RU2090137C1

RU2090137C1 - Device for localizing foreign ferromagnetic body in eye and orbital cavity

Info

Publication number: RU2090137C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Пудов; Ю.Я. Реутов; М.А. Веденеев; В.А. Куликов
Original assignee: Пудов Владимир Иванович; Реутов Юрий Яковлевич; Куликов Владимир Александрович
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device being designed as ferromagnetic probe has handle, casing made from nonmagnetic material and sensitive members being cores and windings connected to electrical measuring instruments. The device also has Permalloy compensation core annealed in vacuum and mounted in bushing made from nonmagnetic material along the longitudinal axis of the handle. The bushing is mounted in the threaded canal of the handle to enable the compensation core to move towards one of core ends in perpendicular direction relative to the plane the sensitive members are spaced. EFFECT: improved functional results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и предназначено для локализации внутриглазных инородных ферромагнитных тел, а также может быть использовано в измерительной технике для неразрушающего контроля качества материала. The invention relates to medicine, in particular to ophthalmology, and is intended for the localization of intraocular foreign ferromagnetic bodies, and can also be used in measuring equipment for non-destructive quality control of the material.

Иногда внутри человеческого тела в результате различных обстоятельств оказываются инородные ферромагнитные тела, извлечение которых требует хирургического вмешательства. Медицинская практика показала, что основной, часто непреодолимой трудностью при проведении операции является точная локализация извлекаемого инородного тела. При этом предварительное рентгеновское обследование чаще всего оказывается недостаточным, ибо инородное тело вследствие подвижности тканей способно перемещаться как до операции, так и во время операции. Поэтому для локализации инородных ферромагнитных тел применяют феррозондовые полюсоискатели, предназначенные для отыскания магнитных полюсов по небольшим по величине неоднородностям магнитного поля. Sometimes, as a result of various circumstances, foreign ferromagnetic bodies appear inside the human body, the extraction of which requires surgical intervention. Medical practice has shown that the main, often insurmountable difficulty in the operation is the exact location of the recoverable foreign body. In this case, a preliminary x-ray examination is often insufficient, because a foreign body due to tissue mobility is able to move both before the operation and during the operation. Therefore, for the localization of foreign ferromagnetic bodies, flux-gate poles are used to search for magnetic poles by small magnetic field inhomogeneities.

Для локализации ферромагнитных тел известно применение астатического феррозондового магнитометра (авт.св. СССР N 218374, кл. А 61 В 6/08, 1965 г). For the localization of ferromagnetic bodies it is known to use an astatic flux-gate magnetometer (ed. St. USSR N 218374, class A 61 B 6/08, 1965).

В этом приборе в качестве чувствительного элемента использован феррозондовый датчик. Датчик состоит из пермаллоевого сердечника, помещенного в трубчатый каркас, на котором размещены обмотка возбуждения и измерительная обмотка, состоящая из двух одинаковых секций, соединенных гридентометрически (т. е. последовательно и встречно). Обмотки подключаются к электроизмерительному блоку. Трубчатый каркас с сердечником помещен в немагнитный корпус. Принцип действия прибора основан на периодическом перемагничивании сердечника феррозонда под действием вспомогательного переменного поля (поля возбуждения). С помощью прибора измеряется градиент магнитного поля (т.е. разность магнитных полей, действующих на секции измерительной обмотки). In this device, a flux-gate sensor is used as a sensitive element. The sensor consists of a permalloy core placed in a tubular frame, on which the excitation winding and the measuring winding are arranged, consisting of two identical sections connected hydrientometrically (i.e., in series and counterclockwise). Windings are connected to the electrical unit. The tubular frame with the core is placed in a non-magnetic body. The principle of operation of the device is based on periodic magnetization reversal of the core of the flux gate under the action of an auxiliary variable field (field of excitation). Using the device, the magnetic field gradient is measured (i.e. the difference of the magnetic fields acting on the sections of the measuring winding).

Прибор имел существенные недостатки. The device had significant drawbacks.

1. Чувствительность феррозондового датчика была недостаточной для локализации небольших по размеру ферромагнитных тел. 1. The sensitivity of the flux-gate sensor was insufficient to localize small-sized ferromagnetic bodies.

2. Конструкция датчика имела большие размеры, в частности диаметр свободного конца датчика составлял 10-12 мм. 2. The design of the sensor was large, in particular, the diameter of the free end of the sensor was 10-12 mm.

