DE3217234A1

DE3217234A1 - Verfahren und vorrichtung zur sehr genauen bestimmung der lage eines gegenstandes innerhalb biologischen gewebes

Info

Publication number: DE3217234A1
Application number: DE19823217234
Authority: DE
Inventors: Robert Gordon Watertown Mass. Bresler; William Carlisle Mass. McCormick
Original assignee: McCormick Laboratories Inc
Current assignee: McCormick Laboratories Inc
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2102127A; FR2505167B1; FR2505167A1; GB2102127B

Description

11257 Sch/Ri

McCORMICK LABORATORIES, INC. Acton, Massachusetts, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur sehr genauen Bestimmung der Lage eines Gegenstandes innerhalb biologischen Gewebes

Es muß sichergestellt werden, daß die Atemwege bestimmter Patienten, etwa derjenigen im Operationsraum oder auf einer Intensivstation, immer offen gehalten werden. Dies machte man bisher mit Hilfe eines Endotrachealtubus, der durch Mund oder Nase des Patienten eingeführt wurde und durch die Kehle des Patienten hindurch und in dessen Luftröhre hineinreichte. Dann kann durch den Tubus Luft in die und aus der Lunge des Patienten gelangen.

Der Hauptnachteil dieses bekannten Tubus besteht darin, daß das im Patienten steckende Ende des Tubus bis in eine relativ spezielle Lage eingeführt und dort gehalten werden muß, die etwa in der Mitte der Luftröhre liegt. Dies muß so sein, weil bei einem zu weiten Einführen des Tubus in die Luftröhre das vordere Tubusende in den Bronchialast einer Lunge hineinreichen kann und die andere Lunge damit keine Luft erhält und kollabieren kann. Wird andererseits das innere Ende des Tubus nicht weit genug eingeführt, dann kann es mit den Stimmbändern kollidieren oder in die Speiseröhre hineingelangen, und die Luft würde die Lungen nicht erreichen. Der Spielraum für Positionierungsfehler ist bei Kindern, die sehr kurze Luftröhren haben, sehr gering. Selbst wenn der Tubus anfänglich die richtige

Lage hat, können sowohl bei Erwachsenen wie auch bei Kindern Bewegungen des Patienten ein Hinauf- und Hinunterrutschen des Tubus zur Folge haben, und daher muß die Lage des inneren Tubusende ständig überwacht werden. Bisher hat man dies mit Röntgenstrahlen oder durch Abhören der Brust getan. Die Entwicklung von Röntgenbildern ist jedoch zeitraubend, und in der Zwischenzeit kann sich der Tubus verschoben haben, und das Anhörverfahren ist nicht sehr genau.

Die Erfindung beinhaltet nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sehr genauen Bestimmung der Lage des Gegenstands innerhalb biologischen Gewebes, insbesondere der Lage eines Endotrachealtubus in der Luftröhre eines Patienten. Die Vorrichtung weist ein Detektorinstrument auf, das eine Schaltung zur Erzeugung eines Magnetfeldes enthält, welches dann, wenn es gestört wird, bewirkt, daß die Schaltung ein Signal erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird das Feld gestört durch das Vorhandensein eines magnetisch hochpermeablen Metalls, das an dem in die Luftröhre eingeführten Gegenstand angebracht ist.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der

Erfindung im Zusammenhang mit dem in einen Patienten eingeführten Endotrachealtubus,

Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Sonde,

Figur 3 einen vergrößerten Schnitt einer erfindungsgegemäßen Spulenanordnung,

Figur 4 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung und

Figur 5 das Schaltbild einer bevorzugten Schaltung gemaß der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Lokalisierungsgerät 10 dargestellt, welches eine Sonde 20 und ein Detektorinstrument 30 enthält, die über ein flexibles elektrisches Kabel 40 miteinander verbunden sind.

