RU202618U1

RU202618U1 - DEVICE FOR DETECTING AND LOCALIZING METAL FOREIGN INCLUSIONS IN BIOLOGICAL OBJECTS

Info

Publication number: RU202618U1
Application number: RU2020136810U
Authority: RU
Inventors: Вадим Владимирович Мирошников; Анна Владимировна Лавренченко; Валерий Павлович Богданов
Original assignee: Вадим Владимирович Мирошников; Анна Владимировна Лавренченко; Валерий Павлович Богданов
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-03-01

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике. Устройство для обнаружения и локализации металлических инородных включений в биологических объектах содержит тактовый генератор, который управляет работой генератора высокой частоты, осуществляющего питание обмоток блока намагничивания. Генератор возбуждения феррозондов формирует переменное напряжение, которым запитаны обмотки возбуждения блока феррозондов, выходной сигнал которых через коммутатор сигналов подается на детектор второй гармоники, который через удвоитель частоты синхронизирован с работой генератора возбуждения феррозондов. Выпрямленный сигнал второй гармоники, усиленный усилителем постоянного тока, подается на первый вход компаратора, на второй вход компаратора поступает образцовое напряжение с источника опорного напряжения, выходной сигнал с компаратора управляет работой второго формирователя импульсов, выход которого подключен ко второму сдвиговому регистру, выход которого обеспечивает напряжением выходы столбцов светодиодной матрицы, на выходы строк светодиодной матрицы напряжение поступает с выхода первого сдвигового регистра, который управляется тактовым генератором через первый формирователь импульсов. 2 ил.The utility model relates to medical technology. The device for detecting and localizing metallic foreign inclusions in biological objects contains a clock generator that controls the operation of a high-frequency generator, which supplies power to the windings of the magnetizing unit. The fluxgate excitation generator generates an alternating voltage that energizes the excitation windings of the fluxgate block, the output signal of which is fed through the signal switch to the second harmonic detector, which is synchronized through the frequency doubler with the operation of the fluxgate excitation generator. The rectified signal of the second harmonic, amplified by a constant current amplifier, is fed to the first input of the comparator, the reference voltage is supplied to the second input of the comparator from the reference voltage source, the output signal from the comparator controls the operation of the second pulse shaper, the output of which is connected to the second shift register, the output of which is provided with voltage the outputs of the columns of the LED matrix, the outputs of the rows of the LED matrix, the voltage comes from the output of the first shift register, which is controlled by the clock generator through the first pulse shaper. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для обнаружения и локализации металлических инородных включений в биологических объектах и применяется в медицине, в частности в общей хирургии.The utility model relates to devices for the detection and localization of metallic foreign inclusions in biological objects and is used in medicine, in particular in general surgery.

Ближайший аналог не обнаружен.The closest analogue was not found.

В основу полезной модели поставлена техническая задача создания устройства для обнаружения и локализации металлических инородных включений в биологических объектах.The utility model is based on the technical task of creating a device for the detection and localization of metallic foreign inclusions in biological objects.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенное устройство содержит генератор высокой частоты, усилитель мощности, катушки намагничивания, линейный многоэлементный феррозондовый преобразователь и блок обработки выходных сигналов феррозондов. Блок обработки выходных сигналов феррозондов содержит генератор возбуждения феррозондов, коммутатор выходных сигналов феррозондов, детектор второй гармоники, удвоитель частоты, усилитель сигнала, компаратор, источник опорного напряжения, формирователь импульсов, сдвиговый регистр, линейка светодиодов и тактовый генератор.The stated technical problem is achieved by the fact that the proposed device contains a high-frequency generator, a power amplifier, magnetizing coils, a linear multi-element fluxgate converter and a unit for processing fluxgate output signals. The block for processing the output signals of the flux gates contains a generator for excitation of the flux gates, a switch for the output signals of the flux gates, a second harmonic detector, a frequency doubler, a signal amplifier, a comparator, a reference voltage source, a pulse shaper, a shift register, a line of LEDs and a clock generator.

Техническая сущность и принцип работы полезной модели предложенного устройства поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображено устройство для обнаружения и локализации металлических инородных включений в биологических объектах и на фиг. 2 - блок-схема обработки выходного сигнала феррозонда.The technical essence and principle of operation of the utility model of the proposed device is illustrated by graphic material, where in Fig. 1 shows a device for detecting and localizing metallic foreign inclusions in biological objects, and FIG. 2 is a block diagram of the processing of the flux gate output signal.

