ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ В УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ НИЗКОЧАСТОТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ МЕДИЦИНСКОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности является составной и неотъемлемой частью медицинского ультразвукового низкочастотного аппарата, предназначенного для лечения оторино-ларингологических, стоматологических, гинекологических и проктологических заболеваний консервативными и хирургическими методами как в амбулаторных, так и в стационарных условиях.
Известен медицинский ультразвуковой низкочастотный аппарат, содержащий генератор электрических импульсов и, подсоединенные к нему два преобразователя электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания деталей этого преобразователя, которые контактно передаются на лечебный ультразвуковой волновод-инструиент и далее к соответствующему органу пациента при проведении различных медицинских лечебных процедур.
Данный преобразователь в комплекте медицинского ультразвукового аппарата называется для сокращения как акустический узел аппарата. В настоящее время медицинский ультразвуковой низкочастотный аппарат производится серийно под названиями «Тинетон-2», «Стоматон-1», «Тонзиллор-2», «Проктон-1» на предприятии ОАО «Омский завод «Автоматика», рекламный проспект предприятия с вышеназванными аппаратами прилагается к материалам заявки на 1 листе (1).
Используемый в этих медицинских аппаратах акустический узел содержит магнитострикционный преобразователь электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания с частотой 26,5 кГц и амплитудой колебаний от 5 до 80 мкм.
Вместе с тем, акустический узел вышеназванных аппаратов с магнитострикционным
преобразователем имеет ряд существенных недостатков, а именно:
- весьма высокая трудоемкость в изготовлении, так как для одного магнитострикционного преобразователя необходимо изготовить 200 тончайших никелевых пластин в форме прямоугольной рамки, надежно и прочно их скрепить (склеить при высокой температуре высокопрочной смолой), при этом, получается достаточно большой вес до 200 г и высокая металлоемкость; затем произвести обмотку медным проводом этого преобразователя;
- в целом один акустический узел имеет вес свыше 300 г;
- время эффективной непрерывной работы акустического узла без перегрева составляет лишь 90 секунд (1,5 минуты), поэтому в комплекте одного аппарата содержится два акустических узла, которые используются попеременно во время остывания одного из них.
Целью при разработке предлагаемой полезной модели является создание конструкции более совершенного преобразователя электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания медицинского ультразвукового аппарата, обладающего высокими потребительскими параметрами и качеством.
Указанная цель и достигаемый технический результат заключается в следующем.
Предлагаемый пьезокерамический преобразователь электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания (акустический узел) медицинского ультразвукового аппарата, также как и известный аналог и, подсоединенный к генератору электрических импульсов аппарата, установлен в разъемном и, скрепленных между собой из двух половинок пластмассовом корпусе, выполненном в форме рукоятки.
Но в отличие от магнитострикционного преобразователя, он содержит, установленный в корпусе в соответствующей втулке по меньшей мере один, выполненный в форме диска, пьезокерамический элемент, соединенный посредством контактной латунной пластины с электросхемой генератора электрических импульсов. При этом, пьезокерамический элемент установлен на отражающий колебания опорный диск и в контакте с передающим колебания к волноводу-инструменту стержнем и далее эти колебания передаются к соответствующему органу пациента при проведении медицинских лечебных процедур.
Кроме этого, предлагаемый пьезокерамический преобразователь содержит дополнительно, укрепленную у рабочего конца на корпусе акустического узла переходную соединительную гайку, предназначенную
для крепления к акустическому узлу различных приспособлений из комплекта медицинского аппарата.
В качестве ближайшего аналога предлагаемому устройству можно принять акустический узел с магнитострикционным преобразователем медицинского ультразвукового низкочастотного аппарата по источнику научно-технической информации (1).
Перечень фигур на чертежах.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства известного медицинского ультразвукового низкочастотного аппарата.
На фиг.2 изображена конструкция аналога акустического узла медицинского ультразвукового низкочастотного аппарата с магнитострикционным преобразователем, вид по разъему корпуса (рукоятки) с частичным разрезом.
На фиг.3 изображена конструкция предлагаемого пьезокерамического преобразователя электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания (акустического узла) медицинского ультразвукового аппарата, вид спереди по разъему рукоятки в разрезе и вид сверху.
Конструкция аналога акустического узла содержит следующие узлы и детали.
В корпусе 1, состоящем из двух половинок и, скрепленных между собой посредством четырех винтов и гаек по четырем соответствующим отверстиям 2, установлен неподвижно магнитострикционный преобразователь 3 электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания, выполненный в форме прямоугольной рамки. Эта рамка собрана из 200 тончайших никелевых листов, а листы очень прочно склеены между собой соответствующей высокопрочной смолой при высокой температуре.
На продольных сторонах этой рамки установлена обмотка из медного провода и концы провода посредством электропереключателя 4 через резиновую соединительную втулку 5 подсоединены к генератору электрических импульсов медицинского ультразвукового аппарата (фиг.2).
