Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии

Новиков, Алексей Алексеевич

Приборы, системы и изделия медицинского назначения

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии

доктора технических наук: Новиков, Алексей Алексеевич
город: Омск
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.11.17
цена: 450 рублей

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии»

Автореферат диссертации по теме "Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии"

На правах рукописи

НОВИКОВ Алексей Алексеевич

РАЗРАБОТКА НИЗКОЧАСТОТНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ТЕРАПИИ И ХИРУРГИИ

Специальность

05 11 17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск 2008

003449474

НОВИКОВ Алексей Алексеевич

РАЗРАБОТКА НИЗКОЧАСТОТНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ТЕРАПИИ И ХИРУРГИИ

Специальность

05 11 17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск 2008

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология конструкционных материалов» Омского государственного технического университета (ОмГТУ)

Официальные оппоненты доктор технических наук,

Квашнин Сергей Евгеньевич (МГТУ им Н Э Баумана, г Москва)

доктор технических наук, профессор Бурьян Юрий Андреевич (ОмГТУ, г Омск)

доктор технических наук, профессор Градобоев Александр Васильевич (ТПУ, г Томск)

Ведущая организация Сибирский научно-исследовательский и испытательный центр медицинской техники (СибНИИЦМТ) г Новосибирск

Защита состоится 11 ноября 2008 года в 15 часов на заседании совета по защитам докторских и кандидатских диссертаций Д212 269 09 при Томском политехническом университете по адресу 634050, г Томск, пр Ленина 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ТПУ

Автореферат разослан «_» октября 2008 года

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Ч ¿23 _

Д212 269 09, кандидат технических наук »—с. Б Б Винокуров

Общая характеристика работы .

Актуальность темы.

Разработка и применение для хирургического воздействия ультразвуковой низкочастотной аппаратуры является одним из интенсивно развивающихся направлений Значительный вклад в развитие этого направления внесла научная школа МГТУ им Н Э Баумана во главе с академиком Г А Николаевым и профессором В И Лощиловым, совместные работы которых с учеными медиками Поляковым В А , Чемяновым Г Г, Волковым М В , Петровским Б В , Петровым В И и другими позволили создать новые высокоэффективные методы и аппаратуру для ультразвукового воздействия на биологические ткани

Однако, несмотря на достигнутые успехи в области ультразвуковых медицинских технологий, последние могли бы развиваться значительно интенсивнее, если бы не недостаточная эффективность существующей медицинской ультразвуковой аппаратуры и отсутствие современных эффективных средств и методов математического моделирования проектируемых ультразвуковых медицинских аппаратов В настоящее время нет целостной концепции проектирования ультразвуковых аппаратов медицинского назначения, которая объединяла бы весь комплекс взаимосвязанных параметров, начиная от технологической нагрузки - конкретных параметров вводимых в ткань колебаний непосредственно, либо через жидкую фазу, и, заканчивая оптимизированными по тому, либо иному критерию, характеристиками ультразвукового генератора, что препятствует созданию высокоэффективного оборудования Это, вместе с отсутствием разработанных методов контроля акустических параметров при введении колебаний в нагрузку тормозит дальнейшее развитие и более широкое внедрение ультразвуковых технологий в медицинскую практику

Поэтому центральной проблемой при создании новой терапевтической и хирургической ультразвуковой аппаратуры является проблема повышения эффективности ее работы и, таким образом, разработка современных методов проектирования, адекватных математических моделей широкого класса ультразвуковой медицинской аппаратуры, ее оптимизация и исследование систем при взаимодействии с различного рода бионагрузками является безусловно актуальной задачей

Цель работы

Разработка эффективных низкочастотных высокоамплитудных ультразвуковых аппаратов для терапии и хирургии, широкодиапазонных по параметрам нагрузки и новых медицинских технологий на их основе

Основные задачи исследований

1 Развитие модельных представлений электроакустического тракта ультразвуковых медицинских аппаратов на основе расширения области изоморфных электроакустических преобразований на различные элементы аппаратного комплекса, как базы для комплексной оценки эффективности ультразвукового медицинского аппарата и последующего аппаратного синтеза

2 Разработка электроакустических моделей (эквивалентных схем) основных функциональных узлов ультразвуковых медицинских аппаратов для различных типов колебаний и различных видов нагрузки, путем анализа влияния параметров электроакустического тракта на его основные частотные характеристики

3 Исследование влияния условий взаимодействия ультразвукового инструмента и различных тканей на основные параметры нагрузки и разработка способов повышения нагрузочной способности ультразвуковых медицинских аппаратов, в

том числе способов адаптации энергонасыщенных узлов ультразвуковых медицинских аппаратов к требованиям технологии

4 Разработка и внедрение в медицинскую практику серии новых высокоэффективных ультразвуковых аппаратов для терапии и хирургии и новых медицинских технологий на их основе

Научная новизна

1 Разработан комплексный метод моделирования ультразвуковой аппаратуры, основанный на объединении ее структурно-разнородных элементов в системы параллельно включенных резонансных контуров с различными модами, описывающими входную проводимость элемента аппаратуры, при этом показано, что эти системы становятся базовыми узлами эквивалентных схем отдельных частей аппаратуры и не меняются при изменении характера колебаний

2 Разработана новая модель взаимодействия жидкой среды с рабочей поверхностью волновода-инструмента, в которой установлена предельная величина напряженности акустического поля в среде, при которой сохраняется линейность процессов растяжения-сжатия, определяемая величиной внешнего давления на среду, определены соотношения между радиальной и осевой составляющими колебаний, теоретически рассчитана и экспериментально подтверждена зависимость эквивалентной нагрузки от глубины погружения волновода-инструмента в среду, а также установлено, что при глубинах погружения, превышающих четверть длины волны колебаний в материале волновода-инструмента, влияние боковой поверхности на величину эквивалентной нагрузки становится определяющим

3 Впервые теоретически и экспериментально установлено, что в качестве критерия оценки технологической эффективности вводимой в среду ультразвуковой энергии непосредственно в процессе работы аппарата может быть использована амплитуда тока возбуждения излучателя, при этом определены допущения и границы применимости этого критерия

4 Впервые разработаны, теоретически и экспериментально обоснованы эквивалентные схемы акустической нагрузки волновода-инструмента для твердых, жидких и жидкоподобных сред, и схемы, объединяющие излучатель, волновод-инструмент и нагрузку, для разных типов колебаний и видов нагрузки и определены выражения для упругой и массовой составляющих реактивной компоненты нагрузки

5 Впервые предложены методы симметрирования частотных характеристик и повышения нагрузочной способности ультразвуковых пьезокерамических излучателей, обеспечивающие сохранение возможности устойчивого фазочастотного регулирования при значительных изменениях нагрузки

6 Впервые, по результатам исследований взаимодействия ультразвукового инструмента с биологическими тканями, предложен комплекс новых методов высокоэффективной обработки пористых костных поверхностей и различных видов мягких тканей, метод разрушения костного клея при ревизионном эндопроте-зировании, а также метод ультразвукового эндопротезирования крупных суставов, при этом установлено, что достижение необходимого технологического эффекта обеспечивается лишь при определенной нагрузочной способности аппарата

Практическая значимость работы:

1 Разработана система фазовой автоподстройки частоты ультразвукового генератора (патент РФ № 2260899), осуществляемая путем прямого преобразования фазового сдвига в частотное изменение, обеспечивающая повышенный диапазон удержания резонансного режима при воздействии различных дестабилизирующих факторов

2 Практически доказано, что для ультразвуковых генераторов медицинского назначения наиболее эффективными решением являются транзисторные полумостовые инверторы с независимым возбуждением, в то время как для регулировки частоты - система фазового управления с прямым преобразованием частоты, а для регуляторов выходного (технологического) параметра — системы ОС/ОС-преобразований, изменяющих величину питающего полумостовой транзисторный инвертор напряжения

3 Разработаны новые широкодиапазонные по частоте и нагрузке ультразвуковые генераторы на базе полумостовых транзисторных инверторов с управляющими драйверами, выполненными по МОЗРЕТ и ЮВТ технологиям, обеспечивающие использование единого унифицированного генераторного блока в аппаратном комплексе при работе с различными биотканями и их аналогами и комплекс новых технологий применения для высокоэффективной обработки мягких тканей, пористых костных поверхностей и разрушения костного клея при ревизионном эндопротезировании, а также технология ультразвукового эндо-протезирования крупных суставов

4 Предложена новая конструкция аппаратного комплекса, для технологических нагрузок повышенной мощности, обеспечивающая долговременную работу ультразвукового излучателя в условиях клиники

5 Разработаны, прошли технические и клинические испытания и по решению Росздравнадзора РФ ( приказ от 17 декабря 2007 года № 4869-Пр/07) разрешены к производству, продаже и применению на территории Российской Федерации, и, соответственно, серийно выпускаются на Омском заводе «Автоматика» низкочастотные ультразвуковые терапевтические аппаратные комплексы повышенной эффективности для оториноларингологии «Тонзиллор-М», для гинекологии «Гинетон-М», мощный ультразвуковой низкочастотный хирургический и травматологический аппаратный комплекс «Ярус», а также готовятся к серийному производству комплексы для стоматологии «Стоматон-М» и проктологии «Проктон-М»

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием стандартных методов расчета и исследования, апробированных медицинских методов исследования, а так же подтверждается техническими, лабораторными и клиническими испытаниями разработанной и серийно изготавливаемой на основании разрешения Минздрава РФ ультразвуковой аппаратуры

Апробации работы

Приведенные в диссертации результаты представлялись автором на

• IV Всесоюзной научно-технической конференции "Ультразвуковые методы интенсификации технологических процессов-79", Москва, 18-20 апреля 1979 года,

• V Всесоюзной научно-технической конференции "Ультразвуковые методы интенсификации технологических процессов-83", Москва, 18-20 апреля 1983 года,

• Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы преобразовательной техники", Киев, 1983 года,

• Всесоюзной научно-технической конференции "Применение преобразовательной техники в электроэнергетике, электроприводах и электротехнологических установках", Тольятти, 1984 года,

• II Международной научно-технической конференции «Динамика систем механизмов и машин», Омск, 22-24 ноября 1997г

• III Международной научно-технической конференции «Динамика систем механизмов и машин», Омск, 18-20 ноября 1999г

• V Международной научно-технической конференции «Динамика систем механизмов и машин», Омск, 16-18 ноября 2004г

• III Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения», Омск, 7-10 июня 2005г

• Международной конференции «Образование через науку», Москва, МГТУ им Баумана, 17-19 мая 2005г

• Второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт-Петербург, 07-09 февраля 2006г

• Первой всероссийской научно-технической конференции «Биомедицинская техника и технологии», Вологда, 31 мая - 2 июня 2006г

Положения, выносимые на защиту.