Die Sonde 20 hat drei Spulen L1, L2 und L3, die koaxial um einen Kern 22 gewickelt sind, welcher innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 24 angeordnet ist, das seinerseits als Zeiger ausgebildet ist. Der Kern 22 hat drei Ringnuten 26, 27 und 28, in denen sich die Spulen L3, L1 bzw. L2 befinden, welche jeweils die gleiche Windungszahl aufweisen. Die Endnuten 26 und 28 haben gleiche Abstände von der Mittelnut 27. Die Spulen sind über das Kabel 40 mit dem Detektorinstrument 30 verbunden. Das Vorderende 29 der Sonde 2 0 befindet sich auf der entgegengesetzten Seite wie das Kabelende, und auf dem Gehäuse 24 ist ein Schieber 21 beweglich angeordnet. Das Gehäuse wird vorzugsweise aus nicht magnetischem Material, wie Plastikmaterial, hergestellt, während der Kern 22 aus mit Phenolharz getränktem Gewebe (Leinen) besteht.

Das Detektorinstrument 30 weist einen Kasten 32 auf, der leicht in einer Hand gehalten werden kann. Der Kasten 32 hat an seinem Vorderende einen Schalter SW1 und an seinem rückwärtigen Ende eine Lautsprecheröffnung 34 und auf seiner Oberseite eine Reihe von Lampen 36 und einen Kalibrierknopf 38. Das Detektorinstrument 30 enthält eine Schaltung 300 für die Sonde 20, die in Figur 5 näher gezeigt ist. Eine alternative Ausführung der Schaltung zeigt Figur 4.

Gemäß Figur 5 ist bei der Schaltung 300 eine Spannungsquelle B3 (vorzugsweise eine 9 Volt-Batterie) zwischen Masse und den Schalter SW1 geschaltet, über die Spannungsquelle B3 ist eine Diode D31 geschaltet, welche Beschädi- gungen der Schaltung verhindert, falls die Spannungsquelle unbeabsichtigterweise mit falscher Polarität angeschlossen wird. Ein Kondensator C45 wirkt als Störungsfilter.

Über die Spannungsquelle B3 und den Schalter ist ein als integrierte Schaltung ausgebildeter Konverter 15 geschaltet. Kondensatoren C40 und C41 und eine Diode D36 dienen dem umpumpen von Ladung für den Konverter U15, der die Versorgungsspannung von positiver Polarität in eine Spannung negativer Polarität auf einer Leitung -V umwandelt. Diese Leitung führt zu anderen Teilen der Schaltung, die negative Spannung benötigen, und der Kondensator C46 dient als Filter zwischen den Leitungen -V und +V.

Ein Paar Dioden D37 und D38 setzen die dem übrigen Teil der zur Mittelspule L1 gehörigen Senderschaltung zugeführten Spannung herab. Unmittelbar darauf folgt ein monolithischer Spannungsregler U16, der einen Widerstand R85 als Stromfühler verwendet und dem restlichen Teil der übertragungsschaltung für die Spule L1 eine konstante Spannung zuführt. Wenn also die Spannungsquelle B3 altert und ihre Spannung etwas absinkt, dann bleibt die Spannung für den übrigen Teil der Schaltung für L1 konstant. Widerstände R86 und R87 bestimmen die tatsächliche Ausgangsspannung des Spannungsreglers U16.

Der Regler U16 liefert Spannung an einen astabilen Multivibrator U17, dessen Frequenz und Tastverhältnis durch Widerstände R88 und R89 und einen Kondensator C42 bestimmt werden. Der Kondensator C38 dient als Filter an einem internen Bezugspunkt im Multivibrator U17, und der Kondensator C39 filtert die dem Multivibrator U17 zugeführte Versorgungsspannung. Widerstände R90 und R91 entkoppeln zusammen

ί wit dem Kondensator C44 den Transistor Q11 vom übrigen Teil der Schaltung. Wenn der Transistor Q11 leitend wird und ein Strom durch die Spule L1 fließt - dann wirkt der Kondensator C44 als Speicher, und die vom Regler U16 gelieferte Spannung nimmt nicht nennenswert ab. Der Basisstrom des Transistors Q11 wird vom Multivibrator U17 über einen Widerstand R92 geliefert, und der Multivibrator U17 liefert zusammen mit dem Transistor Q11 einen großen Teil Energie an die Spule, während der Batterie relativ wenig Strom entzogen wird. Die Diode D39 klemmt jegliche von der Spule L1 beim Einschalten des Transistors Q11 erzeugte Spannungsspitzen. Der Spitzenstrom in der Spule L1 beträgt etwa 60 Milliampere.

