RU2139746C1

RU2139746C1 - Ultrasonic therapeutic instrument with control of acoustic contact of radiator with medium

Info

Publication number: RU2139746C1
Application number: RU98112631A
Authority: RU
Inventors: А.В. Гладилин
Original assignee: Гладилин Алексей Викторович
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-10-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: instrument is used for correct evaluation of ultrasonic exposure dose. Instrument has power supply unit and series-connected ultrasonic master oscillator, modulator, power amplifier, and radiator connected to it. Control device, outputs of which are connected to ultrasonic master oscillator and modulator is also connected to power supply unit. Series- connected generator of linearly rising voltage, comparator, device of reference signal access-storage, threshold device and signalling device are also connected to instrument. Measuring resistor is connected in series with radiator. Comparator, access-storage device and threshold device are connected with their second inputs to divider formed by radiator and measuring resistor. Control device input is connected to second output of threshold device. Instrument circuit allows automatic control of radiator acoustic contact with medium at any level of therapeutic output power and protection against piezoradiator plate overheating. EFFECT: enhanced efficiency. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретенье относится к медицине, в частности к терапевтической медицинской технике, для контроля акустического контакта для оценки правильной дозы ультразвукового воздействия. The invention relates to medicine, in particular to therapeutic medical equipment, for monitoring acoustic contact to evaluate the correct dose of ultrasonic exposure.

Известен ультразвуковой терапевтический аппарат, содержащий пьезоэлектрический фокусирующий излучатель ультразвука, выполненный в виде чаши и соединенный с генератором, выполненным с возможностью регулирования характеристик напряжения во время возбуждения, и установленный на контейнере с контактной жидкостью, поверхность аппликации которого выполнена в виде гибкой мембраны, размещенной на поверхности объекта воздействия. Пьезоэлемент фокусирующего излучателя ультразвука выполнен с постоянным фокусным расстоянием при переменной толщине, причем отношение максимальной толщины пьезоэлемента к минимальной равно 1,01-1,15, а генератор переменного напряжения ультразвуковой частоты выполнен с возможностью регулирования по частоте с отношением максимальной частоты к минимальной в диапазоне 1,01-1,15 (RU 2086178 C1, 1997). Однако в данном приборе отсутствует устройство для контроля за акустическим контактом между излучателем и озвучиваемой частью тела, что не позволяет с требуемой точностью установить дозу ультразвукового воздействия. A known ultrasonic therapeutic apparatus containing a piezoelectric focusing ultrasound transducer made in the form of a bowl and connected to a generator configured to control voltage characteristics during excitation, and mounted on a container with contact fluid, the application surface of which is made in the form of a flexible membrane placed on the surface object of influence. The piezoelectric element of the focusing ultrasound emitter is made with a constant focal length at a variable thickness, the ratio of the maximum thickness of the piezoelectric element to the minimum being 1.01-1.15, and the ultrasonic frequency alternator is frequency adjustable with the ratio of the maximum frequency to the minimum in the range 1 , 01-1.15 (RU 2086178 C1, 1997). However, in this device there is no device for monitoring the acoustic contact between the emitter and the voiced part of the body, which does not allow to establish the dose of ultrasonic exposure with the required accuracy.