1 Комплексный метод проектирования различных низкочастотных ультразвуковых аппаратов медицинского назначения объединяющий генератор, излучатель, волновод-инструмент и нагрузку, который, на основе моделей взаимодействия волновода-инструмента и твердых, жидких и жидкоподобных сред позволяет определить как величину упругой и массовой составляющих реактивной компоненты для разных типов колебаний и видов нагрузки, так и характер их влияния на режимы работы аппарата

2 Критерий оценки технологической эффективности вводимой в среду ультразвуковой энергии непосредственно в процессе работы аппарата, в качестве которого может быть использована амплитуда тока возбуждения излучателя, при этом определены допущения и границы применимости этого критерия, а также методы симметрирования частотных характеристик и повышения нагрузочной способности ультразвуковых пьезокерамическнх излучателей

3 Результаты исследования взаимодействия ультразвукового инструмента с различными биологическими тканями и комплекс методов высокоэффективной обработки пористых костных поверхностей и различных видов мягких тканей, метод применения ультразвуковых аппаратов для разрушения костного клея при ревизионном эндопротезировании, а также метод ультразвукового эндопро-тезирования крупных суставов

4 Система автоподстройки частоты ультразвукового генератора, нагруженного на пьезокерамический ультразвуковой излучатель, обеспечивающая устойчивое поддержание резонансного режима работы излучателя при значительных колебаниях импедансных параметров нагрузки

5 Конструкция аппаратного комплекса, для технологических нагрузок повышенной мощности, обеспечивающая эффективную долговременную работу ультразвукового излучателя в штатном режиме путем использования систем адаптации основных параметров хирургического аппарата к изменяющимся условиям его функционирования

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 74 работы, в том числе 31 статья, из них 12 - в изданиях по списку ВАК и 38 авторских свидетельств СССР и патентов РФ

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 222 наименования Общий объем работы составляет 346 страниц, в том числе 166 рисунков и 14 таблиц

Содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследований, излагаются основные научные положения и результаты, выносимые на защиту

В первой главе приводится аналитический обзор по теме диссертации Анализируются особенности применения ультразвука в различных областях медицины, особенности построения отдельных классов ультразвуковой аппаратуры, взаимодействия с биообъектами Показано, что основные направления применения ультразвука в хирургии и терапии связаны с физическими и химическими эффектами воздействия ультразвука на среду

Специфика проектирования УЗМА в целом заключается в разнородности составляющих его систем электронный блок, обеспечивающий формирование возбуждающего излучатель напряжения и описываемый временными элекгрома1 нитными уравнениями, электроакустический тракт, обеспечивающий преобразование и передачу акустических колебаний и описываемый пространственно-временными уравнениями колебаний механических систем и нагрузка, определяющая вид технологического воздействия

В то же время, для формирования прогнозных оценок при проектировании и комплексном синтезе УЗМА, необходима теоретическая база для такой оценки и синтеза с целью достижения требуемой практическим врачом эффективности его работы В частности, кроме правильного и где-то оптимального расчета и проектирования отдельных элементов комплекса (генератора, излучателя и волновода), необходимо решение и комплексных проблем проектирования, таких, как

- аппаратными средствами обеспечивать компенсацию влияния нагрузки, как активной, так и реактивной, на параметры излучателя,

- достигать значительного динамического диапазона функционирования пьезокерами-ческого излучателя по параметрам нагрузки,

- изменить подход к определению оптимальных параметров волноводов-инструментов в связи с высокими начальными амплитудами на выходе пьезокерамических преобразователей,

- обеспечить возможность оперативного управления видом выходной вольт-амперной характеристики генератора и максимально расширить его функциональные возможности,

- обеспечить наиболее эффективное охлаждение работающего излучателя для достижения необходимой продолжительности непрерывной работы медицинского аппарата

Показано, что при всем многообразии существующих решений и методов проектирования отдельных частей ультразвукового аппаратного комплекса (электрических, электроакустических и акустических), нет единой теории, определяющей комплексный подход к аппарату, как целому, а, следовательно, нет базы для комплексной оценки качества взаимодействия всех систем и выбора наиболее информативного и адекватного параметра оценки, как технологического воздействия, так и условий функционирования аппарата в целом

На основании вышеизложенного формулируются цель и основные задачи диссертации

Вторая глава посвящена вопросам методологических и теоретических основ проектирования УЗМА, использующих пьезокерамические излучатели

В результате анализа методологических основ проектирования сложных объектов медицинской техники показано, что при отсутствии готовых технических решений содержание и процесс разработки ТЗ на новое изделие должны несколько отличаться от общепринятых, и будут включать элементы НИОКР (см рис 1)

Рис 1 Этапы разработки ТЗ на новое изделие

При анализе схемы становится очевидным, что процесс разработки ТЗ должен осуществляться в соответствии с циклической стратегией, когда полученные результаты на одной из стадий заставляют вернуться к более ранней Следует обратить внимание на обязательность в данном случае выполнения этапов 14Т и 15Т Первый из них необходим для объективной оценки готовности технического решения, второй - для обоснования прогноза параметров объекта В случае использования для расчетов математических моделей, очевидно, что это будут модели разных уровней если модель на уровне 14Т должна давать ответы ни частные вопросы, то модель на уровне 15Т предназначена для получения рекомендаций, необходимых для конструирования объекта в целом

Для формирования теоретической базы комплексной оценки и аппаратного синтеза УЗМА предложено использовать теорию электроакустического изоморфизма в приложении к методу входного иммитанса при формировании эквивалентных схем и физико-математических моделей электроакустических и акустических структурных составляющих комплекса

При сравнении волновых уравнений, описывающих акустические процессы в стержне и электрические процессы в длинной линии, установлено, что

- пространственные части волновых уравнений рассматриваемых процессов (электрических и акустических) идентичны по форме, следовательно, процессы, описываемые ими - аналогичны,

- поставленные в однозначное соответствие параметры этих уравнений (т е выраженные одни через другие) позволяют говорить об электроакустической изоморфности процессов, описываемых этими уравнениями, что позволяет в дальнейшем использовать для исследования, анализа и синтеза акустических и электроакустических систем электрические эквивалентные схемы,

- электрический аналог входного иммитанса бесконечного ряда параллельно включенных резонансных контуров выражается в виде

1 £ 1

У =-Г + 2-1—

^о + 1

очевидны следующие соответствия между параметрами акустических и электрических волновых уравнений

л2 ЕБ 1 5 = В -можно поставить в соответствие

" " 21 С,

рБ1 можно поставить в соответствие /,0, р51/2 можно поставить в соответствие Ьп ,

На основании всего вышеизложенного сформирована электрическая схема, изоморфная по протекающим в ней волновым процессам акустической колебательной системе волновода - инструмента продольных колебаний

л- - 32/,(дг) ра д1,(х) со2 ,, ч . С другой стороны, из уравнения -^ + —--—— л—— /, (х) = 0

&с2 Ро дх с2

следует, что коэффициент усиления (передачи) волновода, определяемый соотношением площадей сечений в начале и в конце волновода соответствует коэффициенту передачи трансформатора в эквивалентной электрической схеме, определяемому соотношением волновых сопротивлений на входе и выходе длинной линии Тогда эквивалентная электрическая схема волновода - инструмента, учитывающая и коэффициент усиления, будет выглядеть следующим образом (см рис 2)

Получено математически строгое выражение для иммитанса волновода-инструмента, позволившее на основе изоморфности электрических и акустических процессов в распределенных системах предложить эквивалентную электрическую схему замещения волновода инструмента (Таблица 1) Доказано, что изменение характера колебаний (продольные, изгибные, крутильные или их комбинации) не приводят к изменению эквивалентной электрической схемы замещения, изменяются лишь коэффициенты при определении соответствий параметров изоморфных преобразований

—г-у-чоЬ:_-£1.

Л» ^

• *

^Цп | |Оп ^ Кп | К

Вход

Выход

Рис 2 Эквивалентная электрическая схема волновода

Таблица 1

Вид колебаний Входной иммитанс Элементы

1 Продольные 1 1 3(0 , о пг ^ 1р8 = т0,— = тп, = Д, —

2 Изгибные ю | Уизг 1 ' „=] ]сотп + *„/ ]С0 р!Б аАп& 4 41

3 Крутильные 1 " 1 у--+ £- «=' ]<ат„ + )«> т0-рИ0, т„ = Р2° , п ГП ^

Установлено, что эквивалентную схему пьезопреобразователя можно представить в виде четырехполюсника, показанного на рис 3, а элемент, связывающий электрические и механические параметры представляет собой идеальный трансформатор с коэффициентом передачи 1/К

Рис 3 Эквивалентная схема пьезоизлучателя, как четырехполюсника

Для оценки механического импеданса излучателя продольного типа с частотопони-жающими накладками и упрощения получаемых выражений, были рассмотрены волновые процессы на четвертьволновом участке полуволнового симметричного вибратора (рис 4)

Поместим начало координат на конце накладки и рассмотрим случай, когда на механической стороне действует переменная возбуждающая сила Ре'"" (приложенная к концу накладки), а электроды замкнуты накоротко (те Е = О) Введем следующие обозначения 5 - площадь поперечного сечения, Ь - длина, р - плотность материала, Е - модуль

Юнга материала накладки, с = у[ЁТр - скорость распространения звука в материале, а - смешение, М — масса пьезоэлемента

Для определения механического импеданса излучателя г в случае, когда конец накладки свободен (те излучатель свободен с механической стороны), необходимо вычислить колебательную скорость v(0) на механическом выходе с помощью выражения

