RU2102018C1

RU2102018C1 - Device for tissue treatment

Info

Publication number: RU2102018C1
Application number: RU95120564A
Authority: RU
Inventors: А.П. Рамзаев; Е.Г. Рогова; А.В. Ходаковский
Original assignee: Саратовский государственный технический университет
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: device includes a power supply source, a starter, tubular carcass with slip bearings and a plunger inside it, a plunger is connected with instrumental fixator, in body cavity there is electromagnetic actuating mechanism connected with power supply source as a signal generator with regulating frequency and amplitude, an actuating mechanism is designed as linear electromagnetic engine that has magnetic circuit as tubular body with internal magnetizing coil, a core is situated on a plunger with a striker, on the end of instrumental fixator there is an anvil upon two springs. EFFECT: higher efficiency to provide continuous regulation of device's amplitude fluctuations, better convenience at tissue treatment. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к хирургическим инструментам, предназначенным для костной трепанации. The invention relates to medical equipment, namely to surgical instruments intended for bone trepanation.

Известна электродрель для обработки костей ( А.С. СССР N 236707, кл. A 61 B 17/16, 1969), содержащая электродвигатель, размещенный в рукоятке, шпиндель, наконечник, съемные режущие инструменты и педаль включения электродвигателя. Вал электродвигателя соединен со шпинделем наконечника с помощью гибкого вала в виде проволочной спирали. Known electric drill for processing bones (AS USSR N 236707, class A 61 B 17/16, 1969), containing an electric motor located in the handle, a spindle, a tip, removable cutting tools and a pedal for turning on the electric motor. The motor shaft is connected to the tip spindle using a flexible shaft in the form of a wire spiral.

Недостатки устройства:
ограниченные функциональные возможности; невозможность изменения режимов обработки в виде амплитуды и частоты колебаний медицинского инструмента и, как следствие, неудобство в применении.The disadvantages of the device:
limited functionality; the impossibility of changing processing modes in the form of the amplitude and frequency of oscillations of a medical instrument and, as a result, inconvenience in use.

Известно электромеханическое устройство для резания костных тканей, остеотомии, введения и извлечения штифтов при остеосинтезе и для массажа (патент Российской Федерации N 2012251, кл. A 61 B 17/16, 18.03.92), содержащее источник электропитания, пускатель, трубчатый корпус, размещенные в корпусе подшипники скольжения, установленный концами в подшипниках скольжения составной шток, связанный с торцом первого конца с инструментальным фиксатором, и съемные режущие инструменты. Оно дополнительно снабжено съемными инструментами для массажа и для введения и извлечения штифтов при остеосинтезе, причем в полости корпуса размещен связанный с источником электропитания электромагнитный исполнительный механизм в виде размещенной в центре корпуса и заключенной в обойму из магнитного материала намагничивающей катушки, выполненной из алюминиевой проволоки с оксидной изоляцией, при этом шток закреплен вторым концом во втором подшипнике посредством шпонки и состоит из трех частей, средняя из которых выполнена из диамагнитного материала и установлена в полости намагничивающей катушки, крайние части выполнены ферромагнитными и снабжены жестко закрепленными постоянными магнитами, установленными с возможностью магнитного взаимодействия с катушечными полюсами и с возможностью механического взаимодействия с выступающими буферными резиновыми концами, закрепленными в выполненных в торцах обоймы канавках, источник электропитания выполнен в виде генератора синусоидальных и пилообразных сигналов с регулируемой частотой и регулируемой амплитудой, корпус выполнен из магнитного материала и снабжен съемным держателем, на котором размещен ручной пускатель в виде кнопки, режущие инструменты выполнены в виде костных ножей и остеомов, а между установленным на первом конце штока подшипником и постоянным магнитом размещена пружина сжатия. Known electromechanical device for cutting bone tissue, osteotomy, insertion and extraction of pins during osteosynthesis and massage (patent of the Russian Federation N 2012251, CL A 61 B 17/16, 03/18/92), containing a power source, starter, tubular housing, in the housing, sliding bearings, the ends installed in the bearings of the bearings, a composite rod connected to the end face of the first end with a tool holder, and removable cutting tools. It is additionally equipped with removable massage tools and for inserting and removing pins during osteosynthesis, and in the cavity of the housing there is an electromagnetic actuator connected to the power source in the form of a magnetizing coil made of aluminum material and made of a magnetic material in a cage made of magnetic material made of aluminum oxide wire isolation, while the rod is secured by the second end in the second bearing by means of a key and consists of three parts, the middle of which is made of magnetic material and is installed in the cavity of the magnetizing coil, the outer parts are made of ferromagnetic and are equipped with rigidly fixed permanent magnets installed with the possibility of magnetic interaction with the coil poles and with the possibility of mechanical interaction with protruding buffer rubber ends fixed in grooves made in the ends of the ferrule, the power source is made in the form of a generator of sinusoidal and sawtooth signals with adjustable frequency and adjustable amplitude, The whisker is made of magnetic material and is equipped with a removable holder on which a manual starter is located in the form of a button, cutting tools are made in the form of bone knives and osteomas, and a compression spring is placed between the bearing installed on the first end of the rod and the permanent magnet.