3. При изменении пространственной ориентации датчика возникал ложный сигнал. 3. When the spatial orientation of the sensor changed, a false signal arose.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство, выполненное в виде феррозонда, содержащего ручку, соединенную с корпусом, выполненным из немагнитного материала, в котором установлены чувствительные элементы в виде сердечников с обмотками, подключенными к электроизмерительной аппаратуре ( Михеева Е.Г. Дрожжина В.И. Веденев М. А. Коротких О.А. Применение феррозондового полюсоискателя при удалении инородных тел в полости глаза. Вестник офтальмологии, 1983, N 2, с. 52-53). The closest in technical essence to the claimed device is a device made in the form of a flux gate containing a handle connected to a housing made of non-magnetic material, in which sensitive elements are installed in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment (Mikheeva E.G. Drozhzhina V.I. Vedenev, M.A., Korotkikh, O.A. Application of a fluxgate pole detector when removing foreign bodies in the eye cavity.Vestnik Ophthalmology, 1983, No. 2, pp. 52-53).

При пропускании по обмоткам возбуждения переменного тока (от генератора возбуждения) создается переменное магнитное поле, которое периодически доводит сердечники до насыщения. Если на феррозондовые сердечники действует лишь однородное магнитное поле (например поле Земли), то ЭДС, наводимые в обмотках, взаимно компенсируются и выходной сигнал, фиксируемый стрелочным индикатором прибора, будет отсутствовать. При поднесении датчика к намагниченному ферромагнитному телу (к неоднородному магнитному полю) на один из сердечников будет действовать магнитное поле, большее по величине, чем на другой. В результате этого ЭДС, наводимые в обмотках, будут отличаться друг от друга, разница величин ЭДС, передаваемая в виде сигнала на стрелочный индикатор прибора, и является мерой неоднородности магнитного поля, действующего вдоль продольной оси феррозондового датчика. Однако феррозондовые полюсоискатели имеют существенный недостаток. При изменении пространственной ориентации феррозонда, например при вращении датчика вокруг его продольной оси, возникает ложный сигнал, имитирующий наличие неоднородности поля (т.е. присутствие ферромагнитного тела), в то время как поле однородно (т.е. ферромагнитное тело отсутствует), это явление связано с непараллельностью магнитных осей сердечников феррозонда. When passing through the windings of the excitation of alternating current (from the excitation generator), an alternating magnetic field is created, which periodically brings the cores to saturation. If only a uniform magnetic field (for example, the Earth's field) acts on the flux-gate cores, then the EMF induced in the windings are mutually compensated and the output signal recorded by the dial indicator of the device will be absent. When the sensor is brought to a magnetized ferromagnetic body (to an inhomogeneous magnetic field), one of the cores will be affected by a magnetic field that is larger than the other. As a result of this, the EMF induced in the windings will differ from each other, the difference in the magnitude of the EMF transmitted in the form of a signal to the pointer indicator of the device is a measure of the inhomogeneity of the magnetic field acting along the longitudinal axis of the flux-gate sensor. However, fluxgate pole detectors have a significant drawback. When the spatial orientation of the flux-gate is changed, for example, when the sensor rotates around its longitudinal axis, a false signal arises that simulates the presence of field inhomogeneity (i.e., the presence of a ferromagnetic body), while the field is uniform (i.e., there is no ferromagnetic body) the phenomenon is associated with the non-parallelism of the magnetic axes of the flux-gate cores.

