94198 (590139), страница 3
Текст из файла (страница 3)
-УЗТ-31 - для лечения гинекологических заболеваний;
-УЗТ-101 - для лечения нервных и внутренних болезней.
Из западных производителей УЗ терапевтической аппаратуры следует выделить Нидерланды и Германию. Голландская фирма “Энраф Нониус” благодаря своим аппаратам серии “Сонопульс” моделей 434, 463, 464 прочно завоевала мировой рынок. Все аппараты снабжены индикатором акустического контакта, имеют плавный регулятор интенсивности, цифровой таймер, допускают внешнюю или внутреннюю модуляцию [2].
В настоящее время в Германии выпускаются такие терапевтические приборы как - Sonotor 410, Stimutor 200, которые являются портативными. Эти модели обладают преимуществами как традиционного низкочастотного, так и среднечастотного терапевтического воздействия. Данные приборы работают в двух режимах: низкочастотная модуляция и волновая модуляция. Сочетание двух режимов обеспечивает двойной эффект - глубокое проникновение и приятные ощущения.
Биологический эффект при применении ультразвука проявляется, если интенсивность его выше 100 мВт/см2. Действие ультразвука в зависимости от интенсивности можно поделить на повреждающее, угнетающее, стимулирующее и фоновое [9].
Использование воздействия ультразвука малых интенсивностей на внутренние органы при патологических состояниях обусловлено нормализующим или стимулирующе-активизирующим влиянием на функциональное состояние внутренних органов, обмен веществ в них.
Положительный эффект от применения ультразвука получен при лечении таких заболеваний, как бронхиальная астма, хронические неспецифические заболевания легких, силикоз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гепатита, холецистита, дискинезия желчных путей, хронический колит, хронический пиелонефрит, панкреатит, простатит.
Широкое применение ультразвуковая терапия нашла в лечении кожных заболеваний, офтальмологии, оториноларингологии и стоматологии [11].
Методы лечения можно разделить на два основных типа: внеполостные, представляющие собой наружное воздействие на участке кожного покрова; внутриполостные, при которой излучатель вводится в полость органа и осуществляется непосредственное озвучивание его слизистой оболочки.
В настоящее время терапевтические аппараты имеют интенсивность в пределах 0,05-1,2 Вт/см2. Устройство ультразвукового терапевтического аппарата применяемого в акушерско-гинекологической практике УЗТ-31.Частота ультразвуковых колебаний 2,64 МГц. Интенсивность ультразвука меняется ступенчато: 0,05; 0,2; 0.5; 1.0 Вт/см2, предусмотрены импульсные режимы с длительностью импульсов 2,4 и 10 мс и частотой следования 50 Гц.
В ультразвуковой физиотерапии существует несколько методов лечебного воздействия. Наиболее широко в практике используется лабильная методика воздействия. При этом ультразвуковая головка перемещается со скоростью 1-2 см/с по предварительно смазанной контактной средой поверхности соответствующего отдела тела пациента. Стабильная методика ультразвуковой терапии применяется при лечении тканевых уплотнений и грубых поверхностей, рубцов.
Иногда применяется одновременно стабильная и лабильная методики. Обе эти методики относятся к непосредственному (прямому) воздействию на поверхность тела. Однако когда необходимо воздействовать ультразвуком на неровные поверхности тела – локтевой сустав, кисть стопу, методика прямого воздействия непригодна, поэтому используется субаквальное озвучивание ультразвуком. Для этого конечность помещают в ванну с дегазированной водой при температуре 28-32оС и озвучивают пораженный орган на расстоянии 1-2 см от поверхности кожи.
Импульсный режим ультразвуковой терапии применяется при лечении острых процессов, когда более важным является не тепловое воздействие, а усиление физико-химических сдвигов. При воздействии на мягкие ткани, области суставов, лечение внутренних, кожных, гинекологических заболеваний применяют непрерывный режим ультразвука [13].
Ультразвуком можно воздействовать непосредственно на кожную проекцию органа или сам патологический очаг (прямое озвучивание). Если воздействуют на соответствующий сегмент спинного мозга или рефлексную зону, то такое озвучивание ультразвуком называют косвенным. Иногда прямое и косвенное озвучивание комбинируют.
