Устройство для бесконтактной передачи информации об усилиях нагружения на позвоночник

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. Цель изобретения - снижение послеоперационных осложнений за счет повышения точности бесконтактной передачи информации о нагрузках на позвоночник путем уменьшения зависимости результата измерения от изменения магнитной связи между измерительной схемой устройства, имплантируемого пациенту, и стационарной контрольно-измерительной аппаратурой. Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, трансформатор 5, на первом керне которого расположена первичная обмотка 7 и вторичные обмотки 8 и 9, измерительный блок 15, содержащий второй керн 16 с вторичной обмоткой 17 и катушки индуктивности 20, 21. Измерительный блок имплантирован больному. Необходимое усилие нагружения на позвоночник создается с помощью качающегося рычага управления 29, взаимодействующего с храповым колесом 30 с внутренней резьбой 31, установленным в корпусе 32 без возможности осевых перемещений. Вращательное движение храпового колеса 30 преобразуется в осевое поступательное перемещение крючков 27 и 28. При этом происходит вдвижение стержня 34 в отверстие катушек индуктивностей 20 и 21 и сжатие пружины 35. Это вызывает изменение комплексного сопротивления катушек индуктивностей 20, 21 и изменение напряжения измерителя 14, регистрирующая шкала которого предварительно протарирована в Ньютонах. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я()„„1560173 А 1 (51)5 А 61 В 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ql

4В

О Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕП:НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4408472/28-14 (22) 29.02.88 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (71) Пензенский государственный институт усовершенствования врачей и Пензенский завод-втуз при заводе ВЭМ (филиал Пензенского политехнического института) (72) А. И. Кислов, Г. И. Шаронов и В. Г. Кулаков (53) 616-74:615.471 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !026080, кл. А 61 В 17/56, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТН0А ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ОБ

УСИЛИЯХ НАГРУЖЕНИЯ НА ПОЗВОНОЧНИК (57) Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. Цель изобретения — снижение послеоперационных осложнений за счет повышения точности бесконтактной передачи информации о нагрузках на позвоночник путем уменьшения зависимости результата измерения от изменения магнитной связи между измерительной схемой устройства, имплантируемого пациенту, и стационарной контрольноизмерительной аппаратурой. Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, трансформатор 5, на первом керне которого расположена первичная обмотка 7 и вторичные обмотки 8 и 9, измерительный блок 15, содержащий второй керн 16 с вторичной обмоткой 17 и катушки индуктивности 20, 2!. Измерительный блок имплантирован больному. Необходимое усилие нагружения на позвоночник создается с помощью качающегося рычага управления 29, взаимодействующего с храповым колесом 30 с внутренней резьбой 31, установленным в

1560173 корпусе 32 без возможности осевых перемещений. Вращательное движение колеса 30 преобразуется в осевое поступательное перемещение крючков 27 и 28. При этом происходит вдвижение стержня 34 в отверстие катушек индуктивностей 20 и 21 и сжаИзобретение относится к медицинской технике, а именно к имплантируемым устройствам для лечения сколиоза и контроля усилия нагружения на позвоночник.

Цель изобретения — снижение послеоперационных осложнений за счет повышения точности бесконтактной передачи информации о нагрузках на позвоночник при его дозированном растяжении путем уменьшения зависимости результата измерения от изменения магнитной связи между измерительной схемой устройства, имплантируемого пациенту, и стационарной контрольно-измерительной аппаратурой.

На фиг. 1 приведена схема устройства для бесконтактной передачи информации о напряжении (усилии) в позвоночнике при его дозированном растяжении; на фиг. 2 — схема нагружения на граничные позвонки сколиотической деформации.

Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала с выходными зажимами 2 и 3, образцовый резистор 4, трансформатор 5, на первом керне 6 которого расположены первичная обмотка 7 и вторичные обмотки 8 и 9, диоды 10, 11, конденсаторы-фильтры 12, 13, измеритель 14 отношения напряжения, измерительный блок

15. Измерительный блок 15 имплантируется больному и содержит второй керн 16 трансформатора 5 с вторичной обмоткой !7, диоды 18, 19, дифференциальный датчик, состоящий из двух катушек 20 и 21 индуктивностей шунтированных резисторами

22, 23.