Технический результат, достигаемый в результате использования данного изобретения, заключается в устранении ложного сигнала, обусловленного наличием поперечного однородного геомагнитного поля и непараллельностью магнитных осей сердечников. The technical result achieved by using the present invention is to eliminate a false signal due to the presence of a transverse homogeneous geomagnetic field and the non-parallelism of the magnetic axes of the cores.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для локализации инородного ферромагнитного тела в полости глаза и орбиты, выполненное в виде феррозонда, содержащего ручку, соединенную с корпусом, выполненным из немагнитного материала и в котором установлены чувствительные элементы в виде сердечников с обмотками, подключенными к электроизмерительной аппаратуре, снабжено установленным внутри втулки из немагнитного материала вдоль ее продольной оси отожженным в вакууме компенсационным пермаллоевым сердечником, при этом втулка установлена в резьбовом канале ручки с возможностью перемещения компенсационного сердечника перпендикулярно к плоскости размещения чувствительных элементов к одному из концов одного из сердечников. The technical result is achieved due to the fact that the device for localizing a foreign ferromagnetic body in the cavity of the eye and orbit, made in the form of a flux gate containing a handle connected to a housing made of non-magnetic material and in which sensitive elements are installed in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment, equipped with a permalloy-compensated compensation core annealed in vacuum installed inside the sleeve of non-magnetic material along its longitudinal axis, while the sleeve is installed in the threaded channel of the handle with the ability to move the compensation core perpendicular to the plane of placement of the sensitive elements to one of the ends of one of the cores.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена конструкция устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows the design of the device.

Чувствительные элементы размещены в немагнитном металлическом корпусе 1 (диаметром 2,7 мм, длиной 27 мм) и представляют собой катушки с обмотками 2 и 3 (0,2X5,5 мм), размещенные соосно на расстоянии 15 мм друг от друга на текстолитовой панели 4, состоящей из двух половинок, выполняющих защитные функции от механических воздействий и температурных перепадов, вызывающих изменение угла несоосности магнитных осей сердечников феррозонда. Катушки 2 и 3 соединены между собой градиентометрически и выполняют функции обмотки возбуждения и измерительной. Обмотки катушек 2 и 3 подключены к электроизмерительной аппаратуре (на чертеже не показано). Sensitive elements are placed in a non-magnetic metal case 1 (diameter 2.7 mm, length 27 mm) and are coils with windings 2 and 3 (0.2X5.5 mm), placed coaxially at a distance of 15 mm from each other on a textolite panel 4 , consisting of two halves, performing protective functions from mechanical influences and temperature extremes, causing a change in the misalignment angle of the magnetic axes of the flux-gate cores. Coils 2 and 3 are interconnected gradiometrically and perform the functions of the field winding and measuring. The windings of coils 2 and 3 are connected to electrical equipment (not shown in the drawing).

В катушки 2 и 3 вставлены отожженные в вакууме пермаллоевые сердечники 5 и 6 (0,1X5 мм) так, чтобы они по возможности оказались соосны (параллельны) друг другу. Permalloy cores 5 and 6 (0.1X5 mm), annealed in vacuum, are inserted into coils 2 and 3 so that they are possible to be aligned (parallel) to each other.

Чувствительные элементы соответственно 2, 5 и 3, 6, установленные на панели 4, закрыты ее второй половиной, обработанной клеем БФ-4, и вставлены в ручку 9 корпуса 1. Sensitive elements 2, 5 and 3, 6, respectively, installed on the panel 4, are closed by its second half, treated with BF-4 glue, and inserted into the handle 9 of the housing 1.

Для устранения ложного сигнала применен отожженный в вакууме компенсационный пермаллоевый сердечник 7. Он установлен в немагнитной втулке 8 (2X3 мм) и вместе с втулкой 8 ввернут в одно из отверстий ручки 9 ортогонально к концу сердечника 6. Корпус 1 надет на панель 4, вставлен в ручку 9 и залит эпоксидным компаундом. To eliminate the spurious signal, a vacuum permalloy core 7. Annealed in vacuum, is used. It is installed in a non-magnetic sleeve 8 (2X3 mm) and, together with the sleeve 8, is screwed into one of the holes of the handle 9 orthogonally to the end of the core 6. The housing 1 is worn on the panel 4, inserted into handle 9 and coated with epoxy compound.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При пропускании по обмоткам возбуждения 2 и 3 переменного тока создается переменное магнитное поле, которое периодически доводит пермаллоевые сердечники 5 и 6 до насыщения. Если на феррозондовые сердечники действует лишь однородное магнитное поле, то ЭДС, наводимые в обмотках 2 и 3, взаимно компенсируются, и выходной сигнал, фиксирующий стрелочным индикатором, будет отсутствовать. When passing through the excitation windings 2 and 3 of an alternating current, an alternating magnetic field is created, which periodically brings the permalloy cores 5 and 6 to saturation. If only a uniform magnetic field acts on the flux-gate cores, then the EMF induced in the windings 2 and 3 are mutually compensated, and the output signal fixing with a dial indicator will be absent.

