УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК A61C3/02 A61N1/30 

Изобретение относится к медицине, а именно к аппаратам для лечения заболеваний с помощью физиотерапии и предназначено для использования, преимущественно в стоматологии, для лечения хронических форм периодонтита.

Наиболее распространенный метод лечения данной патологии заключается в проведении электрофореза корневых каналов зуба (введение лекарственных веществ в корневые ткани зуба под воздействием постоянного электрического тока) с последующим пломбированием.

Известно устройство для электрофореза, представляющее собой регулируемый источник постоянного тока с набором специальных электродов (см. Каталог серийно выпускаемой физиотерапевтической аппаратуры "Физиотерапевтическая аппаратура. Аппаратура для электротерапии", изд. ЦБНТИ мед. пром. 1983, "Аппарат для гальванизации полости рта ГР-2", с.5).

Однако электрофорез корневых тканей зуба недостаточно эффективен, что подтверждается клиническими и теоретическими исследованиями, так как не обеспечивает достаточное проникновение лекарственного вещества в апикальную часть корня и, тем более, в периодонт.

Более эффективно лечение хронического периодонтита методом электрофонореза, заключающегося во введении лекарственных веществ в корневые ткани зуба путем сочетанного воздействия двух физических факторов постоянного тока и ультразвука. Более высокая эффективность данного метода обусловлена тем, что ультразвук существенно меняет условия воздействия, так как усиливает проницаемость клеточных мембран, крово- и лимфообращение, сопровождается тепловым эффектом, интенсифицируя тем самым процесс электрофореза (см. Ф.М.Мамедова, Д. А.Хамидова. "Разработка устрйоства для сочетанного воздействия ультразвуком и постоянным током с целью введения лекарственного вещества в ткани зуба". Сборник ВНИИМП "Ультразвуковая медицинская аппаратура", М. 1988, с. 67-71).

Предложенный метод лечения реализуется известным устройством для снятия зубного камня с помощью ультразвука "Ультрастом" (паспорт 381-00-00 ПС), используемым совместно с устройством ГР-2 и известным рабочим инструментом.

Устройство "Ультрастом" представляет собой электронный генератор с магнитострикционным преобразователем (также как и преобразователь по упомянутому авторскому свидетельству) и содержит последовательно соединенные блок питания, блок включения в виде педали, генератор ультразвуковых колебаний с цепью подмагничивания и рабочий инструмент, в качестве которого использован магнитострикционный преобразователь, охлаждаемый водой, подача которой регулируется от блока включения.

Данное устройство обеспечивает генерацию ультразвуковых колебаний наконечника рабочего инструмента с частотой 25±1,75 кГц. Недостатками данного устройства являются большие габариты и масса из-за использования лампового генератора ультразвука, а также необходимость ручной регулировки частоты и амплитуды колебаний наконечника рабочего инструмента во время проведения процедуры. Использование данного устройства совместно с устройством для электрофореза существенно усложняет работу врача, которому на протяжении всей, достаточно длительной (до 10 мин) процедуры приходится по индикатору на лицевой панели устройства для электрофореза следить за наличием электрического тока в цепи пациента, одновременно проводить процедуру и отслеживать длительность процедуры по часам, а также еще более увеличивает габариты используемой аппаратуры. Необходимость удержания педали блока включения в нажатом состоянии на протяжении всей процедуры ведет к быстрой утомляемости врача, а визуальный контроль за наличием электрического тока в контуре пациента из-за длительности процедуры может приводить к нарушениям выбранного режима лечения, снижая его эффективность, в случаях, когда нарушение электрического контакта между наконечником рабочего инструмента и тканями зуба пациента осталось незамеченным врачом.

Известно также ультразвуковое устройство для снятия зубного камня "Ультрадент" (паспорт т. А3.836.080 ПС), принятое за прототип и содержащее последовательно соединенные блок питания, блок включения по двум входам, автогенератор и рабочий инструмент, гидромагистралью связанный с источником воды через регулятор ее расхода и электромагнитный клапан, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока включения, причем в качестве рабочего инструмента использован охлаждаемый водой ультразвуковой пьезокерамический электроакустический преобразователь трубчатого типа.

Использование в схеме устройства автогенератора с автоматической подстройкой амплитуды и частоты колебаний делает это устройство более совершенным, чем описанный выше аналог, а использование в блоке включения фиксации положения педали при длительной процедуре снижает утомляемость врача, исключая необходимость в постоянном удержании педали в нажатом состоянии. Масса, габариты и потребляемая мощность данного устройства уменьшены по сравнению с аналогом примерно в пять раз, хотя масса и габариты остаются еще достаточно большими из-за наличия в устройстве гидромагистрали. Однако и это устройство не обеспечивает реализацию режима электрофореза, а его использование совместно с устройством для электрофореза практически невозможно из-за подачи воды через наконечник рабочего инструмента к тканям зуба, что не позволяет организовать электрический контур через пациента при подключении наконечника рабочего инструмента к источнику тока устройства для электрофореза, так как вода, проходящая через наконечник инструмента, заземляет его и ткани зуба.

Задача могла бы быть решена путем замены рабочего инструмента на другой инструмент, однако такая замена потребует использования дополнительных средств для отвода воды от инструмента, не предусмотренных в устройстве по прототипу, а также потребует дополнительных мер по обеспечению электробезопасности из-за высокого напряжения на магнитострикторе, работающем в присутствии воды. Кроме того, в данной конструкции исключена возможность замены наконечника рабочего инструмента при выходе его из строя. При этом сохраняются все описанные выше недостатки, связанные с использованием для реализации данного способа лечения комплекса из нескольких устройств.

Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей устройства с обеспечением автоматического контроля наличия электрического тока в контуре пациента и задания длительности процедуры при малых габаритах и массе устройства.

Решение задачи достигается тем, что ультразвуковое устройство, содержащее последовательно соединенные блок питания, блок включения по двух входам, автогенератор и рабочий инструмент, снабжено блоком контроля и задания длительности процедуры и источником постоянного тока, первые входы которых подключены к первому выходу блока питания, вторые входы соединены с вторым выходом блока включения, причем второй выход источника постоянного тока соединен с третьим входом блока контроля и задания длительности процедуры, третий вход с выходом последнего, а рабочий инструмент выполнен в виде ультразвукового электроакустического преобразователя пакетно-стержневого типа, в котором пьезопреобразователь электрически изолирован от концентратора и его хвостовика, а наконечник электрически подключен к первому выходу источника постоянного тока.

