RU2090138C1

RU2090138C1 - Device for localizing foreign ferromagnetic body in eye and orbital cavity

Info

Publication number: RU2090138C1
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 from nonmagnetic material and sensitive members being cores and windings connected to electrical measuring instruments. The device also has panel from nonmagnetic material mounted in the casing with Permalloy compensation core annealed in vacuum in axial threaded canal to be axially movable in the direction of sensitive members fixed on the panel. EFFECT: improved functional results. 1 dwg

Description

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

Иногда внутри человеческого тела в результате различных обстоятельств оказываются инородные ферромагнитные тела, извлечение которых требует хирургического вмешательства. Sometimes, as a result of various circumstances, foreign ferromagnetic bodies appear inside the human body, the extraction of which requires surgical intervention.

Медицинская практика показала, что основной, часто непреодолимой трудностью при проведении операций 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, до небольшим по величине неоднородностям магнитного поля. Medical practice has shown that the main, often insurmountable difficulty in conducting operations is the exact location of the extracted 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 pointers are used to find magnetic poles, to small inhomogeneities of magnetic fields.

Для локализации ферромагнитных тел известно применение астатического феррозондового магнитометра [1]
Принцип действия прибора основан на периодическом перемагничивании сердечника феррозонда под действием вспомогательного переменного поля /поля возбуждения/.For the localization of ferromagnetic bodies it is known to use an astatic flux-gate magnetometer [1]
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 /.

С помощью прибора измерялся градиент магнитного поля /т.е. разность магнитных полей, действующих на секции измерительной обмотки/. Using the instrument, the magnetic field gradient / i.e. was measured. difference of magnetic fields acting on the measuring winding section.

Прибор имеет существенные недостатки. Чувствительность феррозондового датчика была недостаточной для локализации небольших по размеру ферромагнитных тел. Конструкция датчика имела большие размеры, в частности диаметр свободного конца датчика составлял 10 12 мм, при изменении пространственной ориентации датчика возникал ложный сигнал. The device has significant disadvantages. The sensitivity of the flux-gate sensor was insufficient to localize small-sized ferromagnetic bodies. The design of the sensor was large, in particular, the diameter of the free end of the sensor was 10 12 mm, a false signal occurred when the spatial orientation of the sensor changed.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство, применяемое в феррозондовом полюсоискателе при удалении инородных тел в полости глаза. The closest in technical essence to the claimed device is a device used in a flux-gate detector when removing foreign bodies in the eye cavity.

Устройство выполнено в виде феррозонда, содержащего ручку, корпус из немагнитного материала и соосно размещенные чувствительные элементы в виде сердечников с обмотками, подключенными к электроизмерительной аппаратуре. The device is made in the form of a flux gate containing a handle, a body of non-magnetic material and coaxially placed sensitive elements in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment.

Однако феррозондовые полюсоискатели имеют существенный недостаток. При изменении пространственной ориентации феррозонда, например при повороте феррозондового датчика на 180°, возникает ложный сигнал, имитирующий наличие неоднородности поля /т.о. присутствие ферромагнитного тела/, в то время как поле однородно /т.н. ферромагнитное тело отсутствует/. Это явление связано с неидентичностью коэффициентов преобразования чувствительных полуэлементов /сердечников с обмотками/ феррозонда. However, fluxgate pole detectors have a significant drawback. When the spatial orientation of the fluxgate changes, for example, when the fluxgate probe rotates 180 °, a false signal arises that simulates the presence of field inhomogeneity / t.o. the presence of a ferromagnetic body /, while the field is uniform / so-called. ferromagnetic body is absent. This phenomenon is associated with the non-identity of the conversion coefficients of the sensitive half cells / cores with windings / flux gate.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения - устранение ложного сигнала, обусловленного наличием продольного геомагнитного поля и неидентичностью коэффициентов преобразования полуэлементов феррозонда, что приводит к повышению точности локализации инородного тела в полости глаза и орбиты. The technical result achieved when using the invention is the elimination of a false signal due to the presence of a longitudinal geomagnetic field and the identity of the conversion coefficients of the semi-elements of the flux gate, which leads to an increase in the accuracy of localization of a foreign body in the cavity of the eye and orbit.

