Устройство для ультразвуковойхирургии

О П И С А Н И Е, 850068ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет А 61 В 17/32 Вкударетванный квинтет СССР ао делам нэабретеннй н атнритнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИРУРГИИ 1Изобретение относится к медицинской техютке, а именно к ультразвуковым хирургическим . УстройствамИзвестно устройство для ультразвуковой. хирургии, содержащее последовательно соединен ные генератор ультразвуковой частоты с преоб. разователем электрических колебаний в механические, рабочий инструмент с датчиком колебаний инструмента, схему обратной связи и схему стабилизации амплитуды инструмента Щ.Однако применение известного устройства из-за поперечных вибраций рабочего инструмен. та, возникающих нэ - за отсутствия средств, обеспечивающих работу устройства только на рабочей частоте его, снижает надежность в про. цессе длительных операций.Цель изобретения - уменьшение травматич. ности.Указанная цель достигается тем, что в уст. ройстве для ультразвуковой хирургии, содержащем последовательно соединенные генератор ультразвуковой частоты с преобразователем электрических колебаний в механические, рабочий инструмент с датчиком колебаний ин 2струмента, схему обратной связи и схему ста..билизации ампаиуды инструмента, схема об.ратной связи и схема стабилизации амплитуды инструмента выполнены в виде последовательно соединенных схем вьщеления напряжения об.ратной связи трансформатора, фазовращателя, полосового усилителя, регулируемого ограничителя и усилителя напряжения, причем вход схемы выделения напряжения обратной связи соединен с выходом датчика колебаний инструмент та, а выход усилителя напряжения соединен совходом генератора ультразвуковой частоты. При этом преобразователь электрических. колебаний в механические и датчик колебанийинструмента, выполнены в виде единого пьезопреобразователя,При этом в него введен индикатор резонжса, выполненный в виде светодиода, соединен.ного с датчиком колебаний инструмента.На фиг. 1 изображена структурная схемаустройства для ультразвуковой хирургии; нфиг, 2 - электрическая принципиальная схемаустройства для ультразвуковой хирургии.3Устройство содержит источник 1 питания,последовательно соединенные генератор 2 ультразвуковой частоты с преобразователем электрических колебаний в механические, рабочий ин;струмеит 3 с датчиком 4 колебаний инструмен 5та, причем преобразователь электрических колебаний в механические и датчик 4 колебанийинструмента выполнены в виде единого пьезопреобразователя, схему обратной связи и схемустабилизации амплитуды инструмента, выполненные в виде последовательно соединенныхсхем 5 выделения напряжения обратной связитрансформатора 6, фаэовращателя 7, полосовогоусилителя 8, регулируемого ограничителя 9,усилителя 10 напряжения и индикатор 11 резонанса, выполненный в виде светодиода, соединенного с датчиком 4 колебаний инструмента,При этом вход схемы 5 выделения напряженияобратной связи соединен с выходом датчика 4колебаний инструмента, а выход усилителя 10 2 онапряжения соединен со входом генератора 2ультразвуковой частоты, При этом источник 1питания представляет собой выпрямитель состабилизатором выпрямленного напряжения исоединен с генератором 2, полосовым усилите.лем 8, ограничителем 9 и усилителем 10. Гене.ратор 2 состоит из транзистора Т 1 и соединенчерез выходной согласующий трансформаторТрсо схемой 5 выделения. напряжения обратной связи и датчиком 4 колебаний инструмен.та, выполненным в виде пьеэопреобразователя.Рабочий инструмент 3 представляет собой механический резонатор, выполненный в виде концентратора ультразвуковых колебаний с режущимустройством на его конце, причем концентратор жестко соединен с датчиком 4 колебаний,который в то же время является возбудителеммеханических колебаний. Схема 5 выделениянапряжения обратной связи содержит конденсатор С,1 и два переменных резистора В 4 и В 4 ОЬкоторые вместе со статической емкостью С 1пьезопреобразователя образуют мост, Если выполнено условие - .= - , то напряжениеС ВСдВобратной связи, возникающее между концамирезисторов В 1 и В, зависит только от динами.ческого сопротивления пьезопреобразователя.