Наиболее близким к изобретению является аппарат для ультразвуковой терапии (SU 1149975 A, 1985), содержащий блок питания и подключенные к нему последовательно соединенные задающий генератор, модулятор, регулятор мощности, усилитель мощности, излучатель, при этом устройство управления соединено выходами с ультразвуковым задающим генератором и модулятором. При этом контроль акустического контакта возможен при изменении интенсивности. Недостатком данного аппарата являются невысокая точность контроля контакта и сложность регулировки при серийном производстве аппаратуры или ее ремонте. Closest to the invention is an apparatus for ultrasonic therapy (SU 1149975 A, 1985), comprising a power supply unit and serially connected to a master oscillator, modulator, power regulator, power amplifier, emitter, while the control device is connected by outputs to an ultrasonic master generator and modulator. In this case, control of the acoustic contact is possible with a change in intensity. The disadvantage of this apparatus is the low accuracy of contact control and the difficulty of adjustment during mass production of equipment or its repair.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого устройства, выражается в возможности автоматического контроля акустического контакта излучателя со средой при любом уровне терапевтической выходной мощности. The technical result that can be obtained by implementing the inventive device is expressed in the ability to automatically control the acoustic contact of the emitter with the medium at any level of therapeutic output.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что ультразвуковой терапевтический прибор, содержащий блок питания и подключенные к нему последовательно соединенные ультразвуковой задающий генератор> модулятор, усилитель мощности, излучатель, а также устройство управления, выходы которого соединены с ультразвуковым задающим генератором и модулятором. Дополнительно в прибор включены последовательно соединенные генератор линейно возрастающего напряжения, компаратор, устройство выборки-хранения опорного сигнала, пороговое устройство и сигнализатор, компаратор, устройство выборки-хранения и пороговое устройство вторыми входами подключены к делителю, образованному последовательно включенными излучателем и измерительным резистором. Вход устройства управления соединен со вторым выходом порогового устройства. The essence of the proposed device is that an ultrasonic therapeutic device containing a power supply and connected to it in series with an ultrasonic master oscillator> modulator, power amplifier, emitter, as well as a control device whose outputs are connected to an ultrasonic master generator and modulator. Additionally, a linearly increasing voltage generator, a comparator, a reference signal sampling-storage device, a threshold device and an alarm device, a comparator, a sampling-storage device and a threshold device with second inputs are connected to a divider formed by a serially connected emitter and a measuring resistor. The input of the control device is connected to the second output of the threshold device.

Структурная схема предлагаемого ультразвукового терапевтического прибора представлена на чертеже. The structural diagram of the proposed ultrasonic therapeutic device is presented in the drawing.

На структурной схеме можно выделить две независимые цепи: цепь возбуждения излучателя, состоящую из блока питания (10) и подключенных к нему последовательно соединенных ультразвукового задающего генератора (1), модулятора (2), усилителя мощности (3), излучателя (Z) и цепь контроля акустического контакта, включающую последовательно соединенные генератор линейно возрастающего напряжения (8), компаратор (5), устройство выборки-хранения опорного сигнала (6), пороговое устройство (7) и сигнализатор (9), причем компаратор (5), устройство выборки-хранения опорного сигнала (6) и пороговое устройство (7) вторыми входами подключены к делителю, который образован излучателем и измерительным резистором P, кроме того, прибор содержит устройство управления (4), выходы которого соединены с ультразвуковым задающим генератором (1), модулятором (2), а вход соединен со вторым выходом порогового устройства (7). Two independent circuits can be distinguished in the structural diagram: the emitter excitation circuit, consisting of a power supply unit (10) and serially connected ultrasonic master oscillator (1), modulator (2), power amplifier (3), emitter (Z) and a circuit acoustic contact monitoring, including a series-connected linearly increasing voltage generator (8), a comparator (5), a sampling device for storing the reference signal (6), a threshold device (7) and a signaling device (9), the comparator (5), the sampling device storage the signal (6) and the threshold device (7) by the second inputs are connected to the divider, which is formed by the emitter and the measuring resistor P, in addition, the device contains a control device (4), the outputs of which are connected to the ultrasonic master oscillator (1), the modulator (2 ), and the input is connected to the second output of the threshold device (7).