При поднесении устройства к намагниченному ферромагнитному телу на один из сердечников 5 будет действовать магнитное поле, большее по величине, чем на другой. В результате этого ЭДС, наводимые в обмотках 2 и 3, будут отличаться друг от друга. Разница величин ЭДС, передаваемых в виде сигнала на стрелочный индикатор прибора, и является мерой неоднородности магнитного поля, создаваемого ферромагнитным телом. When the device is brought to a magnetized ferromagnetic body, one of the cores 5 will be affected by a magnetic field that is larger in magnitude than the other. As a result of this, the EMF induced in windings 2 and 3 will differ from each other. The difference in the values of the EMF transmitted in the form of a signal to the dial indicator of the device is a measure of the inhomogeneity of the magnetic field created by the ferromagnetic body.

При изменении пространственной ориентации феррозонда, например, при вращении датчик вокруг его продольной оси ( т.е. магнитной оси феррозонда или, как еще называют, измерительной оси), на элементы 2, 5 и 3, 6 феррозонда будет действовать (ортогонально магнитной оси феррозонда) проекция вектора напряженности геомагнитного поля (ПВНГП). Если бы сердечники 5 и 6 были параллельны друг другу, то ПВНГП, действующая на полуэлементы 2, 5 и 3, 6, была бы равна нулю, а т.к. сердечник 5 и 6 непараллельны друг другу, то под влиянием ПВНГП сердечники 5 и 6 будут намагничиваться. В результате этого в обмотках 2 и 3 будут наводиться ЭДС разные по величине, но одной полярности, поэтому на выходе полуэлементов появится суммированная величина ЭДС. Эта величина, передаваемая в виде сигнала на стрелочный индикатор прибора, будет показывать наличие неоднородности магнитного поля (т.е. присутствие вблизи феррозонда намагниченного ферромагнитного тела), в то время как поле однородно (т.е. ферромагнитное тело отсутствует). If the spatial orientation of the flux gate changes, for example, when the sensor rotates around its longitudinal axis (i.e., the magnetic axis of the flux gate or, as they call it, the measuring axis), the flux gate elements 2, 5 and 3, 6 will act (orthogonal to the magnetic axis of the flux gate ) projection of the geomagnetic field intensity vector (PVNGP). If the cores 5 and 6 were parallel to each other, then the PVNGP acting on the half elements 2, 5 and 3, 6 would be equal to zero, and since core 5 and 6 are not parallel to each other, then under the influence of PVNGP cores 5 and 6 will be magnetized. As a result of this, in EMC windings 2 and 3, EMFs of different magnitude but of the same polarity will be induced, so the summed EMF value will appear at the output of the half elements. This value, transmitted in the form of a signal to the arrow indicator of the device, will indicate the presence of magnetic field inhomogeneity (i.e., the presence of a magnetized ferromagnetic body near the flux gate), while the field is uniform (i.e. there is no ferromagnetic body).

Физическая сущность компенсации связана с влиянием поля рассеяния компенсационного сердечника 7 на величину поля (создаваемого ПВНГП), действующего на сердечники 5 и 6, причем компенсирующее поле противоположно по знаку действующему на сердечники 5 и 6. При этом не зависит, на какой из сердечников оказывается компенсационное воздействие. Однако условием возможной и точной компенсации является ортогональная установка компенсационного сердечника к одному из концов перемагничивающегося сердечника и тщательный подбор размера компенсационного сердечника. The physical nature of compensation is associated with the influence of the scattering field of the compensation core 7 on the magnitude of the field (created by the PVHGP) acting on the cores 5 and 6, and the compensating field is opposite in sign to the cores 5 and 6. It does not depend on which of the cores the compensation impact. However, the condition for a possible and accurate compensation is the orthogonal installation of the compensation core to one of the ends of the magnetizable core and careful selection of the size of the compensation core.

Claims

A device for localizing a foreign ferromagnetic body in the cavity of the eye and orbit, made in the form of a flux gate containing a handle connected to a body made of non-magnetic material, in which sensitive elements are installed in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment, characterized in that it equipped with a compensation permaloy core installed inside the sleeve of non-magnetic material along its longitudinal axis, vacuum annealed in vacuum, while the sleeve is threaded th channel handle, with the compensating core Mixing Capacity plane perpendicular placement of sensors to one end of one of the cores.