Технический результат достигается за счет того, что устройство, выполненное в виде феррозонда, содержащего ручку, корпус из немагнитного материала и соосно размещенные чувствительные элементы в виде сердечников с обмотками, подключенными к электроизмерительной аппаратуре, снабжено установленной в корпусе панелью из немагнитного материала, и осевом резьбовою канале которой расположен отожженный в вакууме компенсационный пермаллоевый сердечник с возможностью осевого перемещения к одному из чувствительнмх элементов, закрепленных на панели. The technical result is achieved due to the fact that the device, made in the form of a flux gate, containing a handle, a body of non-magnetic material and coaxially placed sensitive elements in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment, is equipped with a panel of non-magnetic material installed in the body, and an axial threaded the channel of which is located a vacuum annealed compensation permalloy core with the possibility of axial movement to one of the sensitive elements fixed to Aneli.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Устройство представляет собой феррозоидовый датчик, состоящий из двух чувствительных элементов. Феррозондовые элементы размещены в немагнитном металлическом корпусе 1 и представляют собой катушки 2 и 3 размещенные соосно на растоянии 15 мм друг от друга на текстолитовой панели 4, состоящей из двух половинок, выполняющих защитные функции от механических воздействий и температурных перепадов. The device is a ferrozoid sensor, consisting of two sensitive elements. Flux-gate elements are placed in a non-magnetic metal case 1 and are coils 2 and 3 placed coaxially at a distance of 15 mm from each other on a textolite panel 4, which consists of two halves that perform protective functions from mechanical influences and temperature extremes.

Катушки 2 и 3 соединены между собой градиентометрически, выполняют функции обмотки возбуждения и измерительной. Обмотки катушек 2 и 3 подключены к электроизмерительному блоку. В них вставлены отожженные в вакууме пермалоевые сердечники 5 и 6 так, чтобы они по возможности оказались соосны друг другу. Элементы 2,5 и 3,6, установленные на панели 4, закрыты ее второй половиной, обработанной клеем ВФ-1, и вставлены в ручку датчика 8. Для устранения ложного сигнала применен отожженный в вакууме компенсационной пермаллоевый сердечник 7, ввернутый в панель 4 соосно магнитной оси феррозонда к полуэлементам 3,6. Корпус 1 надет на панель 4, вставлен в ручку датчика 8 и залит эпоксидным компаундом. Coils 2 and 3 are interconnected gradiometrically, perform the functions of the field winding and measuring. The windings of coils 2 and 3 are connected to an electrical measuring unit. Permaloy cores 5 and 6 annealed in vacuum are inserted into them so that they are possible to be aligned with each other. Elements 2.5 and 3.6 installed on panel 4 are covered by its second half, treated with VF-1 glue, and inserted into the handle of sensor 8. To eliminate the false signal, a permalloy core 7 annealed in vacuum was used, screwed into the panel 4 coaxially magnetic axis of the flux gate to the half elements 3.6. The housing 1 is worn on the panel 4, inserted into the handle of the sensor 8 and filled 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 доле, которое периодически доводит пермаллоевые сердечники 5 и 6 до насыщения. Если на сердечники феррозонда действует лишь однородное магнитное поле, то ЭДС, наводимые на обмотках 2 и 3, взаимно компенсируются, и выходной сигнал, фиксируемый стрелочным индикатором, будет отсутствовать,
При поднесении датчика 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, будет отличаться друг от друга. Разница величин ЭДС, передаваемая в виде сигнала на стрелочный индикатор прибора, и является мерой неоднородности магнитного поля, создаваемого Ферромагнитным телом.When passing through the excitation windings 2 and 3 of an alternating current, an alternating magnetic fraction is created, which periodically brings the permalloy cores 5 and 6 to saturation. If only a uniform magnetic field acts on the cores of the flux gate, then the EMF induced on the windings 2 and 3 are mutually compensated, and the output signal recorded by the dial indicator will be absent,
When the sensor is brought to a magnetized ferromagnetic body, one of the cores 5 will be affected by a magnetic field larger than the other. As a result of this, the EMF induced in windings 2 and 3 will be different from each other. The difference in the EMF values, 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 повороте датчика на 180^o, на элементы 2,5 и 3,6 феррозонда будет действовать /вдоль магнитной оси феррозонда/ проекция вектора напряженности геомагнитного поля /ПВ НГП/. Если бы элементы 2,5 и 3,6 были идентичны друг другу, то под влиянием ПВ НГП в элементах наводились бы ЭДС, равное по величине, но разной полярности, в результате этого ЭДС были бы скомпенсированы. А т.к. элементы 2,5 и 3,6 неидентичны друг другу, то в элементах будут наводиться ЭДС, разные по величине, поэтому на выходе элементов 2,5 и 3,6 появится разность величин ЭДС. Эта величина, передаваемая в виде сигнала на стрелочный индикатор прибора, показывает наличие неоднородности магнитного поля /т.е. присутствие вблизи феррозонда намагниченного ферромагнитного тела/ в то время как поле однородно /т.е. ферромагнитное тело отсутствует/.When changing the spatial orientation of the flux gate, for example, when the sensor rotates 180 ^o , the elements of 2.5 and 3.6 of the flux gate will act / along the magnetic axis of the flux gate / projection of the geomagnetic field strength vector / PV NGP /. If the elements 2.5 and 3.6 were identical to each other, then under the influence of the PV of the OGP, the elements would induce an emf equal in magnitude but of different polarity, as a result of which the emf would be compensated. And since Since the elements 2.5 and 3.6 are not identical to each other, then the elements will induce EMFs that are different in magnitude, so at the output of the elements 2.5 and 3.6 the difference in the values of the EMF will appear. This value, transmitted in the form of a signal to the pointer indicator of the device, indicates the presence of magnetic field inhomogeneity / i.e. the presence of a magnetized ferromagnetic body near the fluxgate / while the field is uniform / i.e. ferromagnetic body is absent.