да Р-.-1 LF 1 qatga -1

v (0) = — = JOJ [a J 0 = ja —--^—ТТ~Г" отсюда

at F ES a q а + tg а

F qa + tga

2 = -ZTT\ = JPcS - -

v (0^ 1 ~ <7 atg a

Для получения эквивалентной схемы механического импеданса используем теорему Миттага-Лефлера

1 - qatga \ 1 2а

qa + tga (l + q)a n=, (l + qcos2 a„\a2 - a2)'

откуда

11» 1

— =-+ ъ-;-• we

г jcom0 „=] jo>m„ + s„/ ja) mn и sn — эквивалентные масса и упругость соответственно, которые определяются как

«« =^(1 + ?cos2an)M 0,

1 г \ES

sn = +qco-s «гJ—

Таким образом, эквивалентная схема механического импеданса (Zm ) ультразвукового преобразователя продольного типа может быть представлена параллельным соединением простых последовательных резонансных контуров, каждый из которых соответствует своей моде колебаний В соответствии со схемой, приведенной на рис 3 и представляющей пьезоизчучатель как четырехполюсник, она преобразована автором с учетом полученных выражений для механического импеданса излучателя (рис 5-а) и вторичная (механическая) цепь приведена к первичной (электрической), рис 5-6

а) б)

Рис 5 Развернутая схема приведения вторичной цепи трансформатора четырехполюсника к первичной по Zm

При приведении элементов вторичной цепи трансформатора (механические аналоги) к первичной цепи {электрические аналоги) получены следующие зависимости, связывающие между собой первичную и вторичную цепь трансформатора (вход и выход четырехполюсника)

7 2т , тп 1 Ял г К2 г, Г„

0ТСЮДа 4яп = -72' = Тг ИЛИ С™ = Т~ ' К™ ~

Л- Л <-тл Л Бп Л

7 2а г та ^ Г К* г, Га

=—1V,отсюда I =—— = —г или С. =-, к,, =—г-

а-2 к2 са к2 а ^ а:2

Таким образом, параметр К - и является фактором электроакустического изоморфизма (ФЭИ) пьезопреобразователя (или, в частном случае, ультразвукового излучателя), поскольку устанавливает строгое соответствие между кинетическими (акустическими) параметрами объекта и параметрами его эквивалентной электрической схемы

Полученное для фактора электроакустического изоморфизма (ФЭИ) пьезоэлектрического излучателя продольного типа выражение позволяет поставить в однозначное соответствие акустические и механические параметры их электрическим аналогам не только самого излучателя, но и всех остальных структурных составляющих акустического тракта, используемого с данным излучателем

В режиме излучения для ультразвукового пьезокерамического вибратора, из основных уравнений электроакустического преобразования следует, что

V = -Ц^- = К1 => <оА = Ш А = — 1 + га а

Для заданного пьезокерамического ультразвукового излучателя продольного типа -ФЭИ - величина постоянная в пределах линейности процессов пьезопреобразования, определяемых параметрами используемой керамики и геометрическими размерами излучателя Следовательно, из вышеприведенного выражения следует, что в режиме излучения, при ряде допущений и ограничений, ток, протекающий по входным цепям излучателя, может служить надежным информационным показателем о величине выходного технологического параметра - колебательной скорости или амплитуды колебаний рабочего торца излучателя Сформулированы допущения и определены границы применимости этого критерия

Проведен анализ технологических нагрузок УЗМА наиболее часто встречающихся в использовании ультразвука в терапии и хирургии Именно в хирургической и травматоло-

гической практике используется максимальное количество различных технологических сред, определяющих и формирующих нагрузочные режимы работы УЗМА Чтобы чётко разграничить результаты ультразвукового воздействия, его режимы были разбиты на три основные группы Предложенная классификация предусматривает

1 Контактное разрушающее ультразвуковое воздействие

- деполимеризация и реполимеризация костного цемента,

- резка костей,

- размельчение губчатой кости

2 Контактное неразрушающее ультразвуковое воздействие

- очистка костной поверхности перед цементированием,

- контактный ультразвуковой гемостаз,

- дренаж кости,

- насыщение кости лекарственными веществами из раствора,

- сушка поверхности губчатой кости перед цементированием,

- ультразвуковое воздействие через специальные прокладки между волноводом и костью,

3 Бесконтактное ультразвуковое воздействие через раствор с целью

- насыщения губчатой кости растворами антисептиков,

- антисептической кавитационной обработки поверхности

В соответствии с данной классификацией режимов ультразвукового воздействия предложены соответствующие им модели технологических нагрузок нагрузка на твердые среды, нагрузка на жидкие и жидкоподобные среды, нагрузка иммерсионного режима и нагрузка тонкого слоя

Для определения величин динамических напряжений и времени контакта волновода-инструмента с твердой технологической средой в течение периода колебаний, использована модель взаимодействия двух упругих стержней одинакового сечения, изготовленных из различных материалов, при сжатии их статическим напряжением Рс, когда в одном из иих возбуждается продольная ультразвуковая волна Получены выражения

2{ ж - агссоБ

Рсщ(Е, + Е,)'

ЛЕ,

и I, = Т

1 (Рслс,{Е,+Ег) / - —агссо^ ———-— -1

которые устанавливают зависимость времени контакта и максимального упругого динамического контактного напряжения в момент соударения от приложенного статического напряжения, амплитуды и периода колебаний, а также модулей упругости взаимодействующих тел При этом нагрузка содержит как активную компоненту, определяемую на начальном этапе условиями распространения ультразвука в материале, так и упругую составляющую, величина которой, на основании вышерассмотренной модели, может быть оценена, как

1 Д* Д. А„лгРг

К ЬР Рш5

2¿и л - Агс соэ

Рсщ(Ех+Ег)

В свою очередь, активная составляющая нагрузки будет определяться в соответствии со временем акустического контакта волновода инструмента с технологической средой

Га = ~т(рс\фф Б

Таким образом, эквивалентная схема нагрузки технологического процесса воздействия ультразвукового волновода-инструмента на твердую среду, может быть представлена следующим образом в двух возможных вариантах (рис б)

«> 6)

Рис 6 Варианты эквивалентной схемы нагрузки при работе УЗ волновода-инструмента на твердые среды

Предложена новая модель жидкостной нагрузки и протекания волновых процессов в жидкой среде, которая основана на «поршневой» модели излучения ультразвуковых колебаний в среду, где в соответствии с выражением для направленности излучения одностороннего диска радиуса г в бесконечном экране, область излучения будет представлять из себя усеченный конус с радиусом в основании Я, причем угол при вершине 9 будет при заданной частоте со (или длине волны Л) тем больше, чем меньше г (см рис 7)

Рис 7 Область излучения ультразвука в среду в соответствии с «поршневой» моделью

При используемой «поршневой» модели излучения, отношение не зависит от в

Тогда для упругой составляющей нагрузки к = = — = .

Л* УХ 4,

С другой стороны, считая, что жидкость, удерживаемая у поверхности волновода-инструмента за счет сил поверхностного натяжения, и добавляет к волноводу-инструменту свою массу, получим массовую составляющую для данной нагрузки ультразвукового волновода-инструмента на жидкость

2атЮ

т =->

где а - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, О - диаметр используемого волновода-инструмента, g- ускорение свободного падения

При известном коэффициенте сжимаемости технологической среды % и параметре

Д V/У, существует предельная величина акустического давления ДР , при которой еще

сохраняется линейность процессов сжатия - растяжения в виртуальном объеме жидкой технологической среды При превышении этой величины при растяжении образуются разрывы в жидкости, а при сжатии - возникают искажения в протекании волновых процессов (аналогично пластическим деформациям в твердом теле), приводящие искажениям формы виртуального пространственного объема и снижению локального акустического давления

Тогда, как показано на рис 8 линейность волновых процессов в жидкой среде сохраняется лишь в пределах 2/, за половину периода выходной частоты Тогда, для зоны II, в остальное время полупериода формируется разрыв в жидкости, при котором нагрузка на рабочий торец волновода-инструмента приближается к нулю, то очевидно, что эквивалентная нагрузка для полуволны с зоной II будет определяться соотношением длительностей 2(, и 772

А I

Ар / К п

О 11 N ш

Ар — к N

Рис 8 Искажения волновых процессов в жидкости Эквивалентная нагрузка для полуволны с зоной II

1 л

эквивалентная нагрузка для полуволны с зоной I

3 Л.

Г iir.il — I *

Г ) а>Ап

Когда процесс выходит за пределы линейности, с учетом всего вышеизложенного, мы приходим к выражению для эквивалентной активной механической нагрузки

- = [1 - + Црси ЗАгс мп =

0кб2 I Т )оАт ЪАт

, (Рат, + РФУХ 2

У — У ' эхе '

л ЗА„

соАт л

ЗА„

Или в относительном виде

эфф

)й}Ат(рс)эфф ж

ЗА.

