Ультразвуковой терапевтический аппарат

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(72) Авторы Дедович Николай Николаевич Пранович Владимир Ильич Романов Анатолий Филиппович Шестаков Леонид Владимирович Ивашенко Сергей Владимирович Савко Ольга Николаевна Улащик Владимир Сергеевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(57) 1. Ультразвуковой терапевтический аппарат, содержащий последовательно соединенные управляемый задающий генератор, модулятор и усилитель мощности с согласующим устройством, а также акустический узел и устройство управления, первый выход которого соединен с входом модулятора, второй выход соединен с управляемым задающим генератором, а вход соединен с выходом блока контроля акустического контакта, отличающийся тем, что он дополнительно содержит схему измерения параметров излучения,регулятор мощности и узел подстройки частоты, причем выход усилителя мощности с согласующим устройством через схему измерения параметров излучения соединен с входом акустического узла, второй выход схемы измерения параметров излучения соединен с входом блока контроля акустического контакта, а третий выход соединен с первым входом регулятора мощности, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а выход соединен со вторым входом усилителя мощности, четвертый выход схемы измерения параметров излучения соединен с входом узла подстройки частоты, выход которого соединен со вторым входом управляемого задающего генератора. 2. Ультразвуковой терапевтический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что акустический узел оснащен резонатором, имеющим несколько различных резонансов излучения, Фиг. 1 48322008.12.30 а управляемый задающий генератор выполнен с возможностью формирования нескольких фиксированных частот в заданном диапазоне.(56) 1. Патент РФ 2022550, МПК А 61 Н 23/00, А 61 1/05, 1992. 2. Патент РФ 2159645, МПК А 61 7/00, 1999. 3. Патент РФ 2139746, МПК А 61 7/00, А 61 Н 23/00, 1998 (прототип). Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ультразвуковой терапии при профилактике и лечении заболеваний. Известно устройство для ультразвуковой терапии, содержащее последовательно соединенные генератор, модулятор, предварительный и выходной усилители. Недостатком этого устройства является невозможность регулировки уровня выходной мощности и отсутствие контроля акустического контакта аппарата с пациентом 1. Известен ультразвуковой терапевтический аппарат, содержащий задающий генератор,модулятор, усилитель мощности, регулятор напряжения питания усилителя мощности,излучатель. Устройство обеспечивает стабилизацию параметров ультразвуковых колебаний в излучателе за счет регулирования питающего напряжения усилителя мощности. Недостатком этого устройства является то, что регулирование осуществляется только по выходному сигналу усилителя мощности. Это позволяет устранить влияние изменений параметров в электрических цепях устройства, но не обеспечивает контроль параметров излучаемого ультразвукового сигнала, что является более существенным фактором с точки зрения эффективности лечения 2. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является ультразвуковой терапевтический аппарат с контролем акустического контакта излучателя со средой, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, модулятор, усилитель мощности, излучатель и цепь контроля акустического контакта, а также устройство управления, выходы которого соединены с задающим генератором и модулятором, а вход соединен с цепью контроля акустического контакта. При этом контроль акустического контакта осуществляется измерением тока в цепи излучателя, для чего в эту цепь включается дополнительный резистор 3. Степень акустического контакта оценивается по изменению тока относительно некоторого опорного значения и затем используется для увеличения времени воздействия пропорционально величине неконтакта. Недостатком данного аппарата является, во-первых, наличие резистора в цепи земли излучателя, что требует изготовления излучателя с полностью изолированными от земли цепями. Во-вторых, степень акустического контакта в аппарате оценивается только по измерению тока в цепи излучателя, значение которого сравнивается с опорным в режиме калибровки. Как известно уровень излучаемой (активной) мощности для пьезокерамических излучателей определяется как напряжением и током в цепи излучателя, так и разностью фаз между ними. Возможное рассогласование в процессе работы между частотой задающего генератора и собственной резонансной частотой излучателя (при изменении,например, температуры излучателя) будет давать уменьшение активной составляющей мощности, которое не компенсируется данным аппаратом. Задача, решаемая заявляемым техническим решением - повышение эффективности терапевтического воздействия на органы и ткани за счет стабилизации уровня излучения ультразвукового сигнала и уменьшения влияния внешних дестабилизирующих факторов на работу аппарата. Кроме того, решается задача расширения функциональных возможностей и области применения аппарата. Для решения поставленной задачи предложен ультразвуковой терапевтический аппарат, содержащий последовательно соединенные управляемый задающий генератор, моду 2 48322008.12.30 лятор и усилитель мощности с согласующим устройством, а также акустический узел и устройство управления, первый выход которого соединен с входом модулятора, второй выход соединен с управляемым задающим генератором, а вход соединен с выходом блока контроля акустического контакта. В соответствии с предложенным решением аппарат дополнительно содержит схему измерения параметров излучения, регулятор мощности и узел подстройки частоты, причем выход усилителя мощности с согласующим устройством через схему измерения параметров излучения соединен с входом акустического узла,второй выход схемы измерения параметров излучения соединен с входом блока контроля акустического контакта, а третий выход соединен с первым входом регулятора мощности,второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления, а