Для устранения ложного сигнала в феррозонд введен отожженный в вакууме компенсационный пермаллоевый сердечник 7, установленный в панели 4 к элементу 6 соосно продольной оси /магнитной оси/ феррозонда. To eliminate the false signal, a compensation permalloy core 7 annealed in vacuum is introduced into the flux gate and is installed in panel 4 to element 6 coaxially with the longitudinal axis / magnetic axis / flux gate.

Физическая сущность компенсации связана с влиянием поля рассеяния компенсационного сердечника 7 на величину поля /создаваемого ПВ НГЦ/, действующего на элементы феррозонда, причем компенсирующее поле противоположно по знаку, действующему на элементы. The physical nature of compensation is associated with the influence of the scattering field of the compensation core 7 on the field / created by the PV of the OGC / acting on the elements of the flux gate, and the compensating field is opposite in sign to the elements.

При этом лучше оказывать компенсационное воздействие на элемент с наименьшей ЭДС. It is better to exert a compensatory effect on the element with the lowest EMF.

Условием возможной и точной компенсации являются установка компенсационного сердечника соосно продольной оси феррозонда к элементу и подбор оптимального размера компенсационного сердечника, например, для точной компенсации подобран сердечник размером 2 х 2 мм. Б этом случае ложный сигнал уменьшается в 25 30 раз. A prerequisite for possible and accurate compensation is the installation of the compensation core coaxially to the longitudinal axis of the flux gate to the element and the selection of the optimal size of the compensation core, for example, a core of 2 x 2 mm is selected for accurate compensation. In this case, the false signal decreases 25-30 times.

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, a body of non-magnetic material and coaxially placed sensitive elements in the form of cores with windings connected to electrical measuring equipment, characterized in that it is equipped with a panel mounted in the housing made of non-magnetic material, in the axial threaded channel of which is located a vacuum annealed compensation permaloy core with the possibility of axial movement to one of sensors mounted on the panel.