Противопоказанными к применению ультразвуковой энергии и лекарственного фонофореза при заболеваниях нервной системы с лечебной целью являются: острые инфекции, выраженные эндокринные нарушения, гипертоническая болезнь 2 и 3 стадий, ИБС со стенокардией, частыми приступами, сахарный диабет, злокачественные новообразования, а также беременность. Применительно к заболеваниям центральной нервной системы они распространяются на все формы острых нарушений церебрального кровообращения, нейроонкологические и паразитные заболевания головного мозга, острые нейроинфенкции, склероз и другие.
На основе анализа литературных источников и патентных исследований определен прототип [17] аппарата, который содержит частотно-модулированный генератор. Этот прототип используется как основа для дальнейшего проектирования. В проектируемом устройстве предполагается включить электронный таймер с помощью которого будет задаваться время процедуры. Преимуществами разрабатываемого устройства при проведении физиотерапевтических процедур, по сравнению с существующими приборами, будут схематическая простота при широких функциональных возможностях (генерация сигнала постоянной частоты, частотная модуляция выходного сигнала, частотно-импульсная модуляция), возможность плавной регулировки частоты, малые габаритные массы. Патентная справка представлена в приложении А данного дипломного проекта.
2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Анализ современных устройств для лечебного и терапевтического воздействия акустических колебаний показал, что в их состав должны входить следующие блоки: высокочастотный генератор, модулятор, усилитель мощности, блок питания и излучатель. В тоже время проектируемый прибор должен удовлетворять следующим техническим данным:
- диапазон частот акустических колебаний, Гц 20000-66000;
- интенсивность излучения, Вт/см2 0.5-1.2;
- питание, В 22010%;
- масса, кг 1.5;
- габаритные размеры, мм 18012070;
- условия эксплуатации по классу II группа BF по ГОСТ Р 50267.0-92;
- время наработки на отказ, часов 10000;
- коэффициент готовности 0.95.
Исходя из этих требований в состав данного устройства необходимо ввести таймер для дозирования ультразвуковой энергии по времени, блок индикации для визуального контроля частоты и интенсивности колебаний, генератор управляемый напряжением для модуляции и переключатели работ.
Диапазон частот, которые выдает генератор, должен делиться на два поддиапазона: 1. 20-40 кГц, 2.40-66 кГц. Коммутация должна осуществляться переключателем. Кроме этого в каждом из диапазонов должен быть импульсный режим, т.е. частота должна плавно возрастать, затем резко падать и потом опять плавно возрастать, но уже до более высокой частоты и т.д. Для обеспечения таких параметров необходимо использовать схему, функциональная и принципиальная схемы которой приведена в приложении.
Проектируемый прибор должен быть выполнен в портативном исполнении и его масса не должна превышать 1,5 кг. Для получения необходимой мощности на выходе необходимо использовать усилитель мощности и повышающий трансформатор. Трансформатор будет иметь торроидальный сердечник для уменьшения габаритов, массы и снижения потерь.
Выбор рационального конструкторского исполнения конкретной аппаратуры зависит от решения множества вопросов, связанных с поиском оптимального варианта конструктивно-технологического обеспечения комплекса технических, экономических, эксплуатационных, производственных и организационных требований. Поиск оптимального конкретного конструктивно-технологического варианта должен проводиться при минимальных затратах и с учетом современных тенденций развития радиоэлектронной аппаратуры, прежде всего элементной базы и техники монтажа. В соответствии с техническим заданием рассмотрим вопросы общей компоновки, компоновочной совместимости принятой элементной базы и межсоединений, проектирование всех конструктивных элементов изделий с учетом автоматизации процессов проектирования; обеспечение защиты изделия от дестабилизирующих факторов окружающей среды; обеспечение технологичности, удобства эксплуатации и ремонта.
В качестве корпуса будем использовать корпус из алюминиевого сплава АМц. Корпус будет состоять из крышки, лицевой панели и задней панели. Лицевая панель будет выполнена из ударопрочного полистирола. Такой корпус прост, надежен и удобен для быстрого ремонта устройства. Он соответствует условиям эксплуатации по классу II группы BF по ГОСТ Р 50267.0-92.
Разрабатываемое устройство является переносным прибором, к которому с помощью кабеля будут подключаться сменные излучатели. Для обеспечения виброзащиты используются амортизаторы.
