SU774548A1

SU774548A1 - Device for ultrasonic surgery

Info

Publication number: SU774548A1
Application number: SU792714332A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Александрович Ткаченко; Леонард Федорович Вовк
Original assignee: Особое Конструкторское Бюро При Ростовском Заводе "Гранит"
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1980-10-30

Description

tt

Изобретение относитс к медицинской технике, а именно к хирургическим инструментам.The invention relates to medical technology, namely to surgical instruments.

Известно устройство дл ультразвуковой хирургии, которое состоит из 5 генератора колебаний ультразвуковой частоты,усилител мощности с измерительной схемой в виде компенсационного моста, образованного двум ветв ми, в одной из которых после- tO довательно соединены электроакустический преобразователь и эталонный резистор, в другой - катушка индуктивности с параллельным ей переменным резистором и переменный р еэистор, 5 формировател , одновибратора, запускаемого формирователем импульсов, схемы совпадени , соединенной с генератором через генератор тока, интегрирующей цепи, аттенюатора, 20 вход которого соединен с эталонным резистором измерительной схемы через последовательно соединенные усилитель и выпр мительный мост, образуюгдие схему стабилизации ампли- 25 туды механических колебаний рабочего инструмента I ,A device for ultrasonic surgery is known, which consists of 5 ultrasonic frequency oscillator, a power amplifier with a measuring circuit in the form of a compensation bridge formed by two branches, in one of which an electroacoustic converter and a reference resistor are successively connected, the other inductance coil with a parallel resistor and a variable voltage, 5 shaper, one-shot, triggered by a shaper driver, coincidence circuit connected to a generator through the current generator, the integrating circuit, the attenuator, whose 20 input is connected to the reference resistor of the measuring circuit through an amplifier and a rectifying bridge connected in series, forming a circuit for stabilizing the amplitude of the mechanical oscillations of the working tool I,

Однако известное устройство при смене инструмента работает без дополнительной настройки только в 30However, the known device when changing tools works without additional configuration only in 30

том случае, если частота:СОбственных колебаний смен емого инструмента попадает в полосу захвата смете-. мы автоматической подстройки частоты одного пор дка с разбросом собственной частоты колебаний инструментов, образующегос при заточке инструмента перед проведением операции. Следовательно , недостатком такого изобретени вл етс очень узка полоса частот автоматической настройки прибора . К недостаткам известного устройства следует отнести также отсутствие информации о срыве колебаний инструмента, который происходит из-за того, что под воздействием перегрузки собственна частота колебаний инструмента измен етс так, что вь ходит за пределы полосы удержани системы автоматической подстройки частоты.In the event that the frequency of: The actual oscillations of the tool being replaced fall within the trapping range of the sweepers. We automatically adjust the frequency of one order with the spread of the natural frequency of the oscillations of the tools that are formed when the tool is sharpened before the operation. Therefore, the disadvantage of this invention is the very narrow frequency band of the automatic tuning of the instrument. The disadvantages of the known device also include the lack of information about the breakdown of the tool oscillations, which is due to the fact that under the influence of overload the natural frequency of the tool oscillations changes so that it falls outside the holding band of the automatic frequency control system.

Целью изобретени вл етс обеспечение использовани рабочих инструментов с различной частотой резонансных колебаний, а также получение информации о нарушении режима работы рабочего инструмента.The aim of the invention is to ensure the use of working tools with different frequency of resonant vibrations, as well as obtaining information about the violation of the operating mode of the working tool.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство введена схема поиска и запоминани резонанснойThe goal is achieved by the fact that a search and memorization resonant circuit is introduced into the device.

частоты установленного рабочего инструмента, вход которой соединен с. выходом интегрирующей цепи, а выход соединен со вторым входом генератора ультразвуковой частоты.the frequency of the installed working tool, the input of which is connected to. the output of the integrating circuit, and the output is connected to the second input of the ultrasonic frequency generator.

Кроме того,.в устройстве имеетс источник звукового сигнала, выполненный в виде генератора звуковых частот и ключевого каскада, вход которого соединен с выходом схемы поиска и запоминани резонанс™ ной частоты.In addition, the device has an audio source, made in the form of an audio frequency generator and a key stage, the input of which is connected to the output of the search and storage circuit of the resonant frequency.