выход соединен со вторым входом усилителя мощности, четвертый выход схемы измерения параметров излучения соединен с входом узла подстройки частоты, выход которого соединен со вторым входом управляемого задающего генератора. Кроме того, акустический узел оснащен резонатором, имеющим несколько различных резонансов излучения, а управляемый задающий генератор выполнен с возможностью формирования нескольких фиксированных частот в заданном диапазоне. Сущность предлагаемого технического решения заключается в стабилизации уровня излучаемой мощности путем подстройки частоты задающего генератора к собственной резонансной частоте акустического узла с помощью введенного узла подстройки частоты,принимающего сигнал рассогласования со схемы измерения параметров излучения и регулировки усилителя мощности регулятором мощности в зависимости от степени акустического контакта и изменения электрических параметров узлов аппарата по сигналам,поступающим со схемы измерения параметров излучения. Управляемый задающий генератор может работать на нескольких частотах, согласованных с резонансными частотами многочастотного акустического узла. Краткое описание чертежей. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого ультразвукового терапевтического аппарата. На фиг. 2 представлена блок-схема схемы измерения параметров излучения. В соответствии с блок-схемой, представленной на фиг. 1, терапевтический аппарат содержит последовательно соединенные управляемый задающий генератор 1, модулятор 2,усилитель мощности 3 с согласующим устройством, а также устройство управления 4, первый выход которого соединен с входом модулятора 2, второй выход соединен с управляемым задающим генератором 1, а также он содержит блок контроля акустического контакта 5, выход которого соединен с входом устройства управления 4, и акустический узел 6. Дополнительно аппарат содержит схему измерения параметров излучения 7, регулятор мощности 8,узел подстройки частоты 9. Выход усилителя мощности 3 с согласующим устройством через схему измерения параметров излучения 7 соединен с входом акустического узла 6, второй выход схемы 7 измерения параметров излучения соединен с входом блока контроля акустического контакта 5, а третий выход с первым входом регулятора мощности 8, второй вход которого соединен с третьим выходом устройства управления 4, а выход соединен со вторым входом усилителя мощности 3 с согласующим устройством, третий выход схемы измерения параметров излучения 7 соединен с входом узла подстройки частоты 9, выход которого соединен со вторым входом управляемого задающего генератора 1. Аппарат работает следующим образом. Колебания с выхода управляемого задающего генератора 1 поступают на вход модулятора 2, на выходе которого формируется модулированный по амплитуде сигнал ультразвуковой частоты. Вид модуляции задается устройством управления 4 в соответствии с установленными параметрами проводимой процедуры. Сигнал с выхода модулятора 2 поступает на вход усилителя мощности 3 с согласующим устройством. Регулировка усиления сигнала осуществляется регулятором мощности 8 по результату сравнения выходного напряжения усилителя мощности 3, измеряемого схемой 3 48322008.12.30 измерения параметров излучения 7 с установленным значением, задаваемым устройством управления 4. Уровень поступающей в акустический узел 6 активной мощности, измеряемый схемой измерения параметров излучения 7, контролируется блоком контроля акустического контакта 5. При уменьшении уровня активной мощности, подводимой к акустическому узлу 6, проводится автоматическая подстройка значения порогового напряжения регулятора мощности 8 для обеспечения требуемой мощности излучения ультразвукового сигнала в среду. С четвертого выхода схемы измерения параметров излучения 7 на узел подстройки частоты 9 поступает сигнал, по которому производится подстройка частоты управляемого задающего генератора 1 к резонансному значению акустического узла 6 для обеспечения максимальной эффективности преобразования электрической энергии в акустическую (максимального коэффициента полезного действия аппарата). Блок-схема схемы измерения параметров излучения 7 приведена на фиг. 2. Схема измерения 7 параметров излучения содержит трансформатор тока 10, детектор действующего значения тока 11, фазочастотный детектор 12, детектор действующего значения напряжения 13, синусный преобразователь 14, первый 15 и второй 16 умножители, фильтр нижних частот 17 и делитель 18. С помощью детекторов действующего значения тока 11 и напряжения 13 определяется среднеквадратичный уровень напряжения , приложенного к электроакустическому преобразователю акустического узла 6, и тока , протекающего через него. Фазочастотным детектором 12 определяется разность фазмежду напряжением и током. По результатам измерения с помощью первого умножителя 15 и фильтра нижних частот 17 вычисляется значение активной мощности по формуле РаДля получения реактивной составляющей проводимости, которая вычисляется по формуле/,используются синусный преобразователь 14, второй умножитель 16 и делитель 17. Управляющий сигнал, пропорциональный величине этих параметров, передается в узел подстройки частоты 9, который выполняет подстройку частоты колебаний, в регулятор мощности 8,для подстройки уровня выходного напряжения к заданным значениям и в блок контроля акустического контакта 5 для контроля уровня излучаемой активной мощности. Опытные образцы аппарата прошли испытания в учреждениях Минздрава РБ. Полученные результаты показали, что заложенные принципы обеспечивают достижение требуемого результата уровень излучения ультразвукового сигнала стабилизирован, и влияние на работу аппарата внешних дестабилизирующих факторов уменьшено. Это повышает врачу эффективность терапевтического воздействия на органы и ткани, позволяет уверенно расширить функциональные возможности аппарата и области его применения. Разработана конструкторская документация и изготовлены опытно-промышленные образцы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4