Полученная зависимость приведена на рис 9 , где также показана экспериментально полученная кривая

амплитуд« колебаний мкм

1 а модель —эксперимент

Рис 9 Относительная эквивалентная активная нагрузка

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложены варианты общей эквивалентной схемы нагрузки для жидких или жидкоподобных сред (рис 7)

а) б) в) г)

Рис 10 Варианты эквивалентной схемы нагрузки при работе на жидкие и жидкоподобные среды

Особенность иммерсионной схемы заключается в сильной зависимости интенсивности кавитации от расстояния между излучающей поверхностью волновода-инструмента и очищаемой технологической поверхностью Исследования показали, что ультразвуковая обработка протекает успешно при правильном выборе зазоров между обрабатываемой поверхностью и волноводом - инструментом На рис 11 представлены зависимости механического напряжения, возникающие в образце под действием кавитации от величины зазора при различных амплитудах смещения рабочей поверхности волновода-инструмента Очевидно, что оптимальная величина зазора составляет около 0,5 мм

01 05 1 1 6 2 25 3 35 4 45 5 Величина зазора Ь.мм

] Агт^5мкм Ат=20мкм —Ат-50мкм |

Рис 11 Влияние величины зазора между волноводом и поверхностью на возбуждение колебаний в обрабатываемом материале при различных амплитудах колебаний волновода

Наиболее рациональным представляется способ, обеспечивающий возбуждение ультразвуковых колебаний в зоне контакта поверхности с жидким раствором

Боковая поверхность волновода-инструмента работает в рамках варианта нагрузки на жидкие среды, а торцевая поверхность а условиях з онкого слоя Для жидкости в объеме между торцом инструмента и поверхностью кости следует учитывать не только массу, но и упругость, так как расширение этого объема в боковые стороны загруднено из-за сопротивления окружающих слоев жидкости Тогда для упругой составляющей нагрузки

£ _ 2Ат Б

УХ Ат НХ Лт Их

При оценке активной составляющей нагрузки при работе в тонком слое необходимо учитывать, что процессы идут в пространстве, ограниченном толщиной слоя, тес одной стороны излучающей поверхностью ультразвукового волновода-инструмента, а с другой технологической поверхностью обрабатываемой костной ткани

-в I 1 - „„ +/«*)"* 1 ч + 2 ^

7-Г— = 1--/1ГС 5Ш- --Г -I--лгс ъш-

{pc)S ^ я- 2 Ал )сйАт{рс) л 2 А„

Полученные зависимости от величины зазора (толщины слоя —Н) приведены на рис 12

\ \ \

ч V

< ■■»г1

0123456769 10 Амплитуда Ат, мкм

Рис 12 Изменение относительной активной нагрузки в зависимости от амплитуды колебаний при различных величинах рабочих зазоров при иммерсионном режиме работы

Кроме различия в волновых размерах и граничных условиях реализаций иммерсионного варианта и схемы тонкого слоя, между ними существует принципиальное различие в природе волновых полей

Рис 13 Модельное представление ультразвуковой обработки по схеме тонкого слоя 1 - волновод, 2 - капля жидкости, 3 - обрабатываемая поверхность

Волновая обстановка в исследуемой схеме рис 13 описывается полем вязких волн в плоском жидком слое Волны распространяются перпендикулярно боковой поверхности ультразвукового инструмента и обрабатываемой поверхности При построении электроакустической модели нагрузки для ультразвукового воздействия, осуществляемого по схеме тонкого слоя, учитывались следующие факты

- под действием ультразвука происходит развитие обрабатываемой поверхности,

- в зоне контакта жидкость - обрабатываемая поверхность протекают процессы физико-химического взаимодействия, включающие смачивание поверхности жидкостью, диффузионные процессы, а также химическое взаимодействие фаз

Рассмотрены в общем виде составляющие импеданса нагрузки От торца колеблющегося инструмента в каплю жидкости передается колебательная энергия, уменьшенная на величину энергии, излученной инструментом в воздух и израсходованной на образование поверхностно-капиллярных волн на поверхности капли Импеданс преобразования Ха1( рис 14-а ) За вычетом указанных потерь колебательная энергия перейдет в каплю Импеданс, характеризующий эти процессы, 7.а1 Энергия в капле расходуется на раскачку частиц жидкости, создание кавитации, акустических течений, на поглощение, приводящее к повышению температуры жидкости в капле Часть энергии поступит в материал обрабатываемой поверхности

Импеданс потерь (потери на раскачку приповерхностных слоев материала, генерацию поверхностной продольно-поперечной волны) на границе жидкость - обрабатываемая поверхность - 2аЪ Часть энергии излучается в толщу материала (импеданс

т КЗ

-ГГГЬ

а), б)

Рис 14 Эквивалентная схема нагрузки при работе в тонком слое

В результате проведенного синтеза получены общие эквивалентные схемы электроакустического тракта УЗМА для различных типов колебаний, используемых рабочими окончаниями волноводов-инструментов, а также для их возможных комбинаций (рис 15)

Спим йт!« С"«в Яти

[.та*

1_гт>и

2 Ста* Рт2и ( <Г-Г^Г\-1|-[

1_п\гв,

Сгпгв Ят2о

Сони Риум

Рис 15 Излучатель, волновод и технологическая нагрузка для продольных колебаний при работе на жидкие и твердые нагрузки

Таким образом, вопрос синтеза аппарата в целом предполагает стыковку найденных структурных составляющих в единую систему, обеспечивающую возможность полноценного анализа процессов, происходящих в ней, при соответствующей адекватности перевода основных режимов системы в электроакустические параметры реального и изоморфного ей УЗМА.

В третьей главе рассмотрены вопросы теоретико-экспериментальных исследований эффективности функционирования аппарата на базе полученных эквивалентных схем.

Исследованы параметры, определяющие специфику работы УЗМА: динамический диапазон нагрузки, соотношения между амплитудой, нагрузкой и мощностью, влияние нагрузки на фазо-частотные и амплитудно-частотные характеристики.

Автором проведены исследования по определению влияния боковой поверхности волновода-инструмента на полный импеданс нагрузки ультразвукового излучателя и эффективность работы аппарата на значительных глубинах погружения волноводов в жидкую среду. Показано, что радиальная составляющая амплитуд колебаний сдвинута относительно осевой на четверть длины волны:

Ар„д = Лг/Иу^И-Й I С

В соответствии с эквивалентной схемой волновода, для импеданса полной нагрузки волновода инструмента (с учетом как торцевой, так и боковой поверхности) она примет вид (рис. 16).

Рис. 16.

И тогда приведенная к входному торцу волновода-инструмента активная составляющая импеданса боковой поверхности будет определяться как:

г бок = J«2(Z>W (z)dz = ¡pe лам2 Sin 2 ^Г6*2 = рс/л2 ла^ Sin1 ~dz . о о о

Полученные зависимости активной составляющей импеданса боковой поверхности волновода - инструмента приведены на рис. 17.

О 0.04 0,06 0,13 0,17 0.21 0.25 0.29 0,33 0,38 0,42 0,46 0,5 относительная глубина погружения

|—*—йбок.расч. —т— R3Kcn.

Рис. 17. Кривые изменения эквивалентного сопротивления нагрузки от глубины погружения волновода - инструмента

Автором, для исследования влияния параметров излучателя на его основные частотные характеристики использован комплексный метод расчета установившихся режимов в линейной электрической цепи С позиции повышения эффективности работы аппарата проанализированы полученные выражения для фазового угла, активной и реактивной проводимостей продольного излучателя ланжевеновского типа

£ =-

Г 2 СО

<огс1

-1

Ь =

аСЯ2 + 1 ' <»Ст [Я 1®0 ) ли J -1

Л2 + ' 2 С 2 > м 1®0 J 2

ср = Лгс^— = g

<ус„лг + 1 (2 \ V' 'с. ! г \ \—7 — 1 ] -1

0УСт 1®о ; Ст 1®0

Для этого, через использование предложенных формул электроакустического соответствия и использование фактора электроакустического изоморфизма, определены соотношения параметров эквивалентной схемы излучателя в зависимости от его конструктивных и акустических параметров

С.21 2 г121 д .

£5аД1+<?Со52а„) Ь2 { с ) Е5аД1 + ?Сау2ап)

I - 1 1

-(1 + <7 ее«2 а„)М0 = -

Не менее важно оценить уровень реактивных составляющих нагрузки Для случая жидких и жидкоподобных нагрузок, они могут оцениваться в соответствии с выражениями, полученными во второй главе.

к 35 6 с

т 2ая£>£2

А.=-

Для анализа общих свойств ультразвукового пъезокерамического излучателя продольного типа и тенденций их изменения предложено использовать относительные (или нормированные) параметры, а не их абсолютные величины, для чего определена система базовых единиц

- относительная частота -6)! &>й, или параметр ухода относительной частоты от резонансной в процентах - (а)/а)0 — 1) • 100%,

- относительная проводимость, нормированная к максимальному параметру холостого хода излучателя - у/уа{тах),

- относительное сопротивление нагрузки, приведенное к потерям в излучателе -

К +*„)//?„,

Анализ частотных характеристик ультразвукового излучателя в режиме холостого хода, полученных при расчете по вышеприведенным формулам и приведенных на рис 18 в сравнении с экспериментальной кривой (рис 18-г) показывает их хорошее соответствие и в то же время

1 о 08

£ 06 «

С<

1 1 1 1

1 - )

------ — -- 1 - 1

-- ж и - ^ 1

О _,•?> „\!> „ч? О-.*.

Частотно* рассогласование % |——Ашвмаи проводимость^

•01 -02 -03 -04 -05

& чР & *

# .Л®

> Ъ N N N V

Частотно« рассогласование К ^ Реактивная проводимость I

а)

б)

Ч1СГ0ТН6« Р1СМП¥<»ММИ» Ч I—— Фв«»ийугоп|

ЛГ А? л? ¿Г А" ¿Г ¿Г АГ

•стогно* расооглвсйвлим« *а

| -»- расчет « Эксперимент]

в) г)

Рис 18 Частотные характеристики продольного УЗ излучателя в режиме холостого хода

- их очевидную несимметричность относительно резонансной частоты (исключая характеристику активной проводимости),

- наличие критической точки при уходе частоты от резонансной (вторая точка перехода кривой реактивной проводимости через 0), которая определяет частотную границу повторной смены типа проводимости у излучателя Ее наличие меняет фазовую характеристику излучателя и связано с наличием в рассматриваемой схеме собственной емкости используемого пьезоматериала Ск,

- очень высокую добротность системы, описываемую данными кривыми По оценке кривой активной проводимости добротность составляет около 600, что практически исключает возможность применения схем возбуждения подобной системы в ручном режиме и, безусловно, требует наличия высокоточных систем автоматической подстройки частоты

Установлено, что для исследования свойств, как отдельных элементов, так и всего электроакустического тракта, необходимо оценивать не импеданс, а иммитанс (т е входную проводимость) системы, как наиболее информативный и адекватный условиям протекания технологического процесса параметр

Впервые проведена оценка влияния реактивных составляющих нагрузки на фазо-частотные и амплитудно-частотные характеристики электроакустического тракта (рис 19-в,г) Установлено снижение добротности системы с постепенным вырождением резонансных свойств по мере увеличения сопротивления нагрузки Как видно из фазо-частотной характеристики излучателя (рис 19-6) уже при десятикратном превышении сопротивлением нагрузки величины собственного сопротивления потерь излучателя, даже теоретически фазовое регулирование частоты становится невозможным