Блок контроля и задания длительности процедуры содержит последовательно соединенные узел остановки счета, счетчик времени, индикатор времени и звуковой сигнализатор, а также генератор тактовых импульсов, вход которого является первым входом блока, а выход подключен к первому входу узла остановки счета, и задатчик длительности процедуры, вход которого, объединенный с вторыми входами счетчика времени, звукового сигнализатора и узла остановки счета, образует второй вход блока, первый выход соединен с третьим входом счетчика времени, второй выход с четвертым входом счетчика времени и пятым входом узла остановки счета, третьим входом блока являются объединенные третьи входы звукового сигнализатора и узла остановки счета, а четвертый вход последнего подключен к первому выходу индикатора времени, второй выход которого является выходом блока контроля и задания длительности процедуры.

Соответствие заявляемого решения критерию "изобретательский уровень" и существенность отличительных признаков определяются тем, что использование в ультразвуковом устройстве в качестве рабочего инструмента электроакустического преобразователя пакетно-стержневого типа, пьезопреобразователь которого электрически изолирован от металлических деталей ультразвуковой колебательной системы, позволяет снабдить устройство источником постоянного тока с блоком контроля и задания длительности процедуры, в совокупности с которыми при подключении наконечника рабочего инструмента к источнику тока обеспечивается возможность реализации одним устройством сочетанного воздействия на очаг патологии двух физических факторов ультразвука и постоянного электрического тока.

При этом, поскольку контроль за наличием тока в контуре пациента осуществляется автоматически, а отсчет времени процедуры происходит только при наличии тока в этом контуре с сигнализацией при его отсутствии, предельно упрощается работа с устройством при гарантированном соблюдении выбранного режима воздействия двумя факторами.

Кроме того, благодаря использованию электронного блока контроля и задания длительности процедуры и отсутствию в устройстве гидромагистрали, обеспечиваются малые габариты и масса устройства при высокой его электробезопасности.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 схема блока питания; на фиг.3 схема блока включения; на фиг.4 схема автогенератора; на фиг.5 схема рабочего инструмента; на фиг.6 схема блока контроля и задания длительности процедуры и источника постоянного тока; на фиг.7-11 принципиальные схемы, соответственно: фиг.7 узла остановки счета, фиг.8 счетчика времени, фиг.9 звукового сигнализатора, фиг.10 задатчика длительности процедуры, фиг. 11 выключателя тока.

Устройство содержит (см.фиг.1) последовательно соединеные блок питания 1, блок включения 2, автогенератор 3 и рабочий инструмент 4. Второй вход блока включения 2 соединен с вторым выходом блока питания 1, к первому выходу которого подключены первые входы блока контроля и задания длительности процедуры 5 и источника постоянного тока 6, первый выход которого соединен с вторым входом рабочего инструмента 4. Вторые входы блока 5 контроля и задания длительности процедуры и источника постоянного тока 6 соединены с вторым выходом блока 2 включения, третий вход источника постоянного тока 6 соединен с выходом, а второй выход с третьим входом блока 5 контроля и задания длительности процедуры.

Блок питания 1 обеспечивает необходимые для работы всех энергопотребляющих блоков устройства величины напряжений и токов, причем общая мощность, потребляемая устройством от очи, составляет порядка 15 Вт.

Блок питания 1 (см.фиг.2) содержит последовательно включенные сетевой помехоподавляющий фильтр 7, трансформатор питания 8, выпрямитель 9 и сглаживающий фильтр 10, выход которого является первым выходом блока питания 1.

Второй выход блока питания 1 образован выводом с середины вторичной обмотки трансформатора питания 8.

В качестве основного элемента блока питания 1 трансформатора питания 8 может быть использован унифицированный трансформатор типа ТПП, например, ТПП-258 (Журн. "Радио", N 1, 1982 г) в случае выполнения устройства в целом по I классу электробезопасности по ГОСТ 12.2.025-26, или трансформатор питания ТП по ТУ 11 АКДП.671110.0019-88Е в случае выполнения устройства по II классу защиты.

Остальные элементы блока питания 1 могут быть выполнены по любым известным схемам, например, как в прототипе.

Блок включения 2 служит для обеспечения согласованной работы всех блоков устрйоства. Он содержит (см.фиг.3) электронный ключ 11, вторым входом через переключатель 12 подключенный к схеме памяти 11 и педали 14. Электронный ключ 11 обеспечивает коммутацию выходных каскадов автогенератора 3. В качестве него может быть использована, например, ключевая схема, выполненная на двух последовательно включенных по схеме с общим эммитером (как показано на фиг.3) транзисторах Тр1 типа КТ972 и Тр2 типа КТ837.

Эммитер транзистора Тр2 образует первый вход электронного ключа 11 и, соответственно, блока 2 включения, его коллектор выход электронного ключа 11, являющийся первым выходом блока 2 включения, а база транзистора Тр1 образует второй вход электронного ключа 11. Вывод с линии связи от переключателя 12 на второй вход электронного ключа 11 образует второй выход блока 2 включения, первый вход схемы памяти 13 соединен с выходом педали 14, а второй вход схемы памяти 13 является вторым входом блока 2 включения.

Переключатель 12 режима работы педали 14 предназначен для выбора режима ее работы с запоминанием включенного состояния и может быть расположен на лицевой панели устройства.

В качестве схемы памяти 13 и педали 14 в устройстве может быть использована, например педаль для известного стоматологического аппарата. При таком исполнении педаль обеспечивает работу устройства в двух режимах, что позволяет эффективно использовать его как для кратковременного воздействия, так и для более длительного. При этом обеспечиваются высокие эргономические показатели, обуславливающие существенное снижение утомляемости врача и повышение его мобильности во время проведения процедуры.