Кроме того, схема поиска и запомннани резонансной частоты установленного рабочего инструмента выполкека в виде последовательно соединенных дешифратора, детектора, ключевого каскада и истокового повторител , причем выход ключевого каскада одновременно соединен со входами дополнительно установленных запоминаиего конденсатора и разр дного ключаIn addition, the search and memorization circuit of the resonant frequency of the installed working tool vypolka in the form of serially connected decoder, detector, key stage and source follower, with the output of the key stage simultaneously connected to the inputs of the additionally installed memory capacitor and bit

На чертеже изображена структурна схема устройства дл ультразвуковой хирургии.The drawing shows a block diagram of a device for ultrasound surgery.

Устройство содержит генератор 1 ультразвуковой частоты, усилитель 2 мошности с измерительной схемой в виде компенсационного моста, образованного двум ветв ми, в одной из которых последовательно соединены электроакустический преобразовательThe device contains an ultrasonic frequency generator 1, an amplifier 2 with a measuring circuit in the form of a compensation bridge formed by two branches, in one of which an electroacoustic converter is connected in series

3и эталонный резистор 4, в другой катушка 5 индуктивности с параллельным ей переменным резистором б и переменный резистор 7, Кроме того,, устройство содержит управл емой формирователь 8 импульсов, например дифференциальный усилитель в режиме двухстороннего ограничени , одновибратор 9, запускаег ий другим формирователем 10 импульсов, схему 11 совпадени , соединенную с генератор 1 через генератор 12 тока, и интегрируюшую цепь 13. Аттенюатор 14, включенный выходом к входу усилител 2, а входом - к выходу генератора 1, усилитель 15 и выпр мительный мост .16 образуют схему стабилизации амплитуды механических колебаний рабочего инструмента. Причем потекциально управл емый вход аттенюатора 14 соединен с этсшонным резистор3 and a reference resistor 4, in another coil 5 inductance with a variable resistor b and a variable resistor 7 parallel to it, in addition, the device contains a controllable pulse driver 8, for example a differential amplifier in two-sided limiting mode, a single vibrator 9 triggered by another pulse generator 10 pulses , coincidence circuit 11 connected to generator 1 via current generator 12, and integrated circuit 13. Attenuator 14 connected by an output to the input of amplifier 2, and input to an output of generator 1, amplifier 15 and a rectifier t .16 diagram form stabilizing the amplitude of mechanical oscillations of the working tool. Moreover, the plexically controlled input of the attenuator 14 is connected to an external resistor

4измерительной схемы через последо тельно соединенные усилитель 15 и мост 16. Схема поиска и запоминани резонансной частоты установленного инструмента состоит из последовательно соединенных дешифратора 17, вход которого подсоединен к выходу интегрирующей цепи 13, детектора 18 ключевого каскада 19, составного истокового повторител 20, выход которого подсоединен ко второму входу генератора 1 и параллельно включенных ко входу истокового повторител 20 запоминающего конденсатора 21 и разр дного ключа 22.4 of the measuring circuit via serially connected amplifier 15 and bridge 16. The search and storage circuit of the resonant frequency of the installed tool consists of a series-connected decoder 17, whose input is connected to the output of the integrating circuit 13, the detector 18 of the key stage 19, the composite source follower 20, the output of which is connected to the second input of the generator 1 and parallel to the input of the source follower 20 of the storage capacitor 21 and the bit switch 22.

Кроме того, устройство содержитIn addition, the device contains

источник звукового сигнала, состо щий из последовательно включенных ключевого каскада 23,, вход которого соедикен с вихсдом истокового повторител и генератора 24 звуковых частот,the source of the sound signal, consisting of a series-connected key stage 23, the input of which is connected to the source repeater and the 24 sound frequency generator,

Устройство работает следующим ооразом.The device works as follows.

При включении генератора 1 его колебани через аттенюатор 14 схемл стабилизации амплитуды попадают на усилитель 2 мощности и далее на из / ерительную схему. Частота генератора 1 выбрана заведомо вьдие частоты электроакустического преобразовател 3 с любым инструментом, на выходе интегрирующей цепи 13 напр жение слежени отсутствует, так как частота генератора находитс вне полосы захвата системы автоматической подстройки частоты.When the generator 1 is turned on, its oscillations through the attenuator 14 of the amplitude stabilization circuit fall on the amplifier 2 of the power and then on from the / test circuit. The frequency of the oscillator 1 is chosen by knowingly the frequency of the electroacoustic converter 3 with any instrument; there is no tracking voltage at the output of the integrating circuit 13 because the frequency of the generator is outside the capture band of the automatic frequency control system.