Die äußere und die innere Spule L2 bzw. L3 sind jeweils mit einer eigenen Eingangsverstärkerschaltung verbunden. Die Spule L2 liegt am positiven Eingang des Verstärkers U9, dessen Verstärkungsgrad durch Widerstände R62 und R63 festgelegt wird. Mit dem Verstärker U9 sind Dioden D32 und D33 verbunden, welche sicherstellen, daß das Ausgangssignal des Verstärkers immer positiv ist. Der Widerstand R61 ist ein zwischen dem positiven Eingang des Verstärkers U9 und das andere Ende der Spule L2 geschalteter Abschluß-: widerstand.

Die Verstärkerschaltung für die Spule L3 weist einen Verstärker U10 auf, dessen positiver Eingang mit der Spule L3 verbunden ist. Dioden D34 und D35 und ein Abschlußwiderstand R66 sind in gleicher Weise mit der Verstärkerschaltung für die Spule L2 verbunden. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers ist jedoch veränderbar und wird durch zwei parallel liegende veränderbare Widerstände R71 und R72 eingestellt, welche in Reihe mit Widerständen R69 bzw. R70 liegen (der Widerstand R71 dient der Grobeinstellung und der Widerstand R72 der Feineinstellung). Zwischen den Widerständen R69 und

R70 einerseits und dem übrigen Teil der Verstärkerschaltung andererseits liegen ferner Widerstände R67 und R68,

Die verstärkten Ausgangsimpulse werden durch die Kondensatoren C31 und C32 zu einer Gleichspannung integriert und dann einer Differenzverstärkerschaltung zugeführt, die einen Verstärker U11 und Widerstände R64, R65, R73 und R74 zusammen mit Kondensatoren C31 und C32 enthält und deren Ausgangssignal einer Vergleichsschaltung U13 zugeführt wird. Unterschiede der Spulen führen zu kleinen Unterschieden der Spannungen an den Kondensatoren C31 und C32. Daher muß die Schaltung vor Gebrauch kalibriert werden, um diesen Unterschied zu kompensieren und zu eliminieren. Zur Kalibrierung des Gerätes muß die Ausgangsspannung des Verstärkers U11 auf null Volt justiert werden, wenn die Felder der Spulen nicht durch vorhandenes Metall gestört sind. Die Ausgangsspannung des Verstärkers U11 wird während der Veränderung der Widerstände R71 und R72 zur Einstellung eines Spannungsablesewertes Null überwacht.

Im Betrieb wird das Ausgangssignal des Verstärkers U11 der Vergleichsschaltung U13 zugeführt, die ihrerseits über den Widerstand R84 den Transistor Q10 steuert, welcher als Schalter arbeitet. Die Widerstände R77 und R81 sorgen für eine Hysterese. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers U11 unter einen durch die Widerstände R82 und R83 definierten Wert fallen, dann bringt die Vergleichsschaltung U13 den Transistor Q10 nicht zum Leiten. Ist die Spannung vom Verstärker U11 genügend groß, dann schaltet die Vergleichsschaltung U13 den Transistor Q10 ein, welcher dann leitet und die Versorgungsspannung zu nachfolgenden Stufen der " Schaltung gelangen läßt. Durch diese Schaltung entnehmen die späteren Stufen nicht ständig Leistung aus der Batterie, sondern nur dann, wenn das Vorhandensein von Metall festgestellt wird.