Устройство содержит генератор высокой частоты 1, который формирует синусоидальное напряжения, которое усиливается по мощности 2 и питает катушки намагничивания 3, создающие магнитное поле за пределами катушек и усиливающие поле металлического включения, которое фиксируется линейным многоэлементным феррозондовым преобразователем 4. Сигнал с линейного многоэлементного феррозондового преобразователя 4 поступает блок обработки выходных сигналов феррозондов 5. Блок обработки выходных сигналов феррозондов 5 содержит генератор возбуждения феррозондов 6, подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов 4, которые поочередно подключаются через коммутатор выходных сигналов феррозондов 7 к детектору второй гармоники 8. С детектора второй гармоники 8 удвоенное напряжение по частоте 9 усиливается в усилителе сигнала 10. Усиленное напряжение поступает на первый вход компаратора 11, на второй вход подается напряжение от источника опорного напряжения 12. С выхода компаратора 11 сигнал поступает через формирователь импульсов 13 и сдвиговый регистр 14 на линейку светодиодов 15. Тактовый генератор 16 управляет работой коммутатор выходных сигналов феррозондов 7 и сдвигового регистра 14.The device contains a high-frequency generator 1, which generates a sinusoidal voltage, which is amplified in power 2 and feeds the magnetizing coils 3, which create a magnetic field outside the coils and amplify the field of a metal inclusion, which is fixed by a linear multi-element flux-gate converter 4. Signal from a linear multi-element flux-gate transducer 4 the unit for processing the output signals of the flux gates 5 arrives. The unit for processing the output signals of the flux gates 5 contains a generator for the excitation of the flux gates 6, connected to the excitation windings of the flux gates 4, which are alternately connected through the switch of the output signals of the flux gates 7 to the second harmonic detector 8. From the second harmonic detector 8, double voltage frequency 9 is amplified in the signal amplifier 10. The amplified voltage is supplied to the first input of the comparator 11, the second input is supplied with voltage from the reference voltage 12. From the output of the comparator 11, the signal is fed through f a pulse generator 13 and a shift register 14 for a line of LEDs 15. The clock generator 16 controls the operation of the switch of the output signals of the flux gates 7 and the shift register 14.

Устройство обнаружения и локализации металлических инородных включений в биологических объектах функционирует следующим образом.The device for detecting and localizing metallic foreign inclusions in biological objects functions as follows.

Генератор высокой частоты 1 формирует синусоидальное напряжения, которое усиливается по мощности 2 и питает катушки намагничивания 3. Катушки намагничивания расположены друг относительно друга таким образом, что максимум создаваемого магнитного поля расположен за пределами катушек. В области, где магнитное поле близок к нулю, расположен линейный многоэлементный феррозондовый преобразователь 4. Обмотки возбуждения, входящих в него феррозондов, соединены параллельно и подключены к генератору возбуждения феррозондов 6. Выходные обмотки феррозондов, через коммутатор сигналов 7, поочередно подключаются к детектору второй гармоники 8. При обнаружении металлического включения, в процессе сканирования биологического объекта, его поле рассеяния взаимодействует с феррозондом и генерирует в ею выходной обмотке напряжение удвоенной частоты 9. Это напряжение выпрямляет детектор второй гармоники 8, и оно усиливается усилителем 10. Усиленное напряжение поступает на один из входов компаратора 11. На второй вход компаратор подается напряжение от источника опорного напряжения 12. Величина этого напряжения определяет порог чувствительности устройства, т.е. размеры выявляемого инородного включения.The high frequency generator 1 generates a sinusoidal voltage, which is amplified by power 2 and feeds the magnetizing coils 3. The magnetizing coils are located relative to each other in such a way that the maximum of the generated magnetic field is located outside the coils. In the region where the magnetic field is close to zero, there is a linear multielement fluxgate converter 4. The excitation windings of the flux gates included in it are connected in parallel and connected to the excitation generator of the flux gates 6. The output windings of the flux gates, through the signal switch 7, are alternately connected to the second harmonic detector 8. When a metal inclusion is detected, during scanning of a biological object, its stray field interacts with the flux gate and generates a double frequency voltage in its output winding 9. This voltage rectifies the second harmonic detector 8, and it is amplified by an amplifier 10. The amplified voltage is applied to one of the inputs of the comparator 11. The second input of the comparator is supplied with voltage from the reference voltage source 12. The value of this voltage determines the sensitivity threshold of the device, i.e. the size of the detected foreign inclusion.

Когда усиленный сигнал от металлического включения, больше порогового напряжения на выходе компаратора формируется сигнал, который через формирователь импульсов 13 поступает на сдвиговый регистр 14. Па выходы сдвигового регистра подключены светодиоды, которые образуют линейку светодиодов 15.When the amplified signal from the metal inclusion is greater than the threshold voltage at the output of the comparator, a signal is generated, which is fed through the pulse shaper 13 to the shift register 14. Pa the outputs of the shift register are connected to LEDs, which form a line of LEDs 15.

Благодаря тактовому генератору 16, который синхронно управляет работой коммутатора выходных сигналов феррозонда 7 и сдвигового регистра 14, на одном из выходов сдвигового регистра появляется напряжение и включается один из светодиодов, который соответствует феррозонду, под которым обнаружено металлическое включение.Thanks to the clock generator 16, which synchronously controls the operation of the switch of the output signals of the flux gate 7 and the shift register 14, a voltage appears at one of the outputs of the shift register and one of the LEDs is turned on, which corresponds to the flux gate, under which a metal inclusion is detected.

Claims

A device for detecting and localizing metallic foreign inclusions in biological objects, characterized in that it contains a high-frequency generator to which magnetizing coils are connected, creating a magnetic field outside the coils, a linear multi-element fluxgate converter, the output of which is connected to the input of the fluxgate output signal processing unit , which consists of a fluxgate excitation generator, to which the fluxgate excitation windings are connected in series, a switch for fluxgate output signals, a second harmonic detector, a frequency doubler, a signal amplifier whose output is connected to the first comparator output, a reference voltage source, the output of which is connected to the second comparator input , a pulse shaper, a shift register, a line of LEDs and a clock generator that ensures the operation of the output signal switch and the shift register.