Прибор предполагается использовать не только в лечебно-профилактических учреждениях, но и в домашних условиях. Поэтому при разработке прибора должна быть обеспечена электробезопасность. На корпусе необходимо установить сетевой выключатель и обязательно индикацию включения питающего напряжения.
Устройство должно быть просто в обращении. Поэтому на корпусе будут установлены переключатели: выключатель режима работы и переключатель диапазонов, регулировка частоты и времени воздействия на пациента.
Конструкция преобразователя электрических сигналов в механические колебания должна обеспечивать преобразование необходимого диапазона частот. Для этого будет использован пьезоэлектрический преобразователь.
Прибор должен быть надежен в эксплуатации и иметь время наработки на отказ не менее 10000 часов, время восстановления - 1,2 часа, коэффициент готовности - 0,95.
Необходимо, чтобы прибор был технологичен в изготовлении в условиях мелкосерийного производства с программой выпуска до 1000шт/год. Комплексный показатель технологичности должен быть не менее 0,65. Для достижения нормативных данных по технологичности необходимо выполнить ряд мероприятий конструктивного и технологического направления. Во-первых, применить большее число унифицированных сборочных единиц, деталей и элементов, во-вторых, широко использовать микросхемы, применить полу- и автоматическое оборудование для сборки и монтажа прибора.
3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА
3.1 Разработка структурной схемы
Исходя из анализа современных устройств для лечебного и терапевтического воздействия была разработана структурная схема устройства, которая включает в себя следующие блоки: задающий генератор, электронный таймер реального времени, электронный ключ, дешифратор, формирователь импульсов, генератор управляемый напряжением (ГУН), усилитель мощности (УМ), счетчик, модулятор, блок индикации режима работы, излучатель, совместная работа которых должна обеспечивать технические данные в соответствии с техническим заданием (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1-Стуктурная схема физиотерапевтического устройства
Задающий генератор собран на двух логических элементах “ИЛИ-НЕ” микросхемы К561ЛЕ5. Ее реализация обеспечивается последовательным соединением МДП-транзисторов с каналом р-типа и параллельным соединением МДП-транзисторов с каналом n-типа. С его выхода сигнал в форме меандра (рисунок 3.2,а) поступает через электронный ключ на счетчик К561Е16. Сброс счетчика в нуль осуществляется импульсом положительной полярности длительностью не менее 500 нс по входу R. Содержимое счетчика увеличивается по отрицательному перепаду импульса по входу С. Максимальная частота входных импульсов при Uпит=12 В достигает 66 кГц.
Рисунок 3.2 – Эпюры рабочих сигналов устройства
После счетчика сигнал меньшей частоты (рисунок 3.2,б) поступает на формирователь импульсов, который из меандра формирует треугольные импульсы такой же частоты (рисунок 3.2, в). Изменяющееся напряжение с формирователя управляет частотой ГУНа (рисунок 3.2,г), выполненного на микросхеме CD4046. Усилитель мощности, собранный по двухтактной схеме с параллельным включением транзисторов КТ815Г передает сигнал с качающейся частотой в выходной контур и далее - на нагрузку. Время качания частоты задается длительностью импульса, поступающего со счетчика. Данный режим работы применяется обычно в медицинских физиотерапевтических устройствах и при построении исследовательских комплексов, в которых необходимо изменять частоту генерации во всем диапазоне с различной скоростью.
При втором режиме работы сигнал в форме меандра поступает через электронный ключ на усилитель мощности, а затем на излучатель. Электронный таймер КР1006ВИ1 (времязадающая схема) формирует импульсы напряжения длительностью от нескольких микросекунд до десятков минут. Он предназначен для использования в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, преобразователях напряжения и т.д. Таймер в данной схеме служит для дозирования ультразвуковой энергии по времени, а блок индикации - для визуального контроля частоты и интенсивности колебаний.
Конструкция преобразователя электрических сигналов в механические колебания должна обеспечивать преобразование необходимого диапазона частот. Для этого будет использован пьезоэлектрический преобразователь.
Блок питания состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, сглаживающих фильтров и стабилизатора напряжения. Микросхема КР142ЕН8А представляет собой стабилизатор напряжения с фиксированным выходным напряжением и защитой от перегрузок по току.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