Частотно* рассотаоовани* %

-Яг* -йп* «5 —— Йп"» 10 |

Частотно« раееетассаани* %

а)

б)

Й88«гС?8Я888Яг£1

Чвететнм ржвовглвоовани* %

I-Сп «5 Яп «3 ——-Сп -50 Ял «Э-Сп -25 Яп «з")

1]( « (]1 - - Т- с}' с{ С} & <э <3 г

Наетотмо« ммтмеомнм %

— Ьп «О ОоГйп «3 ШГсп-вО 00б"вп~»Э —"О 01

в) г)

Рис 19 Частотные характеристики излучателя при разных значениях относительного сопротивления активной и реактивной нагрузки

С целью исключения указанных проблем, автором предложен метод симметрирования частотных и нагрузочных характеристик, который заключается в правильном выборе и подключении дополнительной симметрирующей индуктивности параллельно конденсатору Ск ( рис 20 )

Рис 20 Эквивалентная схема излучателя с симметрирующей индуктивностью

При правильном выборе симметрирующей индуктивности, ее оптимальное значение лежит в области величин, соответствующих частоте основного резонанса пьезокерамиче-ского излучателя для параллельного контура, образованного конденсатором Ск и индуктивностью ^ ,

На рис 21 показано влияние неправильно (а,б) и правильно (в,г) выбранной величины симметрирующей индуктивности на характер частотной зависимости реактивной проводимости системы 6, и на ее фазовую характеристику (р

в) г)

Рис 21 Влияние симметрирующей индуктивности на частотные характеристики излучателя

Анализ влияния относительной величины симметрирующей индуктивности на величину относительного частотного сдвига критической точки второго фазового перехода (рис 22) позволяет сделать следующие выводы

- полученная кривая имеет явно выраженный максимум, при величине симметрирующей индуктивности, соответствующей совпадению резонансной частоты контура

- основной резонансной частоте системы О)0,

- для устойчивого фазочастотного регулирования акустической системы достаточно иметь характеристики, сохраняющиеся при частотном рассогласовании в ± б % от резонанса, что для данной кривой соответствует возможности изменения величины симметрирующей индуктивности не менее чем на ± 15 %,

Относительная симметрирующая индуктмпностъ Ь&'Ьбо —♦—Частотный сдвиг второго фазового перехода)

Рис 22 Влияние относительной величины симметрирующей индуктивности на величину относительного частотного сдвига критической точки второго фазового перехода

- изменение величины активного сопротивления нагрузки, в диапазоне от 1 до 20, не влияет на характер кривой, что позволяет говорить об эффективности предложенного способа симметрирования фазочастотных характеристик пьезокерамического излучателя при его работе на широкодиапазонную нагрузку

На основании анализа общих эквивалентных схем электроакустического тракта и особенностей построения генераторных схем для УЗМА, автором предложен метод повышения нагрузочной способности пьезокерамического излучателя без изменения его весога-баритных и конструктивных показателей При рассмотрении и анализе общей изоморфной схемы излучателя, было установлено, что необходимый эффект «кажущегося» увеличения его индуктивной (массовой) составляющей может быть достигнут за счет включения в схему дополнительной индуктивности Ьк (см рис 23)

Рис 23 Эквивалентная схема излучателя с дополнительной индуктивностью Оценивая полученные результаты (рис 24), следует отметить, что

- введение дополнительной индуктивности Ьк приводит к пропорциональному уменьшению влияния активной нагрузки на колебательные свойства излучателя за счет увеличения его эффективной полной проводимости У,

- помимо увеличения полной проводимости излучателя, введение Ьк приводит к частотному сдвигу резонансной частоты системы в целом, пропорционально величине Ьк,

Относительная нагрузка - №Пт -1_к-0 -1_к«0 2 -4 ЦК "О в -LK^-D sJ

Рис 24 Эффективность использования дополнительной индуктивности Ьк в зависимости от величины нагрузки для различных значений

- сдвиг резонансной частоты системы приводит к снижению амплитуды колебаний рабочего торца ультразвукового пьезокерамического излучателя продольного типа (при постоянстве возбуждающего напряжения), что объясняется возникающей разницей между частотами механического (при = 0) и электрического (при Ьк фЧ) резонансов акустической системы в целом,

- применение дополнительной индуктивности оправдано и эффективно лишь для

больших нагрузок (когда Я* >5-7), либо для акустических систем с малой добротностью (с большими значениями Ят)

Использование полученных результатов позволило вдвое повысить нагрузочную способность излучателя и в три раза увеличить частотный диапазон устойчивого фазового регулирования

В четвертой главе рассмотрены вопросы повышения эффективности использования ультразвуковых медицинских аппаратов за счет новых схемотехнических решений генераторных систем и придания им адаптивных свойств

На основании проведенного анализа, установлены критические параметры, наиболее полно отражающие требования практикующего врача к ультразвуковым медицинским аппаратам Это надежность, безопасность, простота в обращении и обслуживании, широкий диапазон регулирования и устойчивого удержания основного технологического параметра, сохранение эффекта воздействия при регулировании, возможность долговременной работы, хорошие сервисные функции (необходимая индикация и информация о качестве технологического процесса) Очевидно, что большая часть этих требований касается конструктивных и схемотехнических решений, определяющих процесс проектирования ультразвукового медицинского аппарата Центральным энергоформирующим звеном аппарата является ультразвуковой генератор Автором проведен сравнительный анализ различных ультразвуковых генераторов (тиристорных и транзисторных, автогенераторных и с независимым возбуждением) Показано, что для весогабаритной, частотной и мощностной гаммы медицинских аппаратов для терапии и хирургии, наиболее подходящими являются транзисторные полумостовые генераторы с независимым возбуждением

Одна из основных тенденций современной микроэлектроники - увеличение степени интеграции, объединение на одном кристалле или в одном корпусе максимального количества компонентов для полного решения какой либо задачи В области силовой электроники эта тенденция привела к разработке силовых модулей мостовых и полумостовых конфигураций (см рис 25)

If II И ! »ЛК> V EHcj V

р '1 W2fO eef* о ehJ 32: о r-L Дт W I И fcr> ■ , . -S.V- -Р43 дуг ЕНС т Е-Нч, ffi 4_>«з €3к-з

«ЛГО - ото

лато - Муятмш ею

Рис 25 Силовые модули различных конфигураций

Появление технологий MOSFET и IGBT - создания силовых модулей полупроводниковых структур, а также разработка и совершенствование микросхем управления этими структурами (так называемыми драйверами) привело к созданию силовых электронных ключей, которые, заменив собою традиционные транзисторы, открыли новые возможности в вопросах проектирования эффективных, малогабаритных и мощных генераторов для УЗМА (рис 26)

CaWimc Power Semiconductor

Isolation Drtv»r (e.g MOSFET»; IGBT*; )

Рис 26 Силовая электронная система переключения

Для генераторов УЗМА наиболее подходят транзисторы средней мощности (токи до десятков ампер и напряжения до 1 ООО В), предпочтительнее выполненные по технологии МОЗИЕТ (как более высокочастотные) Их основные достоинства - это и минимальные затраты энергии по цепи управления и высокие значения предельно допустимых параметров по прямому току и напряжению в закрытом состоянии, малые потери при высоких частотах переключения (до 1МГц) и широкая область предельных режимов работы

Для реализации этих преимуществ были разработаны специальные управляющие системы - драйверы Имеется много вариантов аппаратной реализации MOSFET/IGBT драйверов Микросхемы драйверов наиболее привлекательны для разработчиков Это проявляется в их компактности, коротких временах задержки распространения сигналов в драйвере, коротком времени нарастания и спада сигнала при переключении, в предсказуемости и серийной воспроизводимости их технических характеристик, а также экономии времени и средств разработчика при проектировании УЗМА В большинстве случаев современные драйверы представляют собой монолитные микросхемы, которые могут предназначаться для одинарных, полумостовых и мостовых драйверов разной конфигурации

Наивысшим достижением интегральной техники на сегодня является создание интеллектуальных силовых модулей IPM (Intelligent Power Module) - мощных импульсных высоковольтных усилителей, управляемых логическими сигналами Автором, в результате проведенных исследований и разработок, предложен в качестве эффективного решения ультразвукового генератора гибридный модуль, содержащий IGBT или NOSFET транзисторы, соединенные в определенной конфигурации (полумост), схему управления и драйвер, оптимизированный по характеристикам управления затвора силовых транзисторов со схемой защиты от перегрузок (Патент РФ № 2260899 «Транзисторный генератор для резонансных нагрузок)

Пятая глава посвящена вопросам проектирования систем авторегулирования и управления генератором для обеспечения устойчивой работы его на пьезокерамический излучатель

Эффективная работа излучателя возможна лишь в случае точного совпадения частоты генератора и собственной частоты волноводно-акустической системы В этом плане возникающее рассогласование между рабочей частотой генератора и резонансной частотой колебательной системы определяется влиянием внешних воздействий на эти два узла Автором проведена классификация этих факторов на рис 27

Рис 27 Факторы, влияющие на стабильность амплитуды механических колебаний излучающей поверхности колебательной системы посредством частотного рассогласования

Для поддержания постоянной точности настройки генератора в резонанс с акустической системой разработаны различные варианты схем, основанные на автоматической подстройке частоты посредством акустической обратной связи (АОС) колебательной системы с генератором Наличие автоподстройки частоты исключает необходимость подстройки ее во время работы, что, как правило, осуществить практически невозможно Обычно, в этих схемах с помощью какого-либо датчика замеряется собственная частота преобразователя в рабочем режиме, и сигнал датчика поступает на вход

генерирующего устройства или мощного усилителя Применяются также различные виды обратной связи по току или напряжению, в цепи питания преобразователя На рис 28 приведена классификация устройств управления частотой ультразвукового генератора для УЗМА