Усилитель 10, включенный в цель обратнойсвязи, обеспечивает режим самовозбуждениягенератора 2,Трансформатора 6, первичная обмотка которого соединена с выходом схемы 5 выделениянапряжения обратной связи, выполняет функ.ции согласования, вторичная обмотка его соеди.непа со входом фазовращателя 7, которыйсостоит из двух конденсаторов, двух резисторов 55-и потенциометра. Подбором значений емкостейконденсаторов и сопротивлений резисторов: обеспечивают в узком диапазоне рабочих частотна выходе фаэовращателя сдвиг фаз около 4(+ ). С помощью потенциометра осуществляется плавная регулировка фазы от - ф,) до -( -с /+ 4 - ). Регулировка фазы позволяет обеспечить работу инструмента 3 с пьезопреобразователем точно на его резонансной частоте.Полосовой усилитель 8 состоит из транзисто. ра, работающего в режиме усиления с одним или несколькими настроенными контурами в выходной цепи. Контура настроены со сдвигом по резонансной частоте таким образом, что необходимое для самовозбуждения генератора 2 усиление получают только в рабочей полосе частот. Регулируемый ограничитель 9 напряжения обратной связи содержит диод 01, три резистора В 3, ВЧ, В 5 и потенциометр Вб, обеспечи. вающий постоянство напряжения обратной связи, подводимого к транзистору Т 1 генератора 2, что, в свою очередь, стабилизируют переменную составляющую тока транзистора Т 1 и, следова. тельно, амплитуду механических колебаний ин. струмента 3. Для этого необходимо, чтобы напряжение обратной связи с выхода полосового усилителя 8 было всегда больше напряжения на входе усилителя 10, необходимого для получения заданной величины переменной составляющей выходного тока транзистора Т 1,Это условие обес.- печивают соответствующим выбором коэффициента усиления полосового усилителя 8.С помощью потенциометра В 6,создающего запирающее на пряжение в цепи диода О 1, регулируют величинуограниченного напряжения обратной связи, а,следовательно, и амплитуду колебаний инструмента З,которая пропорциональна переменной составляющей выходного тока транзистора Т 1, Индикатор 11 резонанса выполнен в виде светодиода 02, подключенного параллельно преобразователю, При постоянном значении выходного тока транзистора Т 1 генератора 2 напряжение на инструменте 3, колеблющемся на собственной резонансной частоте, минимально. Таким образом, по минимальному свечению светодиода 02 опре. деляют точку резонанса.Устройство для ультразвуковой хирургии работает следующим образом.Выпрямленное напряжение от источника 1 питания подается на генератор 2, в режиме ,самовозбуждения которого на резонансной (или очень близкой к резонансной) частоте, возникает напряжение на зажимах пьезолреобра. зователя инструмента 3 и схемы 5 выделения напряжения обратной связи, Протекающий через. пьеэопреобразователь инструмента 3 ток содер.ре вную составляющую 1 СИ = 1 ОИ ЮСИ где ОВ - напряжение на пьезоэлементе; Г статическая емкость пьезоэлемента и активную составляющую=- Ф, где В - динамическое сопротивление пьезоэлемента, которое при рабо. те инструмента 3 точно на резонансной частоте5 85006 является чисто активным (величикой сопротивления резистора 82 ввиду ее малости можно пренебречь), Ток 1, проходящий через пьезопре. образователь, равный сумме токов 1 и 1 СК создает на концах резистора 82 падение напря. женияОВэ= 8=( у +се) 8Через конденсатор С 1 (пренебрегая величиной 81) протекает токс ОиЭтот ток реактивный и создает на зажимах резистора 81 падение напряжения 1 сп 82 - 1 Ь 8"й 2-И ИВ - динамическое сопротивлениесп - 1 ооРегулируя сойротивлекия резисторов 81 ижекного пьезоэлемента,82, получают равенство20 ППри появлении и дальнеищем увеличен82: 84 грузкк инструмент 3 возрастает величитогда напряжение обратной связи но ток генератора 2 почти не изменяетсся постоянной и амплитуда механическибакин икструмента, а напряжекие на инЭто напряжение подают на первичную обмотку 25те возрастает и с ним возрастает мощнотрансформатора6, со вторичной, обмотки кото- потре ляемая последним, Рабочий режимрого напряжение подают на вход Фазовращателя 7. Фаза напряжения обратной связи, снимаемогорегулировках мощности работу ультразвс потенциометра фазовращателя 7, регулируемая винструмента 3 на резонансной частоте. Упределах (+ - ), позволяет