Недостатки устройства-прототипа;
невозможность регулировки амплитуды колебаний медицинского инструмента во время обработки ткани (резания или массажа),
корпус устройства не герметизирован, что затрудняет процедуру стерилизации,
неудобство применения при хирургических операциях (при остеотомии и забивании штифтов обе руки хирурга оказываются занятыми: в одной руке хирург держит долото, в другой вибратор с молотком).The disadvantages of the prototype device;
the inability to adjust the amplitude of the oscillations of the medical instrument during tissue processing (cutting or massage),
the case of the device is not sealed, which complicates the sterilization procedure,
inconvenience of use in surgical operations (with osteotomy and clogging of pins, both hands of the surgeon are busy: the surgeon holds the chisel in one hand, and the vibrator with a hammer in the other).

Задача изобретения обеспечение возможности плавного регулирования амплитуды колебаний инструмента и удобства в применении устройства во время обработки тканей. The objective of the invention is the ability to smoothly control the amplitude of the oscillations of the tool and ease of use of the device during tissue processing.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для обработки тканей содержатся источник электропитания, пускатель, трубчатый корпус, размещенные в корпусе подшипники скольжения, установленный концами в подшипниках скольжения шток, связанный торцом с инструментальным фиксатором, в полости корпуса размещен связанный с источником электропитания в виде генераторов сигналов с регулируемой частотой и амплитудой электромагнитный исполнительный механизм в виде линейного электромагнитного двигателя (ЛЭМД), у которого магнитопроводом является трубчатый корпус с размещенной в нем намагничивающей катушкой, сердечник выполнен на штоке с бойком, причем на конце инструментального фиксатора установлена наковальня на двух пружинах. This object is achieved by the fact that the proposed device for processing tissues contains an electric power source, a starter, a tubular housing, sliding bearings housed in the housing, a rod connected by the ends in the sliding bearings, connected by an end to the tool holder, and connected to the power supply in the cavity of the housing in the form signal generators with adjustable frequency and amplitude electromagnetic actuator in the form of a linear electromagnetic motor (LEMD), in which m gnitoprovodom is a tubular body with a magnetizing coil located therein, the core is made on the stem with the striker, wherein at the end of the tool anvil retainer mounted on two springs.

Кроме того, устройство для обработки тканей может быть выполнено с величиной жесткости распорной пружины наковальни, равной величине жесткости контакта инструмент ткань, а величина жесткости возвратной пружины выбрана из условия превышения сил упругости над силами инерции. При жестких требованиях к дезинфицированию устройства трубчатый корпус и инструментальный фиксатор соединены упругим гофром. In addition, the device for processing fabrics can be made with a stiffness value of the anvil spacer spring equal to the stiffness of the tool fabric contact, and the stiffness value of the return spring is selected from the condition that the elastic forces exceed the inertia forces. With stringent requirements for the disinfection of the device, the tubular body and the tool holder are connected by an elastic corrugation.