Автогенератор 3 служит для регенерирования электрических колебаний на собственной резонансной частоте рабочего инструмента и поддержания требуемой амплитуды колебаний рабочей части наконечника рабочего инструмента 4 в большом динамическом диапазоне нагрузок для реализации работы инструмента в режиме фонофореза.

Автогенератор 3 (см.фиг.4) состоит из последовательно соединенных узла выделения напряжения обратной связи 15, фазовращателя 16, усилителя-ограничителя 17, регулятора амплитуды 18 и оконечного усилителя 19. Входом автогенератора 3 являются объединенные вторые входы усилителя-ограничителя 17 и оконечного усилителя 19, а выход образован выходом оконечного усилителя 19, соединенным также со входом узла 15 выделения напряжения обратной связи и вторым выходом послед- него.

Рабочая частота автогенератора 3 определяется последовательным резонансом рабочего инструмента 4 и в приводимом примере составляет 29±2,6 кГц.

Узел выделения напряжения обратной связи 15 служит для выделения напряжения обратной связи, пропорционального активной составляющей тока, протекающего через пьзоэлемент рабочего инструмента 4. Он может быть построен по компенсационной схеме выделения сигнала обратной связи мостового типа и с балансной емкостью, величина которой выбирается равной статической емкости пьезоэлемента рабочего инструмента 4. Достоинство такой схемы заключается в том, что компенсация электрических параметров рабочего инструмента 4 в ней осуществляется не на одной частоте, а в диапазоне частот, т.е. при определенном выборе элементов моста. Схема имеет частотно-независимый характер. Частотно-независимая компенсация реактивности электростатического преобразователя рабочего инструмента 4 позволяет получить напряжение обратной связи, пропорциональное только активной составляющей импеданса преобразователя.

При конкретной реализации такой компенсационной схемы узел 15 выделения напряжения обратной связи (фиг.4) выполнен в виде неполной мостовой схемы, содержащей три плеча моста, образованных последовательно соединенными балансным конденсатором С₁, переменным R₁, служащим для балансировки моста, и постоянным R₂ резисторами. Входом узла 15 является свободный вывод балансного конденсатора С₁, первый выход узла 15 образован выводом с диагонали моста в точке соединения балансной емкости С₁ с переменным резистором R₁, а вторым выходом узла 15 заземленный свободный вывод постоянного резистора R₂, причем между выходом оконечного усилителя 19, соединенным с входом узла 15, и вторым выходом последнего, образующими двухразрядный выход автогенератора 3, включена статическая емкость пьезоэлемента рабочего инструмента 4, образующая четвертое плечо данной мостовой схемы.

Фазовращатель 16 служит для формирования в кольце обратной связи сдвига фаз, необходимого для возбуждения автогенератора 3 на частоте последовательного резонанса рабочего инструмента 4.Он представляет собой (см.фиг.4) симметричный RC мост, содержащий резисторы R₃,R₄ и конденсаторы С₂,С₃, в одну из диагоналей которого, образующую выход фазовращателя 16, включены постоянный R₅ и переменный R₆ резисторы. При этом фаза выходного сигнала определяется соотношением плеч делителя, образованного этими резисторами (R₅,R₆), а входом фазовращателя является вторая диагональ моста. Выбранная схема реализации фазовращателя 16 выгодно отличается от других возможных простотой и надежностью.

Усилитель-ограничитель 17 служит для стабилизации напряжения обратной связи, компенсации потерь в цепи обратной связи и ограничения амплитуды колебаний, осуществляющегося за счет нелинейности входной характеристики усилителя.

Усилитель-ограничитель 17 состоит (см.фиг.4) из двух каскадов, первый из которых выполнен на микросхеме, например, КР574КДА с переходной согласующей емкостью С4 на входе, переходной RС-цепью (С₅,R₇) на выходе, рядом вспомогательных элементов, обеспечивающих режим работы микросхемы по постоянному току (С₆, С₈ R₁₀, V₁, V₂) и цепью обратной связи (R₁₁, R₁₂, и С₇). Второй (выходной) каскад усилителя-ограничителя 17 представляет собой эмиттерный повторитель, нагруженный через регулятор амплитуды 18 на согласующий трансформатор оконечного усилителя 19. Первым входом усилителя-ограничителя 17 является прямой вход операционного усилителя микросхемы с переходной емкостью С₄, вторым входом коллектор транзистора Тр3, например, типа КТ972, эмиттерного повторителя, а выходом эмиттер транзистора Тр3.

Регулятор амплитуды колебаний 18 позволяет менять амплитуду механических колебаний инструмента 4 в зависимости от характера внешней нагрузки, по крайней мере в 2 раза на холостом ходу, и может быть выполнен в виде потенциометра, реализующего уровнеь напряжения возбуждения оконечного усилителя 19.

Оконечный усилитель 19 (фиг.4) выполнен по двухтактной схема с последовательным питанием и трансформаторным выходом. Коэффициент трансформации выходного трансформатора выбирается таким, чтобы обеспечивался недонапряженный режим работы выходного трансформатора. Это предопределяет работу автогенератора 3 в режиме генератора тока, что позволяет реализовать автоматическую подстройку амплитуды ультразвуковых колебаний наконечника рабочего инструмента 4 за счет стабилизации тока возбуждения инструмента.

Для реализации указанных функций оконечный усилитель 19 содержит входной согласующий трансформатор Т1, вторичная обмотка которого состоит из двух секций, подключенных параллельно к двум транзисторам Тр4 и Тр5, например типа ИТ 805 АМ, по схеме с общим эммитером, и выходной трансформатор Т2, вывод которого с вторичной обмотки является выходом оконечного усилителя 19, и одним разрядом двухразрядного выхода автогенератора 3, причем первым входом оконечного усилителя 19 является первичная, а вторым вторичная обмотки входного согласующего трансформатора Т1.

Рабочий инструмент 4 служит для преобразования электрической энергии в ультразвуковые колебания и поведения усиленных ультразвуковых колебаний к рабочей части наконечника инструмента 4 для воздействия на ткани зуба ультразвуковыми колебаниями в режиме фонофореза, а также для подведения к наконечнику инструмента 4 постоянного электрического тока для воздействия на ткани зуба в режиме электрофореза.