Рис 28 Классификация способов управления частотой ультразвукового генератора

Основная задача любого генератора, работающего на резонансную нагрузку - обеспечивать годдержание резонансного режима работы При относительно простых эквивалентных схемах резонансной нагрузки, приближающихся в резонансных режимах к простейшим резонансным контурам, наиболее предпочтительной системой регулирования частоты является фазовая В своем стандартном исполнении такая система сложна в исполнении, инерционна за счет используемых фильтров, требует наличия нескольких датчиков, поскольку должна обеспечивать выполнение определенных фазовых соотношений между выходным током и выходным напряжением, должна содержать блоки преобразования сравниваемых сигналов и блоки формирования управляющих сигналов

Для определения наиболее эффективного метода частотного регулирования в ультразвуковых медицинских аппаратах, использующих пьезокерамические ультразвуковые излучатели, автором рассмотрены существующие способы и устройства управления и проведен их сопоставительный анализ

Показано, что использование современных транзисторов и последних разработок в микросхемотехнике полумостовых драйверов (например, разработка фирмы Ж, США) позволяет обеспечить высокую надежность работы полумостового инвертора за счет формирования оптимальных режимов управления транзисторами Основным недостатком при использовании такого типа генераторов для работы на резонансные нагрузки является отсутствие стандартной системы автоподстройки частоты генератора, что приводит к необходимости значительного усложнения схемного решения в целом, снижению надежности работы, снижению быстродействия и возникновению опасных переходных процессов

Для повышения эффективности работы транзисторного генератора на резонансную нагрузку, характерную для пъезокерамического ультразвукового излучателя, используемого, в частности, в аппаратах для терапии и хирургии, автором предложен транзисторный генератор для резонансных нагрузок, содержащий полумостовой инвертор на ЮВТ транзисторах, управляемых включенным по типовой схеме драйвером полумоста с внутренним генератором и внешней времязадающей ЛС - цепью, выполненным по МОБРЕТ технологии, для которого автором разработана и запатентована система фазовой автоподстройки частоты, осуществляемая путем прямого преобразования фазового сдвига в частотное изменение, что позволяет минимизировать длительность переходных процессов, с одной стороны, и обеспечить повышенный диапазон удержания резонансного режима при воздействии различных дестабилизирующих факторов (рис 29)

J Й

±t

vcc "

ЙТ НГ

4=3-

,TT1

Рис 29 Принципиальная схема генератора с ФАПЧ и эквивалентная схема ФАПЧ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований новой системы фазовой автоподстройки частоты, определена фазо-частотная характеристика системы и установлены ограничения на величины параметров

/ =-

RC In

а СС DR,U t

(О ССDRtUЦ -2K,ImSmg> составляющих ее элементов (рис 30)

-+ RC In

_CDR,a>2C(E-UH)_

(E-U в)ш*СС DRt-lK,imSun

Рис 30 Зависимость / от <р для этемента структурной схемы под названием драйвер

Автором проведен сравнительный анализ систем и способов регулирования и управления выходным параметром в УЗМА (рис 31)

Рис 31 Основные методы регулирования выходного параметра УЗ генератора

Установлено, что большинству требований, предъявляемых к системам управления выходным параметром УЗМА, удовлетворяет метод изменения напряжения, питающего высокочастотную часть (инвертор) УЗМА, реализованный путем использования понижающего DC/DC преобразователя На базе новых схемотехнических решений, за счет использования возможностей предоставляемых MOSFET - транзисторами и драйверами предложен и исследован понижающий высоковольтный DC/DC преобразователь с функциями, как стабилизации, так и управления (рис 32)

а) б)

Рис 32 Высоковольтные DC/DC преобразователи для УЗМА (а - синхронный, б - обычный)

Показано, что максимальная частота преобразования обратно пропорциональна произведению коэффициента регулирования на динамический диапазон технологической нагрузки, и, кроме того, определяется величиной «мертвого времени» используемого драйвера

1 / R

_J_ — min min

пр max ~ у, ~ . „

* J mm шахЛшах

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований автором установлено, что вид внешней вольтамперной характеристики генератора полностью определяется характером управляющего воздействия регулятора и, при использовании микропроцессорных систем, может быть оперативно сформирована любая выходная вольтам-перная характеристика, адаптированная к меняющимся в процессе операции требованиям технологического воздействия

Дчя обеспечения высокой эксплуатационной надежности работы аппарата разработана адаптивная система термостабилизации режима работы силовых управляемых элементов DC/DC регулятора и инвертора Она обеспечивает

- снижение количества необходимых теплоотводящих элементов, по крайней мере, вдвое, при сохранении потребной поверхности рассеяния,

- самонастройку системы теплоотвода на отбор теплоты именно с тех ключевых элементов, которые при данном режиме работы наиболее загружены

В шестой главе рассмотрены вопросы разработки и внедрения в медицинскую практику серии высокоэффективных терапевтических и хирургических ультразвуковых аппаратов

Работы по практической реализации высокоамплитудных низкочастотных ультразвуковых медицинских аппаратов для терапии и хирургии проводились автором совместно с Омской государственной медицинской академией и ОАО Омским заводом «Автоматика»

Терапевтический ультразвуковой ЛОР-аппарат «Тонзиллор-М».

Данный аппарат разрабатывался по заданию ОАО «Омский завод Автоматика» на замену ранее выпускавшемуся аппарату «Тонзиллор-2». По сравнению с предшественником данный аппарат выполнен на современной элементной базе, использует запатентованные новые схемотехнические решения, как для системы автоподстройки частоты, так и для системы управления выходной мощностью.

Питание аппарата осуществляется от сети напряжением 220 В при частоте 50 Гц. Рабочая частота генератора (26.5 ±1,0) кГц. Мощность, потребляемая генератором, не более 200 Вт (рис. 33).

Рис. 33. Аппарат «Тонзиллор-М» с акустическими узлами и набором инструментов

Данный аппарат принципиально отличается от ранее выпускаемых ультразвуковых аппаратов применением в акустических узлах (АКУ) пьезокерамических преобразователей электрических колебаний в ультразвуковые; благодаря чему стал возможен продолжительный режим работы аппарата, снижены габаритные размеры и вес акустических узлов, В аппарате предусмотрены следующие дополнительные функции:

- введена регулировка амплитуды Колебаний медицинского инструмента, позволяющая обеспечить необходимый режим озвучивания в широких пределах (практически от нуля до максимума). При этом выход волновода из резонанса исключен за счет применения в генераторе системы автоподстройки частоты;

- для контроля за установленной амплитудой колебаний инструмента на лицевой панели генератора имеется светоизлучающий индикатор амплитуды;

- для установки необходимого времени озвучивания в генераторе предусмотрен микропроцессорный таймер, обеспечивающий установку временных интервалов работы акустического узла от 10 сек до 60 мин с дискретностью 1 сек и выводом информации на экран дисплея. Время включения и отключения акустических узлов, установка временных интервалов сопровождается подачей звуковых сигналов. Текущее время озвучивания сохраняется при кратковременных отключениях акустических узлов или при переключении каналов в пределах установленного времени. Аппарат ультразвуковой «Тонзиллор-М» предназначен для консервативного и хирургического лечения заболеваний ЛОР- органов и санации гнойных ран. Применение аппарата возможно во всех медицинских учреждениях амбулаторного типа и в условиях больниц. Рассмотрены новые методики лечения ЛОР заболеваний с применением аппарата «Тонзиллор-М».

Многофункциональность аппарата обеспечивается наличием различных по своему предназначению сменных волноводов-инструментов, усиливающих амплитуду колебаний в 3-6 раз. Все волноводы изготовлены из титанового сплава и присоединяются к головке акустического узла с помощью резьбы.

Стандартная комплектация аппарата включает общий набор инструментов для ограниченного количества лечебных манипуляций и может быть существенно расширена за счет дополнительного заказа других необходимых волноводов в зависимости от специфики работы в конкретных условиях.

Ультразвуковой хирургический аппарат «Ярус».

Аппарат ультразвуковой "ЯРУС" предназначен для контактного разрушающего воздействия (резка кости, дезагрегация губчатой кости и мягких тканей), контактного неразрушающего воздействия (контактный гемостаз, костно-капиллярный дренаж, сушка поверхности губчатой кости перед цементированием), бесконтактного гидроакустического воздействия (очистка костных и тканевых поверхностей, кавитационный гемостаз, антисептическая обработка поверхностей), бесконтактного воздушно-капельного ультразвукового воздействия (дозированное нанесение растворов антибиотиков и антисептиков на обрабатываемые поверхности).

Рис. 34. Аппарат «Ярус» с акустическим узлом и набором инструментов

УЗМА «Ярус» - разработка нового поколения ультразвуковых хирургических аппаратов, органично сочетающих в себе: относительную простоту схемного решения, высокую надежность работы, гибкость в управлении технологическим процессом и, самое главное, I адаптивность к изменяющимся параметрам технологической среды.

Для обеспечения вышеперечисленных свойств были разработаны новые схемные решения, использующие современную элементную базу на основе ЫОЗРЕТ и ЮВТ технологий. Кроме того, в аппаратную ткань были органично вплетены независимые друг от друга системы, обеспечивающие адаптацию основных параметров хирургического аппарата к изменяющимся условиям его функционирования.

