Устройство для разрушения конкрементов в теле биообъектов

 

Использование: в медицине, в частности в приспособлениях для разрушения камней в теле биообъекта. Сущность: устройство для разрушения конкрементов в теле биобъектов содержит излучатель ударной волны электромагнитного типа закрепленный на цилиндрической поверхности, прилегающую к нему мембрану, установленный коаксиально оси излучателя отражатель с рабочей поверхностью в виде образованного параболой конуса и контактную жидкостную камеру, при этом излучатель ударной волны электромагнитного типа выполнен многосекционным, каждая секция содержит плоскую спиральную катушку и имеется возможность электрического соединения катушек секций с одним или несколькими источниками высоковольтных импульсов, мембрана выполнена в виде отдельных элементов цилиндрической поверхности, причем отдельный элемент мембраны установлен напротив соответствующей секции излучателя, по оси излучателя установлен зонд интроскопа, а жидкостная камера снабжена гибкой мембраной. Технический результат: улучшение качества юстировки и снижение удельных нагрузок в излучателе. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. 1

Изобретение относится к медицине, в частности к приспособлениям для разрушения камней в теле биобъекта.

Известно устройство (патент N ФРГ 0133946, кл. A 61 В 17/22 1984 г.), содержащее излучатели ударных волн, каждый из которых состоит из плоской спиральной катушки индуктивности, металлической мембраны, изоляционной прокладки, отделяющей катушку от мембраны. Излучатели ударных волн установлены в отдельных контактных камерах, представляющих собой заполненные жидкостью трубки, герметизируемые эластичной мембраной. При работе устройства на все излучатели ударных волн одновременно подается высоковольтный разрядный импульс, они генерируют ударные волны, которые сходятся в некоторой области пространства (фокальной области). При совмещении конкремента с фокальной областью, образованная устройством ударная волна суммарной амплитуды разрушает его.

В данном устройстве размер фокальной области велик, т.к, каждый излучатель генерирует ударную волну с плоским фронтом. Также в данном устройстве затруднены юстировка трубок, необходимая для обеспечения одновременности прихода ударной волны в фокальную область, и совмещение конкремента с фокальной областью. В результате снижается лечебный эффект воздействия ударных волн, т. к. для разрушения конкрементов необходимо высокое давление ударной волны, а при большом размере фокальной области значительная часть энергии ударной волны рассеивается в окружающих конкремент тканях, разрушая их.

Прототипом является акустический фокусирующий преобразователь (см. авт. свид. СССР N 1393489, В 06 В 1/00, 1988; см. фиг.1). Устройство содержит импульсный излучатель в виде соленоида 4, внутри которого, коаксиально установлен полый металлический электропроводный цилиндр 1. Во внутренней полости цилиндра 1 соосно с ним размещен рефлектор 2 в виде параболического конуса, основание которого выполнено заподлицо с нижним торцом электропроводного цилиндра 1. Рефлектор 2 образован вращением отрезка параболы 3 вокруг оси цилиндра 1. Фокус параболы F находится на пересечении оси параболы с осью цилиндра. Соленоид 4 через управляемый разрядник 5 подключен к накопительному конденсатору 6.

Преобразователь работает следующим образом.

После подачи запускающего импульса на разрядник 5 конденсатор 6 разряжается через соленоид 4. Магнитное поле соленоида 4 воздействует на тонкостенный металлический цилиндр 1 давлением магнитного поля. Стенки цилиндра, смещаясь, создают в жидкости, заполняющей цилиндр, акустический импульс в виде сходящейся к оси волны. Отражаясь от поверхности рефлектора 2, волна сходится к области фокуса F отрезка параболы. В области фокуса F создается короткий импульс высокого давления, достаточный для разрушения твердых тел.

Недостатком прототипа является то, что ударная волна генерируется всей цилиндрической поверхностью металлического цилиндра. Это обстоятельство приводит к необходимости соблюдения высокой точности изготовления и сборки преобразователя, а именно, необходимо строго соблюсти соосность соленоида, металлического цилиндра и отражателя т. к. ошибки юстировки приводят не только к смещению положения фокального пятна, но и к его расширению. Кроме того, во время генерации ударных импульсов металлический цилиндр испытывает высокие удельные нагрузки, что отрицательно сказывается на его сроке службы. Снизить удельные нагрузки на цилиндр за счет увеличения его площади при данной конструкции устройства не предоставляется возможным, т.к. увеличение размера металлического цилиндра приводит к увеличению диаметра и, следовательно, индуктивности соленоида, что, в свою очередь, ведет к увеличению длительности разрядного импульса и уменьшению амплитуды акустического импульса в фокусе преобразователя.

Задачей изобретения является повышение качества, надежности и срока службы устройства за счет улучшения юстировки излучателя ударной волны и снижения удельных нагрузок на излучающую поверхность.

Для этого в устройстве (см.фиг.2), содержащем излучатель ударной волны электромагнитного типа, закрепленный на цилиндрической поверхности, прилегающую к нему мембрану, установленный коаксиально оси излучателя отражатель с рабочей поверхностью в виде образованного параболой конуса и контактную жидкостную камеру, излучатель ударной волны электромагнитного типа выполнен многосекционным, при этом каждая секция содержит плоскую спиральную катушку с возможностью электрического соединения с одним или несколькими источниками электрических импульсов, мембрана выполнена в виде отдельных элементов цилиндрической поверхности, причем отдельный элемент мембраны установлен напротив соответствующей секции излучателя, по оси излучателя установлен зонд интроскопа, а жидкостная камера снабжена гибкой мембраной.