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Das Ausgangssignal· des Verstärkers U11 wird auch dem positiven Eingang des Verstärkers U12 zugeführt, der hier ein nicht-invertierender Verstärker ist. Sein Verstärkungsgrad wird durch die Widerstände R75 und R76 bestimmt, während der Kondensator C35 die Bandbreite begrenzt.

Die nicht-invertierende Verstärkerschaltung läßt ihr Signal zu einer Tonschaltung gelangen, die hauptsächlieh einen spannüngsgesteuerten Oszillator U14 und einen piezokeramischen Tonwandler CAT-1 aufweist. Dem Oszillator U14 wird über den Widerstand R78 die Steuerspannung zugeführt, Widerstände R79 und R80 und ein Kondensator C36 bestimmen den Betriebsfrequenzbereich und den Offsetwert für den spannungsgesteuerten Oszillator U14. Wenn am Ausgang des Verstärkers U12 ein ausreichendes Signal erscheint, dann gibt der Wandler CAT-1 ein hörbares Signal, dessen Intensität und Frequenz bis zu einer bestimmten gewählten Grenze proportional zur Größe des Signals anwächst.

Eine Sichtanzeigeschaltung enthält ein Display U18 mit mehreren Leuchtdioden, deren Helligkeit durch einen Widerstand R93 bestimmt wird, während ein Widerstand R94 die Verlustleistung herabsetzt. Ein Kondensator C43 dient zur Filterung von Schaltübergängen, die beim Schalten der Leuchtdioden entstehen.

Es sei nun die Betriebsweise erläutert. Hierbei wird ein Endotrachealtubus 100 durch den Mund eines Patienten eingeführt, bis er in einer durch den Arzt gewünschten Länge in die Luftröhre 200 hineinreicht. Der außerhalb befindliche Teil 101 des Tubus wird in seiner Lage fixiert. Das Vorderende 102 des Tubus 100 soll etwa in der Mitte der Luftröhre 200 zwischen den Stimmbändern 202 und der Verzweigung 207 der Bronchialäste 206 zu den Lungen liegen,

wie es die Figur zeigt. Der Tubus 100 hat nahe bei seinem Ende ein Band 104 aus Metallfolie, welches von Plastik bedeckt ist. Das Metall ist vorzugsweise ein Mu-Metallblatt. Der Abstand zwischen dem Band 104 und dem inneren Ende 102 ist so gewählt, daß das Band 104 oberhalb der sternalen Manubriumsfurche (sternal manubr ium notch) sitzt, wenn der Tubus plaziert ist.

Zur Bestimmung der Lage des inneren Endes 102 des Tubus wird das Detektorinstrument 30 eingeschaltet, und dadurch wird ein Strom durch die Mittelspule L1 der Sonde 20 hervorgerufen, der ein Magnetfeld erzeugt, welches die Empfängerspulen L2 und L3 umgibt. Da die Spulen L2 und L3 hinsichtlich ihrer Windungszahlen und Abstände von der Mittelspule und über die Widerstände R71 und R72 symmetriert sind, werden in ihnen auch gleiche Ströme induziert.

Das Vorderende 29 der Sonde 20 liegt dann rechtwinklig zur Kehlenfläche des Patienten. Liegt das Sondenende sehr nahe bei dem Metallband, wodurch das Magnetfeld unsymmetrisch oder gestört wird, dann wächst die Flußdichte durch die Spule L2 an, und die in den Spulen L2 und L3 fließenden Ströme werden ungleich. Infolge dieser ungleichen Ströme beginnt der Wandler CAT-1 zu tönen, und eine der Leuchtdioden von U18 leuchtet auf. Die Frequenz des hörbaren Signals und die leuchtende Diode hängen von der Größe des Spannungsunterschiedes ab (also die letzte Diode leuchtet und der Ton hat die höchste Frequenz, wenn sich die Sonde unmittelbar über dem Metallband befindet)·.