В качестве рабочего инструмента 4 устройства использован ультразвуковой электроакустический преобразователь (ЭАП) пакетно-стержневого типа, например представляющий собой (см.фиг.5) набор пьезокерамических колец (шайб) 20, образующих статическую емкость рабочего инструмента 4, включенную в качестве четвертого плеча в мост узла 15 выделения напряжения обратной связи. При этом пьезокерамические кольца (шайбы) соединены акустически последовательно, а электрически параллельно, причем направление поляризации в соседних кольцах (шайбах) встречное. Секционирование составного пьезоэлемента 20 позволяет снизить подаваемое на него электрическое напряжение для обеспечения требуемой амплитуды колебаний наконечника 21. Для усиления амплитуды колебаний между пьезоэлементом 20 и наконечником 21 рабочего инструмента 4 размещен концентратор 22, к которому пьезоэлемент 20 крепится с помощью стержня 23 (шпильки), расположенного внутри колебательной системы.

Для одновременного использования ультразвукового инструмента 4 в качестве инструмента для электрофореза достаточно обеспечить электроизоляцию пьезоэлемента 20 преобразователя инструмента 4 от металлических деталей (концентратора 22 и его хвостовика 24) ультразвуковой колебательной системы, например, путем установки по краям пьезоэлемента 20 дополнительных изоляционных шайб 25, не влияющих на параметры ультразвуковых колебаний наконечника 21 инструмента 4, а наконечник 21 дополнительно подключить к источнику постоянного тока 6.

Блок 5 контроля и задания длительности процедуры служит для контроля и индикации наличия электрического контакта между наконечником 21 рабочего инструмента 4 и полостью канала зуба, для задания длительности процедуры электрофореза и звуковой сигнализации об отсутствии упомянутого контакта и об окончании процедуры, причем частота звукового сигнала при отсутствии электрического контакта отличается от частоты звукового сигнала об окончании процедуры.

Блок 5 контроля и задания длительности процедуры содержит последовательно соединенные узел остановки счета 26, счетчик времени 27, индикатор времени 28 и звуковой сигнализатор 29, а также генератор тактовых импульсов 30, вход которого является первым входом блока 5, а выход подключен к первому входу узла остановки счета 26, и задатчик длительности процедуры 31, первый выход которого соединен с третьим входом счетчика времени 27, а второй с четвертым входом счетчика 27 и пятым входом узла остановки счета 26. Вторые входы узла остановки счета 26, счетчика времени 27 и звукового сигнализатора 29, объединенные с входом задатчика длительности процедуры 31, образуют второй вход блока 5 контроля и задания длительности процедуры, объединенные третьи входы звукового сигнализатора 29 и узла остановки счета 26 являются третьим входом блока 5, а четвертый вход узла 26 подключен к первому выходу индикатора времени 28, второй выход которого является выходом блока 5.

Узел остановки счета 26 служит для формирования управляющих сигналов, обеспечивающих остановку счета времени при отсутствии электрического контакта между наконечником 21 рабочего инструмента 4 и полостью канала зуба.

Он может быть выполнен на логических элементах "НЕ" и "ИЛИ-НЕ", например на микросхемах К561ЛН2 и К561ЛЕ10, соответственно, и двух токовых ключах, например на микросхеме К561КТ3, соединенных как показано на фиг.7. При этом первым входом узла 26 являются объединенные входы токовых ключей, вторым и третьим входы схем "НЕ", четвертым один из входов схемы "3ИЛИ-НЕ", пятым вход разрешения второго токового ключа, а выходом объединенный выход токовых ключей.

Счетчик времени 27 предназначен для задания и отсчета времени процедуры от величины установленного задатчиком 31 значения до нуля, причем счет может быть прерван на время отсутствия электрического контакта между наконечником 21 рабочего инструмента 4 и полостью зуба по управляющему сигналу на первом входе счетчика 27. Счетчик времени 27 может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг.8, содержащей формирователь 32 временных интервалов на базе микросхемы счетчика К561ИЕ16 с элементами сброса, логический элемент 33 управления режимами счета в виде двух токовых ключей на микросхеме К561КТ3 и реверсивный счетчик 34, соединенные как показано на фиг.8.

При таком выполнении счетчика времени 27 его первым входом является тактовый, а третьим вход сброса формирователя 32, вторым входом вход второго токового ключа элемента управления режимами счета 33, четвертым вход первого токового ключа этого элемента, объединенный с входом выбора направления счетчика реверсивного счетчика 34, а выходом выходные разряды реверсивного счетчика 34.

Индикатор времени 28 предназначен для индикации времени процедуры и выработки управляющих сигналов для звукового сигнализатора 29, узла остановки счетчика 26 и источника постоянного тока 6. Он может быть построен по традиционной схеме дешифратор-индикатор, причем первым и вторым выходами индикаторами 28 являются, соответственно, инверсный и прямой выходы с индикатора нуля микросхемы дешифратора.

Звуковой сигнализатор 29 служит для подачи звуковых сигналов об окончании процедуры и при отсутствии электрического контакта между наконечником 21 рабочего инструмента 4 и полостью канала зуба, различающихся по тональности. Он содержит двутональный генератор 25, логический элемент "2ИЛИ-НЕ" 36 выбора режима работы генератора 35, например, на микросхеме К561ЛЕ5, формирователь 37 длительности сигнала окончания процедуры на базе логических элементов "3ИЛИ-НЕ", например, на микросхемах К561ОЛЕ10 и звуковую головку 38, например пьезокерамическую, типа ЗП-5, с токовыми ключами на микросхеме К561КТ3 на входе, соединенные как показано на фиг.9.

Объединенные первый вход логического элемента 36 и вход формирователя 37 образуют первый вход звукового сигнализатора 29, его вторым входом является вход разрешения двутонального генератора 35, третьим второй вход логического элемента 36.

Двутональный генератор 35 служит для выработки импульсов одной из двух частот следования, обеспечивающих подачу звуковой головкой 38 сигналов разной тональности при разрыве цепи в источнике 6 тока и по окончании процедуры. Он построен по известной схеме на логических элемента "2И-НЕ", например на микросхемах К561ЛА7 и токовых ключах, как показано на фиг.9, причем частота следования импульсов, вырабатываемых генератором 35, зависит от задействованной (при выбранном режиме работы) цепи генерации, в свою очередь зависящей от уровня сигнала на управляющем входе генератора 35, связанном с выходом логического элемента 38 (при высоком уровне управляющего сигнала ключи в схеме генератора 35 замкнуты, при низком разомкнуты).