Выходной зажим 3 источника гармонического сигнала соединен через образцовый резистор 4 с началом первичной обмотки 7, расположенной на керне 6 трансформатора 5, конец первичной обмотки 7 подключен к второму выходному зажиму 3 источника гармонического сигнала 1, первым обкладкам конденсаторов 12 и 13 и общей шине 24.

Начало и конец вторичных обмоток 8, 9, расположенных на керне 6 трансформатора 5 подсоединены к анодам диодов 10 и 11 соответственно, катоды которых соединены соответственно с вторыми обкладка ми конденсаторов 12 и 13 и с первым и вторым входами измерителя 14 отношения напряжения, третий вход которого подключен к общей шине и к концу и началу втотие пружины 35. Это вызывает изменение комплексного сопротивления катушек индуктивностей 20, 21 и изменение напряжения измерителя 14, регистрирующая шкала которого предварительно протарирована в Ньютонах. 2 ил. ричных обмоток 8, 9 трансформатора 5.

Измерительная цепь содержит вторичную об15 мотку 17, расположенную на втором керне 16 трансформатора 5. Начало обмотки 17 подсоединено к аноду диода 18 и катоду диода 19. катод диода 18 и анод диода 19 подключены соответственно к первому и второму зажимам дифференциального датчика, составленного из катушек 20, 21 индуктивностей шунтированных резисторами

22, 23 ",îîòâåòñòâåííî,,третий зажим дифференциального датчика соединен с концом вторичной обмотки 17.

25 Необходимое усилие нагружения на позвонки 25 и 26 создается специальными крючками 27 и 28 с помощью качающегося рычага управления 29, взаимодействующего с храповым колесом 30 с внутренней резьбой 31, установленным в корЗО пусе 32 без возможности осевых перемещений. Верхний крючок 27 установлен на ходовом винте 33, завернутом в храповое колесо 30, а нижний крючок 28 закреплен на магнитопроводящем стержне 34, входящем во внутреннее отверстие катушек

З5 индуктивностей 20, 21, установленных на корпусе 32. Кроме того, нижний крючок 28 подпружинен и может перемещаться вдоль оси.

Устройство работает следующи м обра40 зом.

При нажатии на рычаг управления 29 храповое колесо 30 поворачивается и выдвигает винт 33 из корпуса 32. При этом происходит вдвижение стержня 34 в отверстие катушек индуктивностей 20, 21 и сжа45 тие пружины 35.

Устройство вместе с керном 16, вторичной обмоткой 17, резисторами 22, 23, диодами 18, 19 имплантировано больному и отделено от трансформатора 5 мягкими тканями 36 и слоем кожи 37.

Принцип работы схемы бесконтактного измерения усилия на гружения состоит в следую ще м.

Если керн 16 с обмоткой 17 расположен на некотором расстоянии от керна 6 трансформатора 5, то в положительную половину периода ток течет по цепи: зажим 3 источника 1 гармонического сигнала, образцовый резистор 4, первичная обмотка 7 трансформатора 5, зажим 2. Во вторичных

1560173

Формула изобретения обмотках 8 и 9 наводятся ЭДС и течет ток по цепи: начало обмотки 8, диод 10, конденсатор 12, конец обмотки 8. Напряжение, фиксируемое конденсатором 12, приложено к первому и третьему входам измерителя отношения напряжения 14. В отрицательную половину периода ток течет по цепи: зажим 3, обмотка 7 трансформатора 5, образцовый резистор 4, зажим 2.

Во вторичных обмотках 8 и 9 наводятся

ЭДС и течет ток по цепи: конец обмотки 9, диод 1, конденсатор 13, начало обмотки 9 трансформатора 5. Напряжение, фиксируемое конденсатором 13, приложено ко второму и третьему входам измерителя отношения напряжений 14. Ввиду большого магнитного сопротивления незамкнутого трансформатора 5 на входах измерителя 14 формируется небольшое и одинаковое по величине напряжение. При одинаковом по величине напряжении измерителя 14 на его выходе формируется информация, пропорциональная отношению напряжений и равная единице.