Die Lage des Bandes wird dann markiert, indem man den Schieber 21 längs der Sonde verschiebt, bis er die Haut berührt. Dann wird die Sonde entfernt, während der Schieber an seiner Stelle auf der Haut bleibt. Um die Lage des

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Bandes wird dann mit Hilfe eines durch die Sondenöffnung im Schieber geführten Stiftes markiert. Zur Überwachung der Lage des Tubus 100 wird das Vorderende der Sonde auf die markierte Stelle gesetzt. Wenn man dann nicht das maximale Signal erhält, dann hat sich der Tubus verschoben. Man erhält kein Signal (Ton oder Lichtsignal), wenn die Sonde weiter weg als unmittelbar über der Haut ist oder auf der Haut um mehr als einen Zentimeter seitlich vom Metallband weg verschoben ist, weil die vordere Aufnahmespule L2 eine kleine Querschnittsfläche hat und relativ nahe an der Senderspule L1 liegt und ein relativ kleines Feld benutzt wird. Wenn die Empfängerspule L2 klein ist, dann wird beim Vorhandensein des kleinen Metallbandes im Feld eine erhebliche Flußdichtenänderung in der Spule L2 induziert.

In Figur 4 ist eine andere Schaltung 50 für die Erfindung veranschaulicht. Zwischen dem Schalter SW1 und Masse liegt eine Spannüngsquelle B1. über die Spannungsquelle B1 und den Schalter SW1 ist ein Multivibrator U1 geschaltet, dessen Tastverhältnis mittels Widerständen R1 und R2 und eines Kondensators C1 eingestellt wird. Ein Kondensator C2 stabilisiert einen Bezugspunkt im Multivibrator U1 .

Der Ausgang des Multivibrators U1 ist über Widerstände R3 und R4 mit den Basen von Transistoren Q1 und Q2 verbunden. Vom Verbindungspunkt der Widerstände R3 und R4 ist ein Kondensator C3 nach Masse geschaltet. Die Transistoren Q1 und Q2, deren einer ein NPN-Transistor und deren anderer ein PNP-Transistor ist, sind als Emitterfolger geschaltet und sorgen für Verstärkung.

Das Ausgangssignal von den Emittern der Transistoren Q1 und Q2 steuert die Mittelspulenschaltung 52, die einen Konden-

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sator C7 in Reihe mit einem Widerstand R7 und die Mittelspule L1 der Sonde 20 enthält. Die Emitter der Transistoren Q1 und Q2 sind ferner mit einer Spannungsverdopplerschaltung 54 aus Kondensatoren C8, C9 und Dioden DT und D2 verbunden, über dem Kondensator C9 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes R8 mit einem Kondensator C10.

Die Spule L1 ist die Mittel- oder Senderspule auf dem Kern 22 der Sonde 20. Die Empfängerspule L2 ist die Spule am Vorderende 29 der Sonde 20, und die Empfängerspule R3 sitzt am entgegengesetzten Ende. Wie im unteren Teil der Figur 4 zu sehen ist, ist die Spule L2 über den Kondensator C12 und dem Widerstand R11 mit dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers ü2 verbunden. Diese

15' Seite der Spule L2 liegt über einen Abschlußwiderstand R9 ferner an Masse.

Die Spule L3 ist über einen Kondensator C13 und einen veränderbaren Widerstand R1 2 mit dem positiven Eingang des Differenzverstärkers U2 verbunden. Diese Eingangsschaltung für die Spule L3 hat ebenfalls einen Abschlußwiderstand R10, und ein veränderbarer Widerstand R12 ist über den Widerstand R13 mit Masse verbunden. Ein Widerstand R14 führt vom Abgriff des veränderbaren Widerstandes R12 nach Masse, und parallel zu ihm liegt ein Kondensator C15. Der Rückkopplungszweig für den Verstärker U2 enthält die Parallelschaltung eines Widerstandes R15 mit einem Kondensator C14.