Генератор тактовых импульсов 30 служит для выработки тактовых импульсов частотой 1 Гц и 1/60 Гц для обеспечения работы счетчика 27. Он может быть построен по любой известной схеме генератора, имеющего на выходе вышеназванные частоты.

Задатчик длительности процедуры 31 служит для набора времени процедуры на счетчике 27. Он может быть выполнен в виде известной схемы, включающей переключатель, например кнопочный, типа ПКН-150 и антидребезговое устройство с интегрирующей цепочкой на первом выходе. Входом задатчика 31 является вход логического элемента антидребезгового устройства (см.фиг.10), а его выходы первым и вторым выходами задатчика 31.

Источник постоянного тока 6 служит для формирования постоянного тока с заданными параметрами, подведения его к наконечнику 21 рабочего инструмента 4 с целью воздействия на ткани зуба в режиме электрофореза, выработки управляющих сигналов для блока 5 контроля и задания длительности процедуры и поддержания параметров постоянного тока в течение всей процедуры на заданном уровне при изменяющейся нагрузке.

Источник постоянного тока 6 содержит последовательно включенные стабилизатор тока 39, вход которого является первым входом источника тока 6, регулятор амплитуды 40 и выключатель тока 41, второй и третий входы которого являются, соответствующими входами источника 6, а также пассивный электрод 42, выполненный, например, в виде клипсы или зажима из токопроводящего материала, подключенный к третьему выходу стабилизатора 39, второй выход которого является вторым выходом источника 6 тока, первым выходом которого является выход выключателя тока 41, подключенный к наконечнику 21 рабочего инструмента 4.

Стабилизатор тока 39 обеспечивает формирование постоянного тока в диапазоне от 0,3 до 3 мА с напряжением не более 27 В и поддержание его в течение всей процедуры на заданном уровне, независимо от нагрузки, которая во время процедуры меняется, так как известно, что при электрофорезе омическое сопротивление тканей зуба уменьшается. Для выполнения указанных фукнций стабилизатор 39 может быть выполнен по схеме стабилизатора, приведенной в книге "750 Практических электронных схем" (Справочное руководство. Под ред. Р.Фелпса. М. Мир, 1986, с.30), с тем небольшим отличием, что из нее исключен второй транзистор, поскольку оставшийся один транзистор вполне способен обеспечить мощность, требуемую от стабилизатора. Первым выходом стабилизатора 39 является непосредственно токовый выход, вторым выход с датчика наличия тока в стабилизаторе, а третьим выходом для подключения пассивного электрода служит общий провод.

Регулятор тока 40 представляет собой резистивный делитель с переключателем пакетного типа (переключатель "ток"), в качестве которого может быть использован ступенчатый десятипозиционный переключатель МПН-1, расположенный на лицевой панели устройства и позволяющий задавать величину тока в пределах от 0,3 до 3 мА через каждые 0,3 мА.

Выключатель тока 41 обеспечивает отключение наконечника 21 рабочего инструмента 4 от источника постоянного тока 6 на время задания длительности процедуры и по окончанию счета времени процедуры (конец процедуры) и его подключение при переходe к рабочему режиму. Выключатель тока 41 может быть выполнен на логическом элементе "2И-НЕ" (микросхема К561ЛА7) и транзисторе (см.фиг.11).

Устройство обеспечивает одновременно два режима воздействия на ткани зуба (электрофонофорез): режим фонофореза воздействие на ткани зуба ультразвуковыми колебаниями наконечника 21 рабочего инструмента 4, и режим электрофореза воздействие на ткани зуба постоянным электрическим током, способствующие интенсивному введению в ткани зуба лекарственного вещества.

Устройство работает следующим образом. Перед началом процедуры по медицинским показаниям задают длительность процедуры, величину и полярность тока электрофореза, в зависимости от используемого лекарства, амплитуду ультразвуковых колебаний наконечника 21 рабочего инструмента 4 и режим работы педали 14 блока включения 2.

Для этого многопозиционным переключателем тока в регуляторе тока 40 источника 6 постоянного тока устанавливают требуемую величину тока в диапазоне от 0,3 до 3 мА, штеккер, соединенный с пассивным электродом 42, вставляют в гнездо стабилизатора 39, соответствующее нужной полярности, а переключатель 12 блока включения 2 устанавливают в положение, обеспечивающее связь выхода педали 14 с входом электронного ключа 11 при выборе режима работы педали без запоминания, или в положение, обеспечивающее связь выхода схемы памяти 13 этого блока с входом электронного ключа 11 для работы педали 14 в режиме запоминания при необходимости длительного воздействия. Амплитуду ультразвуковых колебаний задают регулятором амплитуды 18 автогенератора 3 (для удобства пользования все переключатели и ручка регулятора амплитуды расположены на лицевой панели устройства).

Длительность процедуры устанавливают задатчиком 31 после включения устройства в сеть, как это будет описано ниже.