Разработанный ультразвуковой аппарат для травматологии и хирургии «Ярус» имеет до четырех независимых адаптивных систем регулирования, причем, часть из них работает по нагрузке, обеспечивая необходимые устойчивость, нагрузочную способность и компенсацию фазового разбаланса при изменениях параметров технологической среды, а

часть адаптивных систем контролирует внутренние процессы в аппарате и обеспечивают необходимые условия для его безопасной, надежной и долговременной работы

Основные решения защищены рядом патентов на изобретения и свидетельствами на полезные модели

Разработаны, опробованы и прошли клинические испытания новые медицинские технологии в обычном и ревизионном эндопротезировании с применением аппарата «Ярус» В настоящее время Омский завод «Автоматика» приступает к его серийному производству Заключение Создание новой медицинской техники требует формирования физиологически обоснованных критериев построения аппаратуры, обеспечивающих ее эффективное функционирование Определение требований к выбору параметров и характеристик аппаратуры связано с изучением процессов происходящих при взаимодействии технических средств и живого организма При разработке хирургической и травматологической ультразвуковой аппаратуры основной интерес представляет исследование условий передачи воздействия, сформированного пьезокерамическим ультразвуковым излучателем и волноводом - инструментом к соответствующим тканям (костным, соединительным, мягким), а также выбор формы, интенсивности, длительности и других параметров воздействия, согласованных с характеристиками этих тканей

Изучение данных вопросов требует совместного рассмотрения технических и биологических элементов в рамках единой биотехнической системы (БТС) целенаправленного действия

Функциональная схема БТС, соответствующая рассмотренным выше положениям, приведена на рис 35

Основные требования к техническим средствам, используемым в БТС, сформуиирова-ны в главах четвертой и пятой данной работы Алгоритм работы БТС, с определенными упрощениями, приведен в главе шестой

Элеи-ро акустическим преооразоват

Волновод инструмент

Промежутки среда

Ооплсть прямого действия

Зона

косвенного действия

Генератор

. Регулятор

■ Выпрямитель

АПЧ

-о

СЕТЬ

База данных по формам и елдам модулирующих сигналов

База данных по видлм выходной В&Х генератора

База данных по

волноводам

инструментам

Система управления комплексом (БТС}

Аппаратная часть Программная часть

ТТЛ

База данных по промежуточным средам

База данных по Ьиотканям

База данных по типовым воздействиям

Рис 35 Функциональная схема ультразвуковой БТС для травматологии и хирургии

Результаты и выводы

6 Впервые, по результатам исследований взаимодействия ультразвукового инструмента с биологическими тканями, предложен комплекс новых методов высокоэффективной обработки пористых костных поверхностей и различных видов мягких тканей, метод разрушения костного клея при ревизионном эндопротезировании, а также метод ультразвукового эндопротезирования крупных суставов, при этом установлено, что достижение необходимого технологического эффекта обеспечивается лишь при определенной нагрузочной способности аппарата

7 Разработана система фазовой автоподстройки частоты ультразвукового генератора (патент РФ N2 2260899), осуществляемая путем прямого преобразования фазового сдвига в частотное изменение, обеспечивающая повышенный диапазон удержания резонансного режима при воздействии различных дестабилизирующих факторов

8 Практически доказано, что для ультразвуковых генераторов медицинского назначения наиболее эффективными решением являются транзисторные полумостовые инверторы с независимым возбуждением, в то время как для регулировки частоты - система фазового управления с прямым преобразованием частоты, а для регуля-

торов выходного (технологического) параметра - системы ОС/ОС-преобразований, изменяющих величину питающего полумостовой транзисторный инвертор напряжения

9 Разработаны новые широкодиапазонные по частоте и нагрузке ультразвуковые генераторы на базе полумостовых транзисторных инверторов с управляющими драйверами, выполненными по МОЗРЕТ и ЮВТ технологиям, обеспечивающие использование единого унифицированного генераторного блока в аппаратном комплексе при работе с различными биотканями и их аналогами и комплекс новых технологий применения для высокоэффективной обработки мягких тканей, пористых костных поверхностей и разрушения костного клея при ревизионном эндопро-тезировании, а также технология ультразвукового эндопротезирования крупных суставов

10 Предложена новая конструкция аппаратного комплекса, для технологических нагрузок повышенной мощности, обеспечивающая долговременную работу ультразвукового излучателя в условиях клиники

11 Разработаны, прошли технические и клинические испытания и по решению Росзд-равнадзора РФ ( приказ от 17 декабря 2007 года № 4869-Пр/07) разрешены к производству, продаже и применению на территории Российской Федерации, и, соответственно, серийно выпускаются на Омском заводе «Автоматика» низкочастотные ультразвуковые терапевтические аппаратные комплексы повышенной эффективности для оториноларингологии «Тонзиллор-М», для гинекологии «Гинетон-М», мощный ультразвуковой низкочастотный хирургический и травматологический аппаратный комплекс «Ярус», а также готовятся к серийному производству комплексы для стоматологии «Стоматон-М» и проктологии «Проктон-М»

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах

1 Акодис М М, Лузгин В И , Новиков А А и др Исследование и сопоставление последовательных инверторов, работающих на колебательный контур с переменными параметрами Изв ВУЗов Сер Энергетика -1979 -№8 -С 94-97

2 Акодис М М , Лузгин В И , Новиков А А и др Ультразвуковые тиристорные генераторы для электротехнологических установок В кн Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов Москва, 1979

3 Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Исследование широкодиапазонного последовательного инвертора при работе на колебательный контур с переменными параметрами Электротехническая промышленность Сер Электротермия - 1980 -№9(217) -С 2-4

4 Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Анализ электромагнитных процессов в автономном последовательном инверторе методом эквивалентных генераторов Техническая электродинамика - №2 -Киев 1983 -С 39-45

5 Шипицын В В , Лузгин В И, Новиков А А и др Исследование стабилизированного последовательного инвертора для питания магнитострикционных преобразователей Автоматизация новейших электротехнологических процессов в машиностроении на основе применения ППЧ с целью экономии материалов, труда и энергетических ресурсов -Уфа -1984 -С 112-116

6 Шустер Я Б , Новиков А А , Негров Д А Ультразвуковой сварочный пистолет УЗСП-З Информационный лист № 56-95 ЦНТИ -Омск -1995

7 Машков Ю К , Шустер Я Б , Новиков А А, Негров Д А Разработка волноводных систем для прессования изделий из полимерных материалов Омский научный вестник -2005 ~№ 1 (30) -С 106-108

8 Новиков А А, Резник Л Б , Паничкин А В Исследование влияния ультразвука на процессы диффузии жидкости через пористую перегородку Омский научный вестник — 2005 - № 3 (32) - С 101-109

9 Новиков А А К вопросу определения фактора электроакустического изоморфизма для ультразвукового излучателя продотьного типа Доклады Академии наук высшей школы России -2006 -№ 1(6) - С 114-121

10 Новиков А А Клюев ВИ, Резник Л Б Новые разработки высокоамплитудных ультразвуковых аппаратов с адаптивными системами для терапии и хирургии — Медицинская техника -2007 -№4 - С 56-57

11 Новиков А А Новая модель взаимодействия рабочей поверхности волновода-инструмента и жидкой среды Омский научный вестник - 2008 Сер Приборы, машины и технологии - № 1 (64) - С 73-77

12 Новиков А А Влияние боковой поверхности волновода-инструмента на импеданс технологической нагрузки при работе ультразвукового пьезокерамического излучателя на жидкие среды Омский научный вестник -2008 Сер Приборы, машины и технологии -№ 1 (64)-С 84-87

13 Новиков А А Оценка влияния электроакустических параметров ультразвукового пьезоэлектрического излучателя продольного типа на его основные частотные характеристики Омский научный вестник - 2008 Сер Приборы, машины и технологии - № 2 (68) -С 96-102

14 Новиков А А Симметрирование амплитудно-частотных характеристик ультразвукового пьезокерамического излучателя Омский научный вестник-2008 Сер Приборы, машины и технологии - № 2 (68) - С 92-96

15 Новиков А А Способ увеличения нагрузочной способности ультразвукового пьезокерамического излучателя Омский научный вестник -2008 Сер Приборы, машины и технологии-№ 2 (68) - С 106-112

16 Акодис М М, Шипицын В В , Новиков А А и др Ультразвуковые тиристорные генераторы для электротехнологических установок В кн Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов Материалы докладов Всесоюзного научно-технического семинара - 1970 - Москва С 87-90

17 А с №651442 СССР Высокочастотный тиристорный преобразователь / Акодис М М, Шипицын В В , Новиков А А и др , Опубл В БИ № 9 , 1979

18 Ас № 668061 СССР Устройство стабилизации выходного напряжения параллельного инвертора / Шипицын В В, Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 22,

1979

19 А с № 756277 СССР Статический преобразователь переменного тока в переменный / Акодис М М, Шипицын В В , Новиков А А и др Опубл БИ № 28, 1980

20 А с № 752695 СССР Автономный инвертор / Шипицын В В, Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 28, 1980

21 АС №756576 СССР Последовательный автономный инвертор /Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 30, 1980

22 А с № 764090 СССР Способ управления преобразователем частоты и устройство для его осуществления / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 34,

1980

23 А с № 728095 СССР Способ возбуждения ультразвуковых вибраторов и устройство для его реализации / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 43, 1980

24 А с № 782098 СССР Последовательный инвертор ! Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 43, 1980

25 А с № 783964 СССР Способ управления последовательным инвертором и устройство для его реализации / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ №44,1980

26 Ас № 862339 СССР Резонансный последовательно-параллельный инвертор / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ X» 33,1981

27 А с № 864466 СССР Высокочастотный тиристорный преобразователь / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 34, 1981

28 Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А , Антонова В Н Расчет характеристик последовательного инвертора с диодами встречного включения методом последовательных интервалов с аппроксимацией токов и напряжений - В кн Тиристорно-индукционные комплексы звуковой и ультразвуковой частоты Межвузовский сборник №11 -Уфа - 1982

29 Шипицын В В Лузгин В И , Новиков А А и др Ультразвуковой тиристорный генератор УЗГ-З-4 Материалы докладов 5 Всесоюзной научно-технической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов - Москва -

1983

30 Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А , Рухман А А Универсальный ультразвуковой генератор В кн Проблемы преобразовательной техники Материалы докладов Всесоюзной научно-технической конференции -Ч 4 -Киев -1983 -С 128-130

31 А с № 909773 СССР Преобразователь частоты с шлротно-импульсным регулированием мощности / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 8, 1982

32 Ас № 928609 СССР Устройство для управления трехфазным выпрямителем преобразователя частоты / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 18, 1982

33 А С № 932949 СССР Преобразователь частоты / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 20, 1982

34 А с № 936363 СССР Устройство для управления инвертором / Шипнцьш В В , Лузгин В И, Новиков А А и др Опубл БИ № 22, 1982

35 А с № 942557 СССР Устройство для регулирования мощности статического преобразователя частоты / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ №25, 1982

36 Ас № 955442 СССР Преобразователь повышенной частоты / Шипицын В В, Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 32, 1982

37 Шипицын В В , Новиков А А , Лузгин В И и др Адаптивные системы в тиристор-но-технологических автоматизированных комплексах В кн Применение преобразовательной техники в электроэнергетике, электроприводах и электротехнологических установках Материалы Всесоюзной научно-технической конференции -Тольятти -1984