Запоминающий конденсатор 21 начинает зар жатьс через каскад 19, разр дный ключ 22 закрыт. Напр жение запоминани конденсатора 21 через истоковый повторитель 20 попадает ка второй управл ющий вход генератора 1 и заставл ет перестраивать его по частоте в сторону понижени . При совпадении частоты генератора 1 с частотой собственных колебаний акустического узла напр 8 жен-ие, поступающее с диагЬнали моста на входы формировател 8 импульсов , соответствует по фазе току возбуждени акустического узла. Пр моугольные импульсы с выхода The storage capacitor 21 starts charging through the stage 19, the bit switch 22 is closed. The storage voltage of the capacitor 21 through the source follower 20 enters the second control input of the generator 1 and causes the frequency to be tuned downward. When the frequency of the oscillator 1 coincides with the frequency of natural oscillations of the acoustic node, the voltage from the bridge to the inputs of the pulse shaper 8 corresponds in phase to the excitation current of the acoustic node. Square pulse output

5 формировател 8 поступают на один кй входов схемь 11 совпадени . Кро-ме того, с выхода усилител 2 мощности напр жение поступает на вход другого формировател 10, пр моугольные импульсы которого запускают соответствующим фронтом,одновибратор 9 .5 driver 8 is fed to one k input of circuit 11 of coincidence. In addition, from the output of the amplifier 2 of the power, the voltage is fed to the input of the other driver 10, the rectangular pulses of which are triggered by the corresponding front, the one-shot 9.

Выходные импульсы одновибратора поступают на второй вход схемы 11 совпадени , В схеме совпадени The output pulses of the one-shot arrive at the second input of the coincidence circuit 11, In the coincidence circuit

5 происходит алгебраическое вычитание входных сигналов и на выходе o6jSkзуютс импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу между напр жением и током возбуждеO ни акустического узла.5, the algebraic subtraction of the input signals takes place and at the output o6jSk there are pulses, the duration of which is proportional to the phase shift between the voltage and the current, excluding no acoustic node.

Эти импульсы запускают генератор 12 тока, с выхода которого посто нное напр жение чеоез интегрирующую цепь 13 подаетс на первый управл ю5 щий вход генератора 1, и дополнительно перестраивают его частоту до тех пор, пока длительность импульса на вьжоде схемы 11 совпадени не будет М1 нимальной, TjB. будет достигнуто точное совпадение фаз напр жени и These pulses trigger the current generator 12, from the output of which a constant voltage across the integrating circuit 13 is fed to the first control input of the generator 1, and additionally rearrange its frequency until the pulse duration at the output of the circuit 11 does not coincide. Tjb exact phase matching will be achieved and

0 тока акустического узла, что соответствует точному совпадению частоты генератора с частотой собственных колебаний акустического узла, т.е, происходит захват частоты.0 current of the acoustic node, which corresponds to the exact coincidence of the generator frequency with the natural frequency of the acoustic node, that is, the frequency is captured.

При этом напр жение на выходе интегрирующей цепи 13 становитс минимальным, а частота генератора 1 начинает повьпиатьс , что оп ть приводит к повышению напр жени на выходе интегрирующей цепи и пониже шю частоты генератора 1 до совпадени частот генератора и акустического узла. Происходит релакса1ДИЯ частоты генератора вблизи резонансной частоты акустического узла, сопровождающа с релаксацией напр жени на выходе интегрирующей цепи. Переменна составл юща этого напр жени поступает на вход дешифрара 17, который через детектор 18 закрывает каскад 19, прекращает зар д конденсатора 21, а следовательно и перестройку частоты генератора In this case, the voltage at the output of the integrating circuit 13 becomes minimum, and the frequency of the generator 1 begins to increase, which again leads to an increase in the voltage at the output of the integrating circuit and lower the frequency of the generator 1 until the frequencies of the generator and acoustic node coincide. Relaxation of the generator frequency near the resonant frequency of the acoustic node occurs, accompanied by relaxation of the voltage at the output of the integrating circuit. The variable component of this voltage is fed to the input of the decoder 17, which, through the detector 18, closes the cascade 19, stops charging the capacitor 21, and hence the generator frequency tuning