На чертеже изображено устройство в собранном виде без рабочего инструмента. The drawing shows the device assembled without a working tool.

Заявляемое устройство содержит инструментальный фиксатор 1 с прижимными винтами 2, герметизирующую трубку гофр 3, соединяющую инструментальный фиксатор 1 и корпус прибора, подшипник скольжения 4 (квадратного сечения, для исключения проворота медицинского инструмента), наковальню 5, установленную на штоке 6, соединеном с инструментальным фиксатором 1. Под наковальней расположены амортизирующая пружина 7, исключающая передачу удара на корпус прибора в конце рабочего хода наковальни 5, сверху наковальня 5 расперта относительно корпуса распорной пружиной 8, жесткость пружины выбирается равной жесткости контакта инструмент ткань, боек 9, жестко связанный с сердечником 10, установленным в подшипники скольжения 11, части магнитопровода 12, стальной трубчатый корпус 13, намагничивающая катушка 14, возвратная пружина 15, жесткость которой выбирается из условия превышения сил упругости над силами инерции бойка 9 и сердечника 10. Параметры возвратной пружины 15 выбираются из условия возврата сердечника 10 с бойком 9 в исходное положение и максимальной частоты колебаний. Кроме того,устройство содержит герметизирующую втулку 16, питающий кабель 17, связывающий намагничивающую катушку 14 с блоком питания, крышку 18, гайки 19, фланцы, выполненные из немагнитного материала (алюминия) 20. The inventive device includes a tool holder 1 with clamping screws 2, a sealing tube corrugation 3, connecting the tool holder 1 and the device body, a sliding bearing 4 (square section, to prevent rotation of the medical instrument), anvil 5 mounted on the rod 6, connected to the tool holder 1. Under the anvil there is a shock-absorbing spring 7, which excludes the transmission of shock to the device body at the end of the anvil 5 working stroke, from above the anvil 5 is open relative to the body oh spring 8, the spring stiffness is chosen equal to the stiffness of the contact fabric tool, the striker 9, rigidly connected with the core 10 installed in the sliding bearings 11, parts of the magnetic circuit 12, a steel tubular body 13, a magnetizing coil 14, a return spring 15, the rigidity of which is selected from the condition the excess of elastic forces over the inertia of the striker 9 and core 10. The parameters of the return spring 15 are selected from the condition of the return of the core 10 with the striker 9 to its original position and the maximum oscillation frequency. In addition, the device includes a sealing sleeve 16, a power cable 17 connecting the magnetizing coil 14 to the power supply, a cover 18, nuts 19, flanges made of non-magnetic material (aluminum) 20.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Трепанатор и сменные рабочие инструменты (долота, держатели штифтов) дезинфицируют в спецрастворах и сухожаровом шкафу. Хирург регуляторами блока питания устанавливает нужную частоту и силу ударов, закрепляет в инструментальном фиксаторе 1 требуемый инструмент с помощью прижимных винтов 2. При нажатии на педаль управления на катушку ЛЭМД 14 с блока питания через питающий кабель 17 начинают поступать прямоугольные импульсы с заданной частотой и амплитудой. Под действием импульса сердечник 10 втягивается в магнитопровод, состоящий из частей 12, 13, т.е. разгоняется в течение рабочего хода, затем ударяет бойком 9 по наковальне 5, передавая импульс удара на режущую кромку долота и перемещая наковальню 5 с инструментальным фиксатором 1 на минимальную величину рабочего хода, после чего сердечник 10 с бойком 9 возвращаются в исходное положение возвратной пружиной 15, зафиксированной на штоке 6 сердечника 10 гайками 19, далее рабочий цикл повторяется. Подшипники скольжения 11 запрессованные во фланцы 20, обеспечивают возможность перемещения сердечника 10 относительно корпуса в осевом направлении. Подшипник скольжения 4 позволяет перемещать шток 6 в осевом направлении и исключает возможность его проворота. Трубка гофр 3 герметизирует подвижное соединение корпус инструментальный фиксатор. Герметизирующая втулка 16 обеспечивает герметичность соединения питающего кабеля 17 с крышкой корпуса 18. The trepanator and interchangeable working tools (chisels, pin holders) are disinfected in special solutions and in a dry heat cabinet. The surgeon regulates the power supply by the regulators of the power supply unit, sets the desired frequency and force of impacts, fixes the required tool in the tool holder 1 with the help of clamping screws 2. When the LEMD 14 coil is pressed on the control pedal, rectangular impulses with a given frequency and amplitude begin to arrive from the power supply unit 17 through the power cable 17. Under the influence of the pulse, the core 10 is drawn into the magnetic circuit, consisting of parts 12, 13, i.e. accelerates during the working stroke, then strikes the striker 9 on the anvil 5, transferring the impact pulse to the cutting edge of the bit and moves the anvil 5 with the tool holder 1 to the minimum stroke, after which the core 10 with the striker 9 are returned to their original position by a return spring 15, fixed on the stem 6 of the core 10 with nuts 19, then the duty cycle is repeated. The bearings 11 pressed into the flanges 20, provide the ability to move the core 10 relative to the housing in the axial direction. The sliding bearing 4 allows you to move the rod 6 in the axial direction and eliminates the possibility of rotation. The corrugation tube 3 seals the movable connection housing tool clamp. The sealing sleeve 16 provides a tight connection of the power cable 17 with the cover of the housing 18.