В корпусе 1 с тыльного конца неподвижно установлена металлическая отражающая колебания магнитострикционного преобразователя 3 опора 6, в которую через прокладку 7 упирается магнитострикционный преобразователь, а в корпусе 1 он зафиксирован в угловом положении фиксирующим кольцом 8.
С правой стороны преобразователь 3 прикреплен (приклеен) неподвижно к стержню 9, передающему ультразвуковые низкочастотные колебания преобразователя 3 на волновод-инструмент 10, который прикреплен
к стержню 9 посредством винта 11. Стержень 9 установлен соосно с корпусом 1 посредством опорной фторопластовой втулки 12.
Акустический узел - аналог работает следующим образом. Генератор электрических импульсов медицинского ультразвукового аппарата воспроизводит электрические импульсы с частотой (26,5±1,0) кГц, который после включения электропереключателем 4 в электросхему генератора магнитострикционного преобразователя 3 преобразуются в микроколебания самого преобразователя 3 с той же частотой 26,5 кГц и амплитудой колебаний от 5 до 80 мкм. Амплитуда колебаний регулируется за счет конструкции волновода-инструмента, а также за счет регулирования мощности генератора.
Эти колебания через передающий стержень 9 передаются соответственно на волновод-инструмент 10 и далее колебания последнего используются при проведении медицинской лечебной процедуры.
Предлагаемый пьезокерамический преобразователь электрических импульсов в ультразвуковые низкочастотные колебания (акустический узел) медицинского ультразвукового аппарата содержит следующие узлы и детали.
В корпусе 13 (фиг.3), состоящем из двух разъемных половинок неподвижно установлена соосно с корпусом 13 стальная втулка 14, которая установлена на две опоры: на резиновую прокладку 15 и на фторопластовую опорную втулку (кольцо) 16, которые фиксируются в корпусе 13 в соответствующих кольцевых канавках и фиксируют втулку 14 в осевом и продольном положениях.
С правой стороны во втулке 14 в отверстии с буртиком установлен стержень 17, передающий ультразвуковые низкочастотные колебания, например, от двух пьезокерамических элементов 18, выполненных в форме диска и. установленных в полости втулки 14. В месте установки пьезокерамических элементов 18 в стенке втулки 14 выполнены два сквозных паза небольшой длины, предназначенных для установки в них контактных усиков двух электроконтактных латунных пластин 19, подводящих по проводам электрические импульсы от генератора по электрокабелю 20 посредством разъемной вилки 21 и кнопочного электропереключателя 22, а подводящий электрокабель 20 зафиксирован в корпусе 13 резиновой втулкой 23.
К контактной латунной пластине 19 во втулке 14 прижат отражающий колебания пьезокерамических элементов 18 стальной упор 24, который плотно прижат и зафиксирован во втулке 14 гайкой 25.
Стержень 17 установлен соосно с корпусом 13 во фторопластовую опорную втулку 26, которая зафиксирована в корпусе 13 в соответствующей кольцевой канавке. К стержню 17 посредством винта 27 прикреплен волновод-инструмент 28.
На рабочем конце корпуса 13 неподвижно установлена стальная гайка 29 с резьбой во внутренней поверхности гайки. Эта гайка предназначена для крепления к корпусу 13 - к рукоятке акустического узла различных приспособлений из комплекта лечебного медицинского аппарата.
Предлагаемый пьезокерамический преобразователь работает следующим образом.
При подаче напряжения на контакты 19 от генератора электрических импульсов с частотой 26,5 кГц пьезокерамические элементы 18 воспроизводят ультразвуковые низкочастотные колебания с той же частотой электрических импульсов, поступающих от генератора.
Стальной отражающий упор 24 передает (отражает) колебания пьезокерамических элементов 18 на стержень 17, а от него непосредственно на волновод-инструмент 28. При этом, резонансная частота колебаний акустической головки составляет 26,5 ^ 1.0 кГц.
Предлагаемый пьезокерамический преобразователь ультразвуковых низкочастотных колебаний изготовлен и опробован с положительными результатами в ноябре 2004 года в ОАО "Омский завод "Автоматика". По сравнению с аналогом несколько уменьшились габаритные размеры акустического узла, а именно диаметр корпуса сократился с 38 мм до 30 мм, а вес сократился с 300 г до 200 г, что положительно влияет на медперсонал - меньше утомляется рука при проведении медицинских процедур.
Существенно возросло время непрерывной работы акустического узла без перегрева до 20 минут, а у аналога это время не превышало 1,5 мин. У аналога медицинского аппарата были необходимы в комплекте два акустических узла для того, чтобы пока один узел остывал от перегрева. можно было использовать другой.
А в предлагаемом варианте двумя акустическими узлами одного аппарата можно работать двумя разными волноводными инструментами, что позволяет улучшить и расширить функциональные возможности аппарата.
Литература:
1. Ультразвуковой низкочастотный преобразователь электрических импульсов (акустический узел) медицинского ультразвукового аппарата
под названиями «Гинетон-S», «Стоматон-Г», «Тонзиллор-2», «Проктон-1», производимый на предприятии ОАО "Омский завод «Автоматика».