Das Ausgangssignal des Verstärkers U2 wird über den Kondensator C16 und den Widerstand R16 dem negativen Eingang eines Verstärkers U3 zugeführt, dessen positiver Eingang an Masse geführt ist. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers U3 und seinem negativen Eingang liegt eine Diode D3. Der Rückkopplungszweig für den Verstärker U3 .enthält die Parallelschaltung eines Widerstandes R17 mit

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einem Kondensator CI7, welche über eine Diode D4 vom Ausgang des Verstärkers U3 auf seinen negativen Eingang geschaltet sind.

Der Ausgang des Verstärkers U3 liegt über einen Kondensator C18 und einen Widerstand R18 an Masse und über einen Widerstand R19 am positiven Eingang eines nicht-invertierenden Verstärkers U4. Dieser positive Eingang ist auch über einen Widerstand R20 mit dem Abgriff eines veränderbaren Widerstandes R20 verbunden, der in Reihe mit einem Widerstand R33 zwischen der negativen Spannung V- und Masse liegt.

Der zwischen dem Ausgang des Verstärkers U4 und seinem negativen Eingang liegende Rückkopplungszweig enthält die Parallelschaltung eines Kondensators C20 mit einem Widerstand R24 sowie Widerstände R22 und R23. Der negative Eingang liegt ferner über einen Widerstand R22 und ein Potentiometer R23 an Masse.

Das Ausgangssignal des Verstärkers U4'wird dem Anzeigetreiber U5 zugeführt, der mit den Leuchtdioden D5 bis D14 verbunden ist. An den Treiber R5 ist ein Widerstand R25 angeschlossen, und ein Filterkondensator C11 liegt zwischen der positiven Betriebsspannung für den Treiber U5 und Masse. Das Ausgangssignal des Verstärkers U4 wird ferner über einen Widerstand R26 und ein Potentiometer R27 der Tonschaltung 60 zugeführt, die einen Unijunction-Transistor Q3, einen Lautsprecher, einen Kondensator 21 und Widerstände R28 und R29 enthält.

Die Schaltung arbeitet in gleicher Weise, wie es bereits erläutert wurde, wobei eine Unsymmetrie der Spulenfelder den Lautsprecher tönen und die Leuchtdioden aufleuchten läßt. Eine Schaltung 70 für eine niedrige Batteriespannung enthält ein Paar an Transistoren Q4 und Q5. Die Basis

-πdes Transistors Q4 liegt über einen Widerstand R34 an Masse und über eine Zenerdiode D16 und einen Widerstand R30 an der positiven Spannung. Der Emitter des Transistors Q4 liegt an Masse, und sein Kollektor ist mit der Basis des Transistors Q5 und einem Widerstand R31 verbunden. Der Emitter des Transistors Q5 liegt ebenfalls an Masse, und sein Kollektor liegt über einen Widerstand R32 und eine Leuchtdiode D15 an einer positiven Spannungsquelle, so daß die Leuchtdiode aufleuchtet, wenn die Batteriespannung absinkt,

WERTETABELLE

Dioden

D1, 2, 3, 4, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38,

D31

D5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,

D16

1N4148A 1N4001

Transistoren

QI . . . . . . . 2N2222A

Q2, 10, 11 ... 2N2907A

Q3 ....... 2N1671

Q4,5 T1597

Leuchtdioden Zenerdiode

Kondensatoren

Integrierte Schaltungen

C1, 3,

C2, 33, 34, 36, 42

C4, 5, 8, 9, 10,

C6, 7, 12, 13, 16, 35, 37, 38, 39 .

C15 C17 C18 C19 C20 C21 C31, C40, C43 C45 C46

1000 pF

.01 μΡ 47 \iF

.1 \iF

120 pF

.047 \iF

6.8 \iF

1 μΡ

.22 μΡ

6.8 (iF

18 μΡ

39 μΡ

68 μΡ

Ü1 ...
Ü2,9,10 .
U3,4 . .

U5 ...

U11, 12, 13

U14 ...