При проведении процедуры, после задания перечисленных параметров, накладывают пассивный электрод 42 на пациента, устанавливая зажим (клипсу) на мочке уха больного, и включают устройство в сеть. При этом напряжение питания +40 В с первого выхода блока питания 1 поступает на соответствующие входы блока 5 контроля и задания длительности процедуры, блока 2 включения и источника постоянного тока 6, пульсирующее напряжение частотой 50 Гц с вторичной обмотки трансформатора 8 питания поступает к схеме памяти 13 блока включения 2, а генератор 30 блока 5 начинает вырабатывать тактовые сигналы. До нажатия на педаль 14 в блоке 2 включения управляющий сигнал на входе электронного ключа 11, а следовательно на базе транзистора Тр1 электронного ключа 11, имеет нулевой уровень, запирающий электронный ключ 11 и препятствующий работе автогенератора 3. Сигнал логического "0" с второго выхода блока 2 включения поступает на вторые входы блока 5 контроля и задания длительности процедуры и источника постоянного тока 6, блокирует работу звукового сигнализатора 29 (по второму входу), приводит в рабочее состояние схему задатчика длительности процедуры 31 в блоке 5 и блокирует прохождение тока в источнике тока 6 от стабилизатора 39 на наконечник 21 рабочего инструмента 4. При этом на втором выходе стабилизатора 39 и, соответственно, источника тока 6 присутствует сигнал логического "0", на втором и третьем входах (входы логических элементов "НЕ") узла остановки счета 26 присутствуют сигналы логического "0", при которых, независимо от сигнала на четвертом входе узла 26 один из входов логического элемента "ИЛИ-НЕ", на выходе последнегоо формируется сигнал логического "0", запрещающий прохождение тактовых импульсов через первый токовый ключ узла остановки счета 26, а наличие сигнала лог. "0" на втором входе счетчика времени 27 входе разрешения второго токового ключа элемента 33 управления режимами счета, запрещает прохождение тактовых импульсов через этот ключ.

Длительность процедуры задают до нажатия на педаль 14 блока включения 2 путем нажатия на кнопочный переключатель задатчика длительности процедуры 31, при котором на первом выходе задатчика 31 формируется одиночный импульс, поступающий на третий вход счетчика времени 27 и обнуляющий счетчик формирователя 32 временных интервалов, подготавливая его к работе. На втором выходе задатчика 31 длительности процедуры формируется управляющий сигнал уровня логической "1", поступающий на пятый вход узла остановки счета 26, разрешая прохождение тактовых импульсов через второй токовый ключ этого узла от генератора 30 на первый вход счетчика времени 27. Сигнал логической "1" со второго выхода задатчика 31 поступает также на четвертый вход счетчика времени 27 и проходит на вход выбора направления счета реверсивного счетчика 34, устанавливая его в режим прямого счета, а также на вход первого токового ключа элемента 33 управления режимами счета, разрешая прохождение через этот токовый ключ управляющих сигналов с соответствующего выхода формирователя 32 временных интервалов на счетный вход реверсивного счетчика 34.

При этом тактовые импульсы с выхода генератора 30 проходят через второй токовый ключ узла остановки счета 26 на счетный вход формирователя 32 временных интервалов и с его выхода через первый токовый ключ элемента 33 управления режимами счета на счетный вход реверсивного счетчика 34, который начинает заполняться. Заполнение счетчика 34 происходит с частотой 1 с в течение времени, пока нажата кнопка переключателя задатчика длительности процедуры 31, причем информационные сигналы с выхода счетчика времени 27 поступают на индикатор времени 28, на экране которого последовательно от 0 до 9 высвечиваются значения задаваемого времени. При появлении на экране индикатора 28 цифры, соответствующей необходимой длительности процедуры, кнопку переключателя задатчика 31 отпускают и процесс задания длительности процедуры заканчивается.

При этом на первом выходе индикатора времени 28 инверсный выход с индикатора нуля его дешифратора устанавливается сигнал логического "0", а на втором прямом выходе с индикатора нуля дешифратора сигнал логической "1". Таким образом, по окончанию задания длительности процедуры на экране индикатора 28 высвечивается заданное время процедуры, отсчет которого начинается только после нажатия на педаль 14 блока 2 включения и замыкания цепи источника постоянного тока 6 через пациента, для чего вводят наконечник 21 рабочего инструмента 4 в полость зуба до контакта наконечника 21 с тампоном, смоченным лекарственной смесью и наложением на устья предварительно обработанных, в соответствии с принятой методикой лечения, каналов зуба.

При нажатии на педаль 14 управляющий сигнал логической "1" с ее выхода (или с выхода схемы памяти 13, в зависимости от выбранного режима работы педали 14) поступает на базу транзистора Тр1 электронного ключа 11, отпирая его, что обеспечивает поступление напряжения питания на вход автогенератора 3, запуская его в работу, а с второго выхода блока 2 включения поступает на вторые входы блока 5 и источника тока 6, обеспечивая в последнем электрическую связь стабилизатора 39 через регулятор тока 40 и выключатель тока 41 с наконечником 21 рабочего инструмента 4, что реализуется при наличии уровня логической "1" на обоих входах выключателя тока 41, т.е. при наличии управляющего сигнала логической "1" на втором выходе блока 2 включения и отличном от нуля уровне сигнала на прямом выходе дешифратора индикатора времени 28.

В блоке 5 контроля и задания длительности процедуры уровень логической "1" устанавливается на вторых входах звукового сигнализатора 29, инициируя работу его двутонального генератора 35, узла остановки счета 26 и счетчика 27, а также на входе задатчика длительности процедуры 31, блокируя его работу. При этом, независимо от того нажата или нет кнопка переключателя задатчика 31, на его втором выходе и, соответственно, на четвертом входе счетчика времени 27 и пятом входе узла остановки счета 26 присутствует уровень логического "0". Уровень логического "0" на пятом входе узла остановки счета 26 запрещает прохождение тактовых импульсов через его второй токовый ключ, а на четвертом входе счетчика времени 27 устанавливает реверсивный счетчик 34 в режиме обратного счета и запрещает прохождение сигналов через первый токовый ключ элемента 33 управления режимами счета, причем уровень логической "1" на втором входе счетчика времени 27 разрешает прохождение сигналов через второй токовый ключ элемента управления 33.

Если при нажатии на педаль 14 электрический контакт наконечника 21 рабочего инструмента 4 с тканями зуба не обеспечен, ток в цепи источника 6 постоянного тока отсутствует, на втором выходе стабилизатора 39 и, следовательно, на третьих входах звукового сигнализатора 29 и узла остановки счета 26 сохраняется уровень логического "0". В узле остановки счета 26 на выходе логического элемента "3ИЛИ-НЕ" также сохраняется сигнал логического "0", препятствующий прохождению тактовых импульсов через первый токовый ключ узла 26, что препятствует началу отсчета времени процедуры.