Ток, проход щий по обмотке магнитострикциоиного электроакустического преобразонател 3, вызывает колебани преобразовател , пропорциональные величине тока. Напр же ше с резистора 4 моста, усиленное усилителем 15, выпр мл етс и подаетс на управл ющий вход аттенюатора 14 так, что увеличение тока через преобразователь 3 закрывает аттенюатор 14, Происходит стабилизаци тока преобразовател 3,The current passing through the winding of the magnetostrictive electroacoustic transducer 3 causes the transducer to oscillate, which is proportional to the current. Directly from the resistor 4 of the bridge, amplified by the amplifier 15, is rectified and fed to the control input of the attenuator 14 so that an increase in the current through the converter 3 closes the attenuator 14, the current of the converter 3 stabilizes,

При перегрузке инструмента напр жение в диагонали моста становитс равным нулю (по услови м балансировани ), напр жение на выходе формировател 8 иг-шульсов отсутствует, что в итоге приводит к исчезновению напр жени на выходе интегрирующей цепи 13. Дешифратор 17 через детектор 18 открывает каскад 19 через который конденсатор 21 зар жаетс до напр жени источника,Это напр жение через истоковый повторитель включает ключевой каскад 23, к которому подключен источник звукового сигнапа. Звуковой сигнал информирует хирурга о прекращении колебаний инструмента, которые возобновл ютс после сн ти перегрузки и повторного включени генератора .When the tool is overloaded, the voltage in the bridge diagonal becomes equal to zero (according to the balancing conditions), the voltage at the output of the shaper 8 ig-shuli is absent, which ultimately leads to the disappearance of the voltage at the output of the integrating circuit 13. The decoder 17 through the detector 18 opens the cascade 19 through which the capacitor 21 is charged before the source voltage. This voltage through the source follower switches on the key stage 23 to which the source of the sound signal is connected. A beep informs the surgeon about stopping the oscillations of the instrument, which are resumed after the overload is removed and the generator is turned on again.

При выключении генератора запоминающий конденсатор 21 разр жаетс разр дным ключом 22 и таким образом подготавливает схему к пбвторному включению.When the generator is turned off, the storage capacitor 21 is discharged by the bit 22 and thus prepares the circuit for switching back on.

Наличие в устройстве схемы поиска и запоминани резонансной частоты а.; устического узла инструмента расшир ет полосу автоматической настройки прибора и обеспечивает непосредственно в ходе операции без подстройки и регулировки смену рабочего инструмента, имеющего широкий разброс по частоте собственных колебаний, и облегчает работу хирурга. Возможность применени рабочего инструмента с более широким разбросом по частоте собственных колебаний упрощает и удешевл ет их производство.The presence in the device of a search and memorization scheme of a resonant frequency a .; The instrument's oral unit expands the automatic instrument tuning band and provides, directly during the operation, without adjusting and adjusting, changing the working instrument having a wide variation in the natural frequency, and facilitates the work of the surgeon. The possibility of using a working tool with a wider variation in the natural frequency makes it easier and cheaper to produce them.

Сигнализатст перегрузки своенременно информирует хирурга о срыве колебани инструмента и совместно со схемой поиска и запоминани частоты ускор ет проведение хирургической операции, позвол ет вЕЛбрать оптимальный режим работы инструмента„The signal overload overload timely informs the surgeon about the breakdown of the oscillation of the instrument and, together with the frequency search and memory scheme, speeds up the surgical operation, allows to select the optimal operating mode of the instrument.

5five

Claims

Invention Formula

1, Device for ultrasonic surgery, containing in series an ultrasonic frequency generator, a stabilization circuit

0 amplitudes of mechanical oscillations of the working tool, measuring circuit, formers, single-oscillator, coincidence, current generator and integrating circuit, which, in order to use working tools with different frequency of resonant oscillations, has been introduced a search and memorization resonant circuit

D frequency of the installed working tool, the input of which is created

with the output of the integrating circuit and the output is connected to the second input of the ultrasonic frequency generator,

five

2, The device according to claim 1, characterized in that, in order to obtain information about the violation of the working instrument operation mode, therein and;.: There is a sound source, produced in the form of a sound frequency generator and a key stage, whose input is connected

with the output of the search and memorization of the resonant frequency,

3, Device 01; 1, which is based on the fact that the search and storage scheme of the resonant frequency of the installed working tool is made in the form of sequentially connected decoder,

0 of the detector, the key stage and the source follower, and the output of the key stage is simultaneously connected to the input of the additionally installed storage capacitor and bit.

Sources of information taken into account in the examination

1, USSR author's certificate; 578065, class A 61 B 17/32,

0 1976 (prototype).