U15 . . .
UI 6
UH
U18

ICM7555 TI TL081 TI TL082 Nat. Semi. PMI OP20

. . . RCA CD4040 , . . . ICL 7660 Intersil ICL 7663 Intersil ICL 7555 . . . Nat. Semi. NSM 3914

\ I :·"·:.;.*"^:"Ο.::.32Ί7234

Widerstände

RI₇ 18, 31, 64, 65 .. 10 kß

R2, 21 330 kΩ

R3 330 Ω

R4, 9, 10, 16, 29 . . 220 Ω

R5 22 Ω

R6, 8, 85 ...... 100 Ω

R7 . . 150 Ω

R11, 22, 69, 71, 83

89, 92 1 kfl

R12, 20, 27, 70, 75,

77, 84, 10 kΩ

R13, 14, 15, 17 . . . 220 kl

R19, 24, 33, 63, 68,

76, 82, 87 100 kÜ

R23, 50 ΚΩ

R25, 80 470 Ω

R26, 28 4,7 M

R30, 32 820 Ω

R34, 79 47 kn

R35 . . 390 ΚΩ

R61, 66, 90, 91 ... 270 Ω

R62, 78 . . 5,1 ΚΩ

R67 3,9 kß

R72 5 .kfl

R73, 74 1 _mn

R81 3,3 ma

R86 680. ΚΩ

R88 33 kß

R93 270 Ω

R94 180 Ω

Eine weitere Abwandlung der Erfindung besteht in der Anordnung der Spulen L1, L2 und L3. Wie die Figuren 2 und

3 zeigen, liegen die Spulen axial in einer Linie. Jedoch können die Spulen auch planar angeordnet sein, wobei jede Spule auf einer Linie, jedoch in derselben Ebene liegt (so wie etwa drei Gebäck-Kringel (donuts) auf einem Tablett in einer geraden Linie liegen). Es ist auch eine

dreieckförmige ebene Anordnung möglich. Diese weiteren Anordnungen ergeben ein ausgedehnteres Feld in einer Richtung (anstelle eines gleichförmigen Feldes in allen Rieh-

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1 tungen), und die Feststellungsmöglichkeit wird damit erweitert. Für den Fachmann verstehen sich auch noch weitere Änderungen.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

My Schaltung zur genauen Bestimmung der Position eines

Gegenstandes in biologischem Gewebe, g e k e η η • zeichnet durch

eine Senderspulenschaltung (U17, Q11, L1), welche ein Feld erzeugt,

eine erste Empfängerspulenschaltung (L2, U9) und eine zweite Empfängerspulenschaltung (L3, U10), von denen beiden zumindest ein Teil sich innerhalb des Feldes be-* findet und die Nähe des Teiles der ersten Empfängerspulenschaltung bei dem Gegenstand (104) das Feld stört, wobei ferner die erste Empfängerspulenschaltung eine erste Empfängerspule (L2) und die zweite Empfänger-

Spulenschaltung eine zweite Empfängerspule (L3) enthält und die beiden Empfängerspulen (L2, L3) elektrisch unabhängig voneinander sind derart, daß die erste und die zweite Empfängerspulenschaltung jeweils unabhängig voneinander ein erstes Spulenschaltungsausgangssignal bzw. ein von diesem unabhängiges zweites Spulenschaltungsausgangssignal erzeugen,

und eine Vergleichsschaltung (U11), der das erste und das zweite Spulenschaltungsausgangssignal zugeführt wird und die bei einer Differenz zwischen diesen Signalen ein Vergleichssignal erzeugt, welches in ein Schaltungsausgangssignal umgewandelt wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld ein Magnetfeld ist und daß der Gegenstand (104) Metall enthält, welches das Feld verzerrt.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung ein Differenzverstärker (UI1) ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal die verstärkte Differenz zwischen dem ersten und zweiten Spulenausgangssignal ist.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Empfängerspulenschaltungen einen veränderbaren Widerstand (R71, R72) enthält zur Justierung der Größe des Spulenschaltungsausgangssignals auf eine minimale Pegeldifferenz im Vergleich zur Größe des anderen Spulenschaltungsausgangssignals, wenn kein Gegenstand festgestellt wird.