При приближении керна 6 к керну 16 увеличивается напряжение, приложенное к первичной обмотке 7, так как увеличивается комплексное сопротивление трансформатора и происходит перераспределение напряжения между резистором 4 и комплексным сопротивлениемм тра чсформатора 5.

Ввиду увеличения приложенного напряжения к первичной обмотке 7 трансформатора 5, увеличивается соответственно и напряжение, фиксируемое на конденсаторах 12, 13, но потенциал на конденсаторах 12, 13 уже зависит от величин комплексных сопротивлений индуктивных катушек 20 и 21.

Рассмотрим характер изменения тока измерительной цепи питаемой обмоткой 17, расположенной на керне 16 трансформатора 5. В положительный полупериод ток течет по цепи: начало обмотки 17, диод 18, катушка индуктивности 20, конец обмотки 17.

В отрицательный полупериод ток течет по цепи: конец обмотки 17, катушка индуктивности 21, диод 19, начало обмотки 17.

Величины токов в цепи первичной обмотки трансформатора 5 в различные полупериоды напряжения питания обратно пропорциональны комплексному сопротивлению катушек индуктивностей 20, 21. Изменение па: дения напряжения на зажимах обмотки 7 трансформатора 5 в различные полупериоды питающего напряжения вызывает изменения величины ЭДС на зажимах обмоток 8 и 9. Это вызывает изменение комплексного скпротивления катушки индуктивности 20. Соответственно изменяется напряжение на конденсаторе 12. Отношение напряжений на конденсаторах 12 и 13, регистрируемое измерителем 14, пропорционально отношению комплексных сопротивле5

55 ний катушек индуктивностей 20, 21. Резисторы 22 и 23 позволяют сбрасывать энергию, запасенную в период прохождения тока через катушки.

Таким образом, управляющее воздействие рычага 29 приводит к увеличению усилия сжатия пружины 35 и изменению отношения напряжений измерителя 14, регистрирующая шкала которого предварительно протарирована в Ньютонах.

Изобретение позволяет решить задачу бесконтактного измерения усилий нагружения на позвоночник.

Устройство для бесконтактной передачи информации об усилиях нагружения на позвоночник, содержащее источник гармонического сигнала, один из выходных зажимов которого соединен с общей шиной и с первыми обкладками первого и второго конденсаторов, вторые обкладки которых подключены к катодам первого и второго диодов, трансформатор с двумя кернами, конец первичной обмотки которого соединен с общей шиной, начало вторичной обмотки подсоединено к аноду третьего и катоду четвертого диодов, катод и анод которых соединены с первыми выводами первого и второго первичных датчиков соответственно, вторые выводы которых подключены к концу вторичной обмотки, отличающееся тем, что, с целью снижения послеоперационных осложнений за счет повышения точности бесконтактной передачи информации о нагрузках на позвоночник при его дозированном растяжении путем уменьшения зависимости результата измерения от изменения магнитной связи между измерительной схемой устройства, имплантируемого пациенту, и стационарной контрольно-измерительной аппаратурой, в него введены образцовый резистор, измеритель отношения двух напряжений и две дополнительные вторичные обмотки трансформатора, причем второй выходной зажим источника гармонического сигнала соединен через образцовый резистор с началом первичной обмотки трансформатора, начало первой и конец второй дополнительных обмоток трансформатора подключены к анодам первого и второго диодов, катоды которых соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя отношения напряжений, третий вход которого соединен с общей шиной и с концом первой и началом второй допол нительных вторичных обмоток трансформатора, при этом первичная обмотка и допопнительные вторичные обмотки расположены на одном керне, а первая вторИчная обмотка расположена на другом керне трансформатора.

1560173

f5

23

Составитель А. Новиков

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 933 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !Ol