При таком выполнении каждая секция излучателя может быть подключена к отдельному источнику высоковольтных импульсов синхронизированных общим задающим генератором, причем источники могут подключаться к задающему генератору через регулируемые устройства задержки. При этом становится возможным производить взаимную юстировку секций излучателя посредством изменения временной задержки выходных импульсов источников, что и является техническим результатом, т. к. позволяет произвести точную юстировку устройства и добится качественного сведения ударных волн, излученных отдельными секциями в общее фокальное пятно.

Кроме того, техническим результатом изобретения при решении основной задачи являются следующие дополнительные преимущества: высоковольтные цепи питания спиральных катушек излучателя ударной волны отнесены от чувствительных цепей зонда интроскопа, что улучшает его работу; зонд интроскопа экранизирован от прямого воздействия ударной волны и электромагнитного излучения катушек массивным металлическим отражателем; апертурный угол (отношение диаметра отражателя к фокальному расстоянию) может быть увеличен до значений, близких к 180 градусов; появляется возможность различной коммутации секций излучателя, что позволяет в широких пределах изменять амплитуду ударной волны; появляется возможность, изменяя схему коммутации секций излучателя, добиваться оптимального согласования электрических цепей излучателя и источника высоковольтных импульсов; появляется возможность независимой запитки секций от синхронизированных во времени источников высоковольтных импульсов, что позволяет генерировать ударную волну сложной формы. Для удобства изготовления излучатель может быть разделен на секции.

Изобретение представлено на чертежах, где на фиг.1 изображен прототип предложенного устройства, на фиг. 2 предложенное устройство в разрезе. на фиг.3 общий вид предложенного устройства в аксонометрии.

Предложенное устройство представляет собой излучатель ударной волны, который состоит из корпуса 1, внутри которого размещается отражатель 2, элементарных излучателей 3, размещенных в окнах 4 корпуса к эластичной мембраны 5. Внутренняя полость излучателя заполнена дистиллированной водой 6. Каждый элементарный излучатель состоит из изоляционного основания 7, внутренняя поверхность которого представляет собой цилиндрический сегмент, соосный с отражателем 2, на внутренней поверхности основания 7 размещена спиральная катушка 8. К этой же поверхности основания 7 прилегает металлическая мембрана 9, также форму цилиндрического сегмента. Между мембраной и спиральной катушкой помещена изоляционная прокладка 10. Элементарные излучатели могут быть электрически соединены в единую цепь, но могут запитываться и индивидуально от отдельных источников высоковольтных импульсов. Рабочая поверхность отражателя 2 является конической поверхностью. Ее образующая 11 является параболой; фокус образующей совмещен с фокусом отражателя. Вдоль оси отражатель имеет цилиндрическое отверстие 12, в которое, соосно с отражателем устанавливается зонд 13 ультразвукового эхотомоскопа. Построение формы параболы осуществляется таким образом: находят значение диаметра искомого сечения его от величины расстояния 1 между искомым сечением и фокусом где константы b и a определены фокусным расстоянием отражателя. В частности, при фокусном расстоянии отражателя 170 мм Эластичная мембрана 5 герметизирует внутренний объем излучателя и обеспечивает акустический контакт с телом пациента. Работает излучатель следующим образом (см. фиг.2). На спиральные катушки 8 элементарных излучателей 3 подается высоковольтный электрический импульс. Излучаемая спиральной катушкой электромагнитная волна наводит в металлической мембране 9 вихревые токи, которые, взаимодействуя с электромагнитным полем катушек 8 приводят к отталкиванию мембраны 9. В результате движения мембрана 9 образует в заполняющей контактную камеру жидкости 6 ударную волну со сходящимся фронтом цилиндрической формы. При своем движении ударная волна падает на поверхность параболического конусного отражателя 2 и после переотражения от нее собирается в точке фокуса. В данной конструкции диаметр корпуса 1 может быть изготовлен существенно больше диаметра основания отражателя 2 (в приведенном примере - 400 мм и более), что позволяет снизить удельную нагрузку на излучатель по сравнению с прототипом более чем на порядок. Соответственно увеличивается и долговечность излучателей.

Формула изобретения

Устройство для разрушения конкрементов в теле биообъекта, содержащее излучатель ударный волны электромагнитного типа, закрепленный на цилиндрической поверхности, прилегающую к нему мембрану, установленный коаксиально оси излучателя отражатель с рабочей поверхностью в виде образованного параболой конуса и контактную жидкостную камеру, отличающееся тем, что излучатель ударной волны электромагнитного типа выполнен многосекционным, при этом каждая секция содержит плоскую спиральную катушку, а катушки секции электрически соединены с одним или несколькими источниками высоковольтных импульсов, мембрана выполнена в виде отдельных элементов цилиндрической поверхности, при этом отдельный элемент мембраны установлен напротив соответствующей секции излучателя, по оси излучателя установлен зонд интроскопа, а жидкостная камера снабжена гибкой мембраной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3