Предлагаемое устройство работает следующим образом: для определения уровня опорного напряжения, соответствующего заданной выходной мощности, при включении питания прибор переходит в режим автокалибровки. Работа цепи контроля акустического контакта основана на контроле изменения силы тока в цепи делителя пьезоизлучателя Z - резистор R по изменению напряжения U_к (резистор R может быть заменен трансформатором тока). Напряжение U_к одновременно подается на вход компаратора (5) и аналоговое устройство выборки-хранения (6). Одновременно с этим, генератор линейно возрастающего напряжения (8) начинает вырабатывать линейно возрастающее напряжение, поступающее на второй вход компаратора (5). При равенстве сравниваемых напряжений с выхода компаратора (5) поступает сигнал, переключающий устройство выборки-хранения (6) в режим хранения. Таким образом, на выходе устройства (6) образуется опорное напряжение, равное U_к, режим контроля акустического контакта осуществляется автоматически и обеспечивается высокая точность установления дозы ультразвукового воздействия. Прибор переходит в режим излучения.The proposed device operates as follows: to determine the level of the reference voltage corresponding to a given output power, when the power is turned on, the device enters the auto-calibration mode. The operation of the acoustic contact control circuit is based on monitoring changes in the current strength in the piezoelectric emitter divider circuit Z — resistor R by changing the voltage U _k (resistor R can be replaced by a current transformer). The voltage U _{k is} simultaneously supplied to the input of the comparator (5) and the analog device of sampling-storage (6). At the same time, the linearly increasing voltage generator (8) begins to generate a linearly increasing voltage supplied to the second input of the comparator (5). If the compared voltages are equal, a signal is received from the output of the comparator (5), which switches the sample-storage device (6) into storage mode. Thus, at the output of the device (6), a reference voltage is formed equal to U _k , the acoustic contact control mode is carried out automatically and high accuracy of setting the dose of ultrasonic exposure is ensured. The device goes into radiation mode.

Параметры возбуждения пьезоэлемента: начальная частота напряжения воздействия, пределы изменения частоты, время воздействия (для непрерывного режима возбуждения), количество, длительность, скважность импульсов (для импульсного режима воздействия), интенсивность задаются оператором с помощью устройства управления (4). Как отмечалось ранее, напряжение с устройства выборки-хранения (6) в качестве опорного поступает в пороговое устройство (7). На второй вход порогового устройства (7) подается контролируемое напряжение, снимаемое с резистора Р. При уменьшении нагрузки пьезоизлучателя (Z), т.е. уменьшении площади соприкосновения или плотности контакта, ток в цепи и соответственно напряжение U_к на резисторе R возрастают. При увеличении падения напряжения на резисторе R более чем на 10% сигналы о степени неконтакта поступают в устройство управления (4) и сигнализатор (9), при этом, для поддержания заданной дозы воздействия устройство управления (4) увеличивает время воздействия пропорционально величине неконтакта. При нарушении контакта более чем на 30% устройство управления сохраняет в памяти полученную пациентом дозу воздействия и отключает прибор.Piezoelectric element excitation parameters: initial frequency of the exposure voltage, frequency variation limits, exposure time (for the continuous excitation mode), number, duration, duty cycle of pulses (for the pulse exposure mode), intensity are set by the operator using the control device (4). As noted earlier, the voltage from the sample-storage device (6) as a reference enters the threshold device (7). At the second input of the threshold device (7), a controlled voltage is applied, removed from the resistor R. When the load of the piezoelectric transducer (Z) is reduced, i.e. reducing contact area or contact density, the current in the circuit and, accordingly, the voltage U _to on the resistor R increase. When the voltage drop across the resistor R is increased by more than 10%, signals about the degree of non-contact are sent to the control device (4) and the signaling device (9), while to maintain a given dose of exposure, the control device (4) increases the exposure time in proportion to the value of the non-contact. If contact is broken by more than 30%, the control device saves the dose received by the patient in memory and turns off the device.

Контроль акустического контакта осуществляется в диапазоне изменения выходной мощности более 20 дБ, что существенно перекрывает диапазон используемых в терапии интенсивностей. Acoustic contact control is carried out in the range of output power changes of more than 20 dB, which significantly covers the range of intensities used in therapy.

Claims

An ultrasonic therapeutic device containing a power supply and connected to it in series with an ultrasonic master oscillator, modulator, power amplifier, emitter, and a control device, the outputs of which are connected to an ultrasonic master oscillator and modulator, characterized in that a linearly increasing generator is connected in series in the apparatus voltage, a comparator, a device for fetching and storing a reference signal, a threshold device and an alarm, while a comparator, a device for selecting Ki storage and a threshold device with second inputs are connected to a divider formed by series-connected emitter and measuring resistor, and the input of the control device is connected to the second output of the threshold device.