При необходимости более быстрого удаления костного материала хирург нажимает на корпус прибора, т.е. прикладывает большее усилие вдоль оси долота, под действием этого усилия наковальня 5 с долотом отводится на большую величину рабочего хода, преодолевая сопротивление распорной пружины 8, и при следующем ударе бойка возвращается в исходное положение, т.е. амплитуда колебаний долота возрастает. Это совместно с увеличением усилия резанья позволяет повысить производительность операции при удалении сравнительно больших объемов кости. If more rapid removal of bone material is necessary, the surgeon presses on the device body, i.e. applies a greater force along the axis of the bit, under the action of this force, the anvil 5 with the bit is diverted to a larger working stroke, overcoming the resistance of the spacer spring 8, and the next time the hammer strikes, it returns to its original position, i.e. the amplitude of the oscillations of the bit increases. This, together with an increase in cutting force, allows to increase the productivity of the operation while removing relatively large volumes of bone.

При соскальзывании долота с кости в мягкие ткани амплитуда колебаний немедленно уменьшается до несущественной величины, так как осевое усилие в этом случае минимально, а энергия удара гасится амортизирующей пружиной 7. Это снижает травматизм при операции. When the bit slides off the bone into soft tissue, the amplitude of oscillations immediately decreases to an insignificant value, since the axial force in this case is minimal, and the impact energy is absorbed by the shock-absorbing spring 7. This reduces injuries during surgery.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оптимизировать процесс операции. Это соответствует развитию прогрессивных щадящих принципов операционного вмешательства, особенно важных, например, при выполнении операций на среднем ухе, в условиях глубоких и узких полостей. При этих операциях необходимо точно дозировать силу удара чтобы избежать повреждений. Thus, the proposed device allows you to optimize the operation process. This corresponds to the development of progressive sparing principles of surgical intervention, especially important, for example, when performing operations on the middle ear, in conditions of deep and narrow cavities. During these operations, the impact force must be accurately dosed to avoid damage.

Claims

1. A device for processing fabrics containing a power source, a starter, a tubular housing, slide bearings placed in the housing, a rod connected by the ends in the slide bearings, connected by an end to the tool holder, in the body cavity is connected to the power source in the form of a signal generator with adjustable frequency and amplitude, an electromagnetic actuator, characterized in that the actuator is made in the form of a linear electromagnetic motor, in which the top conductor is a tubular body with a magnetizing coil placed in it, the core is made on the rod with a striker, and an anvil is installed on the end of the tool holder on two springs.

2. The device according to claim 1, characterized in that the stiffness of the anvil spacer spring is chosen to be equal to the stiffness of the contact "tool fabric", and the stiffness of the return spring is selected from the condition that the elastic forces exceed the inertia forces.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the tubular body and the tool holder are connected by an elastic corrugation.