Уровень логического "0" на первом входе звукового сигнализатора 29 (инверсный выход индикатора 28) через формирователь 37 закрывает первый ключ на входе звуковой головки 38 для прохождения через него импульсов с выхода двутонального генератора 35. При наличии уровня логического "0" также на третьем входе звукового сигнализатора 29, а следовательно, на обоих входах логического элемента 36, на его выходе формируется уровень логической "1", открывающий второй ключ на входе звуковой головки 38 для прохождения через него импульсов с генератора 35, который при этом формирует импульсы с частотой следования, соответствующей тональности сигнала отсутствия тока в источнике 6, и сигнализатор 29 подает звуковой сигнал соответствующей тональности, который звучит до момента обеспечения электрического контакта в цепи источник тока 6 пациент.

При обеспечении электрического контакта наконечника 21 рабочего инструмента 4 с тканями зуба, в цепи источника тока 6 появляется ток, а не его втором выходе формируется сигнал логической "1", при поступлении которого на третий вход звукового сигнализатора 29 второй вход логического элемента 36, на выходе последнего формируется уровень логического "0", закрывающий второй ключ на входе звуковой головки 38, чем подача звукового сигнала прекращается, и переводящий генератор 35 в режим работы, обеспечивающий генерацию импульсов с частотой, соответствующей тональности сигнала об окончании процедуры. Это состояние (закрыты оба ключа на входе звуковой головки 38) звукового сигнализатора 29 сохраняется пока остаются неизменными управляющие сигналы на его первом и третьем входах. В случае нарушения контакта во время проведения процедуры, сигнал на третьем входе сигнализатора 29 снова принимает нулевой уровень и он срабатывает как было описано выше, сигнал же на первом входе сигнализатора 29 сохраняет уровень логического "0" до окончания процедуры (обнуления счетчика времени 27), препятствуя подаче сигнала об окончании процедуры до этого момента.

При появлении тока в источнике тока 6 сигнал лог. "1" посотупает также на третий вход узла остановки счета 26. Поскольку после нажатия педали 14 на втором входе узла 26 также присутствует сигнал логической "1", а на четвертом его входе сигнал логического "0", т.е. на всех трех входах логического элемента "3ИЛИ-НЕ" узла 26 присустствует уровень логического "0", на выходе этого элемента формируется уровень логической "1", разрешающий прохождение тактовых импульсов через первый токовый ключ узла 26 с выхода генератора 30 на вход счетчика времени 27, который начинает отсчитывать с частотой 1 мин время процедуры в режиме обратного счета от заданного значения длительности процедуры до нуля.

Постоянный электрический ток заданной полярности и амплитуды с выхода источника тока 6 поступает к наконечнику 21 рабочего инструмента 4 и замыкается через пациента, обеспечивая, тем самым, воздействие на ткани зуба в режиме электрофореза, т.е. способствуя проникновению лекарственного вещества из тампона в ткани зуба. При снижении омического сопротивления тканей зуба, имеющем место в процессе процедуры, уровень тока поддерживается на заданном значении благодаря работе стабилизатора тока 39.

Одновременно с описанным воздействием на ткани зуба электрическим током по цепи блок питания 1, блок включения 2, автогенератор 3, рабочий инструмент 4 обеспечивается генерация ультразвуковых колебаний наконечника 21 рабочего инструмента 4, начиная с момента нажатия на педаль 14 блока включения 2 и до окончания процедуры.

При поступлении напряжения питания на автогенератор 3 с электронного ключа 11 в момент нажатия педали 14, автогенератор 3 самовозбуждается за счет положительной обратной связи с соблюдением баланса фаз и работает на частоте, определяемой последовательным резонансом рабочего инструмента 4. Это осуществляется следующим образом.

Управляющий сигнал с электронного ключа 11 поступает на коллектор эммитерного повторителя усилителя-ограничителя 17 и на вторичную обмотку трансформатора Т₁ оконечного усилителя 19. При этом, благодаря включению первичной обмотки этого трансформатора в эмиттерную цепь эмиттерного повторителя усилителя-ограничителя 17 через регулятор амплитуды 18, обеспечивается необходимый уровень амплитуды колебаний в этой цепи и, соответственно, в первичной обмотке трансформатора Т1, причем регулировка выходной мощности автогенератора 3, а следовательно, и амплитуды механических колебаний рабочего инструмента 4, производится изменением напряжения возбуждения оконечного усилителя 19 с помощью переменного резистора регулятора амплитуды 18.

Усилитель-ограничитель 17 обеспечивает стабилизацию в заданных пределах напряжения обратной связи, подводимого к базам транзисторов оконечного усилителя 19 (в схеме с общим эмиттером), а ограничение тока обеспечивается за счет нелинейности входной характеристики усилителя 17.

С вторичной обмотки согласующего трансформатора Т₁ оконечного усилителя 19 сигнал подается на базы транзисторов Тр4 и Тр5 оконечного усилителя 19, где усиливается до уровня, необходимого для работы инструмента 4. С выхода оконечного усилителя 19 напряжение подается на узел выделения напряжения обратной связи 15, замыкая кольцо генерации, и к рабочему инструменту 4.

Поскольку пьезоэлемент 20 рабочего инструмента 4 включен параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора Т₂ оконечного усилителя 19 в мост узла 15 выделения напряжения обратной связи автогенератора 3, в пьезоэлементе 20 при работе автогенератора 3 возникают электрические колебания с частотой 29 кГц. Пьезокерамическим преобразователем пьезоэлемента 20 электричекие колебания преобразуются в равным по частоте продольные механические колебания, которые, усиленные волноводом-концентратором 22, приводят в колебательное движение наконечник 21 рабочего инструмента 4, оказывающий необходимое ультразвуковое воздействие на ткани зуба.

Напряжение обратной связи, вызванное разбалансом моста узла 15 и пропорциональное току, протекающему через пьезоэлемент 20 рабочего инструмента 4, снимают с диагонали моста между точками соединения балансной емкости С₁ с переменным резистором R₁ и соединения пьезоэлемента 20 рабочего инструмента 4 с постоянным резистором R₂.

Выделенное напряжение обратной связи подается на фазовращатель 16, с помощью которого в кольце обратной связи устанавливается сдвиг фаз, необходимый для возбуждения автогенератора 3 на частоте последовательного резонанса рабочего инструмента 4. Выходной сигнал снимается с диагонали моста фазовращателя 16, в которую включены постоянный R5 и переменный R6 резисторы, причем фаза выходного сигнала определяется соотношением плеч делителя, образованного этими резисторами.