установить частоту4О ленная ка определенном уровне амплитуколебаний, точно совпадающую с резонансной лебаний инструмента стабильна во времчастотой инстоумекта 3, при этом динамическое при нагруженин последнего на биологичвходное сопротивление пьеэопреобразователяткань уменьшается не более,чем на 20%чисто активное и минимально. Коэффно ни ально. Коэффициент сравнению с режимом колебаний без натрансформации трансформатора Т 1 генерато З Аппарат обеспечивает получение амплитур од ирают таким, чтобы при минимальном лебаний инструмектз до 50 мкм при поа 2 подби ают таким чтобывходном сопротивлении пьезопреобразователя мой электрической мощности 6 Вт,режим транзистора Т 1 был глубоко недонапряжекным. Подаваемое на вход полосовогоусилителя 8 с фазовращателя 7 напряжение 4 ообратной связи усиливается только в узкойполосе рабочих частот благодаря полосовомуфильтру и по свОей величине намного превы.шает значение, необходимое для самовозбуждения генератора 2. С выхода полосового уси.лителя 8 усиленное напряжение подводят к регулируемому ограничителю 9, который ограничивает амплитуду напряжения на различных уровнях, определяющих амплитуду колебаний инструмекта 3 с помощью потенциометра ВВ. чп Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство применено при проведении 21 опрации (дзкриоцисторнностомии, по поводу отслоек сетчатки), Оно обеспечивает сокращение продолхопельности операций в 2.3.раза при одновременном повышении их качества и снижении трзвматичности, что ускоряет заживление ка 2-3 дня, кроме того, повышена на. дежность инструмента в процессе длительных операций,1 С 1Напряжение обратной связи, снимаемое с кокцов резисторов В и 82, равно разности паде;кий напряжений на ких 8 6струмента 3 и малые потери мощнос:к, а еле.довательно, и малый нагрев инструмента 3 вотсутствии кагрузки, Действительно, при глубо.ко недонапряженном режиме генератора 2 онприближается по своей нагрузочкой характеристике к генератору тока - сила тока его почтине зависит от сопротивления нагрузки. Ненагруженный инструмент 3 обладает малым входнымсопротивлением (активным прн работе на резонансной частоте) н выделяемая в нем мощностьравна Э КоР =где 1 - амплитуда переменной составляющейтока генератора 2 (здесь пренебрегается значение тока, протекающего через емкости С 1 и С 11 и компенсирующую индуктивность 1.);некагру.ии на.я, остаетх конеструмен.сть,устрой.сех укового становда ко еки, и ескуюпогрузки.ды ко- дводи Таким образом, амплитуда напряжения обратной связи остается постоянной в широких пределах колебаний тока, проходящего через пьезопреобразователь, что обеспечивает устойчива. вость режима и малую зависимость амплитуды колебаний инструмента 3 от нагрузки. Глубоко недонапряжеккый режим генератора 2 обеспечи. вает широкии диапазон рабочей нагрузки ик 1. Устройство для ультразвуковой хирургии,содержащее последовательно соединенные генератор ультразвуковой частоты с преобразовз. у телем электрических колебаний в механические,рабочий инструмент с датчиком колебаний нн.струментз, схему обратной связи и схему стабилизации амплитуды инструмента, о т л и ч з ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения травИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Юф 578065,кл. А 61 В 17/32, 1975. 7 850068 8матичности, в нем схема обратной связи н схема колебаний в механические и датчик колебанийстабилизации амплитуды инструмента вьщолне- инструмента выполнены в виде единого пьезоны в виде последовательно соединенных схемы преобразователя.выделения напряжения обратной связи, трансформатора, фазовращателя, полосового усилите, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е.мя, регулируемого ограничителя и усилителя е с я тем, что в него введен индикатор резонапряжения, причем вход схемы выделения на панса, выполненный в виде светодиода, соедипряжения обратной связи соединен с выходом пенного с датчиком колебаний инструмента.датчика колебаний инструмента, а ыход усили.геля напряжения соединен со входом генератораультразвуковой частоты,2. Устройство пои. 1, отлича ющее с я тем, что преобразователь электрических,850068эегтПНП "Патент", г,Ужгород, уп,Проектная, 4 фи ВНИИПИ Закаэ 637 Ц 2 Тираж 687 Подписное