的磁感应强度和方向；数据存储器用于存储患者信息、采集的磁场环境数据；中央处理器用于对上述数据进行处理，显示面板用于显示磁场传感器测量的磁感应强度参数。2.根据权利要求1所述的一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是磁场发生单元产生的磁场源为在曝磁空间内均匀分布的稳恒磁场、在曝磁空间内呈一定梯度的梯度磁场、强度和频率可调的脉冲磁场、磁场方向可调可控的交变磁场。3.根据权利要求1所述的一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是所述的超导线圈由第一代铋系高温超导材料或第二代钇系高温超导材料绕制而成，超导材料采用线材或带材，带材的宽度范围为2-20mm，线圈电流范围为0-500A，磁感应强度范围为1-50T。4.根据权利要求3所述的一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是所述的线圈电流范围为250-500A。5.根据权利要求3所述的一种用于治疗骨代谢相关疾病的强磁场装置，其特征是所述的磁感应强度范围为3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：商澎，薛华实，于泺，
申请(专利权)人：上海磁实健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31