Таким образом, обеспечивается стабильность колебаний рабочей части наконечника 21 инструмента 4 в широком диапазоне нагрузок по амплитуде, а также поддержание частоты колебаний наконечника 21 на уровне резонансной частоты пьеопреобразователя 20.

По окончанию отсчета заданного времени процедуры счетчик времени 27 обнуляется, что приводит к высвечиванию нуля на экране индикатора 28 и к изменению на противоположные сигналов на его выходах. Сигнал логического "0" со второго выхода индикатора 28 поступает на третий вход выключателя тока 41 источника постоянного тока 6, блокируя подачу тока на наконечник 21 рабочего инструмента 4, а сигнал логической "1" с первого выхода индикатора 28 поступает на четвертый вход узла остановки счета 26, запрещая прохождение тактовых импульсов через его первый тковый ключ, и на первый вход звукового сигнализатора 29. Разрыв токовой цепи в выключателе 41 источника постоянного тока 6 приводит также к появлению сигнала логического "0" на втором выходе стабилизатора 39 и, соответственно, на третьих входа узла остановки счета 26, подтверждая запрет на прохождение импульсов через его первый токовый ключ, и звукового сигнализатора 29. При этом воздействие на ткани зуба в режиме электрофореза прекращается.

В звуковом сигнализаторе 29 сигнал логической "1" на первом его входе инициирует работу формирователя 37, на выходе которого на заданное им время длительности сигнала, устанавливается уровень логической "1", открывающий на это время первый ключ на входе звуковой головки 38. Поскольку при этом на первом входе логического элемента 36 устанавливается уровень логической "1" при уровне логического "0" на втором его входе, на его выходе сохраняется уровень логического "0", запрещающий прохождение импульсов через второй токовый ключ на входе звуковой головки 38, а генератор 35 продолжает вырабатывать импульсы с частотой, соответствующей тональности звукового сигнала окончания процедуры. Эти импульсы при открытии первого токового ключа на входе звуковой головки 33 поступают на нее и звуковой сигнализатор 29 подает звуковой сигнал соответствующей тональности, звучащий в течение времени, пока на выходе формирователя 37 присутствует уровень логической "1" и сигнализирующий об окончании процедуры.

Для окончания воздействия на ткани зуба ультразвуком необходимо отпустить педаль 14, если она работает в режиме без запоминания, или осуществить повторное нажатие на педаль 14 при работе ее в режиме запоминания.

В обоих случаях на втором выходе электронного ключа 11 формируется сигнал логического нуля, запирающий электронный ключ 11 и снимающий напряжение питания на входе автогенератора 3, работа которого прекращается. Этот же сигнал устанавливается на вторых входах источника тока 6, подтвердждая блокировку работы выключателя 41, и блока 5 контроля и задания длительности процедуры, блокируя работу двутонального генератора 35 звукового сигнализатора 29 и снимая блокировку с задатчика длительности процедуры 31.

Таким обарзом, в изобретении обеспечивается возможность лечения сочетанным воздействием на очаг патологии ультразвуком и электрическим током режим электрофонореза с заданными параметрами при использовании одного устройства, а поскольку контроль за наличием тока в цепи источник постоянного тока пациент осуществляется автоматически, также как и отсчет времени процедуры, с звуковой сигнализацией разной тональности о наружении режима и об окончании процедуры, работа врача при проведении процедуры существенно упрощается.

При этом габариты и масса используемого (одного) устройство не превышает этих показателей для устройства по прототипу, использующемуся только в совокупности с устройством для электрофореза, увеличивающем габариты необходимого для проведения процедуры оборудования.

Использование: в медицине для лечения методом электрофонофореза, в частности в стоматологии при лечении хронических форм периодонтита. Сущность: ультразвуковое устройство содержит последовательно соединенные блок питания, блок включения (по двум входам), автогенератор и рабочий инструмент, источник постоянного тока и блок контроля и задания длительности процедуры, при использовании в качестве рабочего инструмента пьезокерамического электроакустического преобразователя пакетно-стержневого типа, у которого пьезоэлемент электрически изолирован от металлических деталей ультразвуковой колебательной системы, а наконечник подключен к выходу источника постоянного тока. При этом электронный блок контроля и задания длительности процедуры содержит последовательно соединенные узел остановки счета, счетчик времени, индикатор времени и звуковой сигнализатор, с генератором тактовых импульсов на входе узла остановки счета и задатчиком длительности процедуры на входах этого узла и счетчика времени. Технический результат: обеспечение комбинированного воздействия ультразвука и постоянного электрического тока на очаг патологии. 1 з. п. ф-лы, 11 ил.

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные блок питания, блок включения по двум входам, автогенератор и рабочий инструмент, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком контроля и задания длительности процедуры и источником постоянного тока, первые входы которых соединены с первым выходом блока питания, вторые входы с вторым выходом блока включения, причем второй выход источника постоянного тока соединен с третьим входом блока контроля и задания длительности процедуры, выход которого соединен с третьим входом источника постоянного тока, а рабочий инструмент выполнен в виде ультразвукового электроакустического преобразователя пакетно-стержневого типа, в котором пьезопреобразователь электрически изолирован от концентратора и его хвостовика, а наконечник электрически подключен к первому выходу источника постоянного тока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля и задания длительности процедуры содержит последовательно соединенные узел остановки счета, счетчик времени, индикатор времени и звуковой сигнализатор, а также генератор тактовых импульсов, вход которого является первым входом блока, а выход соединен с первым входом узла остановки счета, и задатчик длительности процедуры, вход которого, объединенный с вторыми входами узла остановки счета, счетчика времени и звукового сигнализатора, является вторым входом блока, первый выход соединен с третьим входом счетчика времени, второй с четвертым входом счетчика времени и пятым входом узла остановки счета, третьим входом блока являются объединенные третьи входы звукового сигнализатора и узла остановки счета, при этом четвертый вход последнего подключен к первому выходу индикатора времени, второй выход которого является выходом блока контроля и задания длительности процедуры.