3 -
6. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gleichrichterschaltung (D3, D4), welcher das Vergleichssignal zugeführt und in ein gleichgerichtetes Gleichspannungssignal umgewandelt wird zur Lieferung eines Niederspannungssignals, welches sehr genau Differenzen zwischen den Spulenschaltungsausgangssignalen wiedergibt (Figur 4).
7. Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine

Summierschaltung zur Addition des Gleichspannungssignals zu einer vorgewählten Offsetgleichspannung entgegengesetzter Polarität im Sinne der Reduzierung des Ausgangssignals von der (Gleichrichter) Schaltung auf Null, wenn kein Gegenstand festgestellt wird, und zur Lieferung eines kleinen Gleichspannungsausgangssignals, welches proportional zur Differenz der Spulenschaltungsausgangssignale ist, wenn ein Gegenstand festgestellt wird.
8. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

eine sichtbare Anzeige liefernde Anzeigeschaltung (U18, 50), welche das ihr zugeführte Gleichspannungssignal in ein Schaltungsausgangssignal in Form einer Leuchtdiodenanzeige umwandelt.
9. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tonschaltung (U14, CAT-1; 60), welche das ihr von der Vergleichsschaltung zugeführte Vergleichssignal in ein Schaltungsausgangssignal in Form eines Tonsignals umwandelt.
10. Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Spannungsvergleichsschaltung (U13) und einen Schalter (Q10), wobei der Spannungsvergleichsschaltung (U13) das Signal von der Vergleichsschaltung (U11) zugeführt wird und sie daraufhin den Schalter (U10) zur Lieferung einer Spannung an die Tonschaltung (U14, CAT-1) und an die Sichtschaltung (U18) betätigt, wenn das Ausgangs-

signal von der Vergleichsschaltung eine ausreichende Größe hat.
11. Vorrichtung zur genauen Bestimmung der Position eines Gegenstandes in biologischem Gewebe, gekennzeichnet durch eine felderzeugende Einrichtung (L1), deren Feld durch das Vorhandensein des Gegenstandes (104) im Feld verzerrt wird, und durch eine Schaltung (UI7) zur Ansteuerung der felderzeugenden Einrichtung (L1) und Erzeugung eines Signals bei gestörtem Feld, und durch eine schmale Sonde (20), welche die felderzeugende Einrichtung (L1) enthält und von der Schaltung (im Detektor 30) getrennt ist, so daß die Sonde und das Feld leicht bewegt werden können.
12. Verfahren zur genauen Bestimmung der Lage eines Gegenstandes innerhalb biologischen Gewebes, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer schmalen Sonde ein Feld erzeugt wird, welches verzerrt wird, wenn der Gegenstand sich innerhalb des Feldes befindet, daß die Sonde auf das biologische Gewebe gerichtet wird, so daß ein kleiner Teil des Feldes einen kleinen Öberflächenbereich des biologischen Gewebes durchdringt, daß die Sonde über zusätzliche kleine Oberflächenbereiche des Gewebes geführt wird, bis das Feld verzerrt wird, und daß ein Signal erzeugt wird, wenn das Feld verzerrt wird.
13. Verfahren zur genauen Positionierung eines Gegenstandes innerhalb biologischen Gewebes, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer schmalen Sonde ein Feld erzeugt wird, welches verzerrt wird, wenn sich der Gegenstand innerhalb des Feldes befindet, daß die Sonde auf das biologische Gewebe gerichtet wird derart, daß ein kleiner Teil des Feldes einen kleinen Oberflächenbereich des biologischen Gewebes bei einer gewünschten Lage

1 für den Gegenstand durchdringt, daß der Gegenstand

inwendig bewegt wird, bis das Feld verzerrt wird, und daß ein Signal erzeugt wird, wenn das Feld verzerrt wird. 5
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feld ein Magnetfeld durch eine innerhalb der Sonde befindliche Spule erzeugt wird und daß dieses Feld durch Metall auf dem innerhalb 10 des Gewebes befindlichen Gegenstand verzerrt wird.