38 А с № 1069123 СССР Способ управления преобразователем частоты и устройство для его реализации / Шипицын В В , Лузгин В И, Новиков А А и др Опубл БИ № 3,

1984

39 Ас № 1201998 СССР Резонансный последовательный инвертор/Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 48, 1985

40 Ас № 1336176 СССР Способ управлениятиристорным преобразователем частоты / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ № 33, 1987

41 А с № 1436238 СССР Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты / Шипицын В В , Лузгин В И , Новиков А А и др Опубл БИ №41, 1988

42 А с № 1488069 СССР Автоматическая поточная линия ультразвуковой прошивки печатных плат / Шустер Я Б , Новиков А А, Шипицын В В и др Опубл БИ № 23, 1989

43 Новиков А А , Негров Д А , Шустер Я Б Расчет ультразвуковых пьезокерамиче-ских преобразователей с инструментом-концентратором для технологических процессов Материалы II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» -Омск -1997 -С 116

44 Патент РФ № 2086070 Ультразвуковой транзисторный генератор / Новиков А А , Педдер В В Опубл БИ № 21,1997

45 Патент РФ № 2103795 Транзисторный генератор / Новиков А А, Стариков В А , Педдер В В Опубл БИ № 3, 1998

46 Патент РФ № 2099110 Способ лечения дифтерии / Новиков А А, Шкуро Ю В , Овчинников ЮМ идр Опубл БИ № 35, ч II, 1997

47 Патент РФ № 2095029 Ультразвуковой хирургический инструмент / Попов Б Г Новиков А А , и др Опубл БИ № 33, 1997

48 Патент РФ № 2112571 Способ лечения хронического простатита и устройство для его осуществления / Кузнецкий Ю Я , Новиков А А , Ивченко О А и др Опубл БИ № 16,ч И, 1998

49 Новиков А А , Негров Д А , Шустер Я Б Анализ ультразвуковых преобразователей Материалы III Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» -Омск -1999 - С 124-125

50 Новиков А А , Негров Д А , Шустер Я Б Разработка ультразвукового инструмента с повышенной частотной устойчивостью Материалы III Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» - Омск - 1999 -С 81-82

51 Новиков А А , Шустер Я Б , Негров Д А Разработка широкополосных волновод-ных систем В сб Прикладные задачи механики Под ред В В Евстифеева - Омск -Изд-во ОмГТУ -1999 - С 149-152

52 Новиков А А , Шустер Я Б, Негров Д А Разработка высокоамплитудных волно-водных систем В сб Анализ и синтез механических систем Под ред В В Евстифеева -Омск -Изд-во ОмГТУ -2004 -С 214-217

53 Свидетельство на полезную модель Яи №18655 Ультразвуковой керамический излучатель / Новиков А А , Шустер Я Б , Негров Д А Опубл БИ № 19,2001

54 Патент 1Ш № 2218886 Способ эндопротезирования крупных суставов / Резник Л Б, Новиков А А, Шустер Я Б и др Опубл БИ № 35, 2003

55 Новиков А А, Негров Д А , Шустер Я Б К вопросу определения усилия стяжки пьезокерамических преобразователей продольного типа Материалы III Международного научно-технологического конгресса «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» -Омск -2005 ~Ч 1 -С 177-178

56 Новиков А А, Шустер Я Б Внутренние потери в пьезокерамическом ультразвуковом излучателе и оценка теплового режима его работы Тезисы докладов Международной конференции «Образование через науку» - Москва - МГТУ им Баумана - 2005 - С 354

57 Патент 1Ш № 2255685 Ультразвуковой хирургический аппарат / Новиков А А Шустер Я Б , Резник Л Б , Негров Д А Опубл - БИ № 19,2005

58 Патент 1Ш № 2260899 Транзисторный генератор для резонансных нагрузок / Новиков А А , Шустер Я Б , Негров Д А , Резник Л Б Опубл - БИ № 26,2005

59 Новиков А А , Шустер Я Б, Негров Д А, Резник Л Б Адаптивные (.истсмы в высокоамплитудных ультразвуковых аппаратах для терапии и хирургии В кн Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование Сб трудов II Международной научно-практической конференции - Санкт-Петербург - 2006 - Т 4 -С 249-250

60 Новиков А А , Резник Л Б Структурный анализ ультразвуковых медицинских аппаратов Материалы первой Всероссийской научно-технической конференции «Биомедицинская техника и технологии» -Вологда -2006 - С 55-57

61 Новиков А А , Резник Л Б Новая технология эндопротезирования с применением высокоамплитудного низкочастотного ультразвука Материалы первой Всероссийской научно-технической конференции «Биомедицинская техника и технологии» — Вологда -2006 - С 67-68

Печатается в авторской редакции

ИД № 06039 от 12 10 2001

Подписано к печати 30 06 2008 Бумага офсетная Формат 60x84 Отпечатано на душшкаторе Уел печ л 2,5 Уч-изд.л 2,5 Тираж 100 экз Заказ 463

Издательство ОмГТУ 644050, г Омск, пр Мира, 11 Типография ОмГТУ

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Новиков, Алексей Алексеевич

Список принятых сокращений.

Введение

ГЛАВА 1. Анализ существующих УЗМА для терапии и хирургии и методов их проектирования.

1.1. Ультразвуковые аппараты для хирургии и терапии.

1.1.1. Ультразвуковые аппараты для соединения,

разделения и обработки биологических тканей.

1.1.2. Офтальмологические аппараты низкочастотного ультразвука.

1.1.3. Стоматологические аппараты низкочастотного ультразвука.

1.1.4. Нейрохирургические ультразвуковые аспираторы.

1.1.5. Ультразвуковые аппараты для удаления избыточной жировой клетчатки.

1.2. Структурный анализ ультразвуковых медицинских аппаратов.

1.2.1. Электрическая часть УЗМА.

1.2.2. Электроакустическая часть УЗМА.

1.2.3. Акустическая часть УЗМА и технологическая нагрузка.

1.3. Особенности аппаратного синтеза УЗМА при использовании пьезокерамических излучателей в терапии и хирургии.

1.4. Биотехнический подход к созданию новых УЗМА для конкретных видов воздействий на биоткани.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. Разработка научных основ проектирования ультразвуковых медицинских аппаратов использующих пьезокерамические излучатели.

-32.1 .Методологические основы проектирования УЗМА.

2.1.1. Техническое задание на проектирование нового объекта техники.

2.1.2. Исходные данные для проектирования.

2.1.3. Анализ основных технологических факторов, влияющих на процесс проектирования УЗМА.

2.2. Теория электроакустического изоморфизма как база комплексной оценки и аппаратного синтеза.

2.2.1. Вывод эквивалентной схемы волновода.

2.2.1.1. Продольные колебания.

2.2.1.2. Изгибные колебания.

2.2.1.3. Крутильные колебания.

2.2.1.4. Электроакустический изоморфизм.

2.2.1.5. Выводы.

2.2.2 Вывод эквивалентной схемы пьезоизлучателя из основных уравнений электроакустического преобразования.

2.2.3. Определение фактора электроакустического изоморфизма.

2.2.4. Входной ток пьезокерамического излучателя как основной информационный показатель.

2.3. Анализ технологических видов нагрузки и их эквивалентные схемы.

2.3.1. Биологическое действие ультразвука как основа его применения в хирургии и терапии.

2.3.2. Нагрузка на твердые среды.

2.3.2.1 .Работа на костный цемент (ПММА).

2.3.2.2.Нагрузка при работе на костную ткань.

2.3.3. Нагрузка на жидкие и жидкоподобные среды.

-42.3.4. Работа в иммерсионном режиме.

2.3.5. Работав тонком слое.

2.4. Синтез общей эквивалентной схемы электроакустической части УЗМА на основе электроакустического изоморфизма.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. Теоретико-экспериментальные исследования эффективности функционирования аппарата на базе полученных эквивалентных схем.

3.1. Влияние условий выполнения технологии на основные параметры импеданса нагрузки.

3.2. Оценка влияния электроакустических параметров ультразвукового пьезоэлектрического излучателя продольного типа на его основные частотные характеристики.

3.3. Симметрирование амплитудно-частотных характеристик пьезоэлектрического излучателя.

3.4.Способы увеличения нагрузочной способности ультразвукового пьезоэлектрического излучателя.

3.5.Определение предельной кинетической мощности ультразвукового пьезоэлектрического излучателя.

3.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. Принципы построения и методы проектирования генераторных систем в УЗМА.

4.1. Особенности работы тиристорных мостовых и полумостовых схем на широкодиапазонную резонансную нагрузку.

4.2. Транзисторные схемы с независимым возбуждением и автогенераторные работающие на высокодобротную частотно-зависимую и широкодиапазонную нагрузку.

-54.3. Использование разработок технологии NOSFET и IGBT для упрощения и повышения надежности схемных решений.

4.4. Выводы.

ГЛАВА 5. Проектирование систем авторегулирования и управления генератором для обеспечения устойчивой работы его на пьезокерамический излучатель.

5.1. Факторы, влияющие на частотное рассогласование УЗГ и колебательной системы в УЗМА и основные методы частотного регулирования.

5.2. Влияние использования MOSFET элементов в схемотехнике систем частотного регулирования УЗМА.

5.3. Исследование регулировочной характеристики системы ФАПЧ с прямым преобразованием фазового сдвига в частотное изменение.

5.4. Методы и средства управления выходным параметром генератора или технологическим параметром УЗМА.

5.5. Применение MOSFET элементов в проектировании систем управления выходным параметром УЗМА.

5.6. Адаптивная система термостабилизации работы силовых элементов аппарата.

5.7. Выводы.

ГЛАВА 6. Разработка и внедрение в медицинскую практику серии высокоэффективных терапевтических и хирургических ультразвуковых аппаратов.

6.1. Терапевтический ультразвуковой аппарат для оториноларингологии «Тонзиллор-М».

6.1.1. Конструктив ультразвукового терапевтического аппарата для оториноларингологии «Тонзиллор-М».

-66.1.2. Организация рабочего места врача оториноларинголога.

6.2. Технологические аспекты применения УЗМА «Тонзиллор-М».

6.2.1.Методики лечения заболеваний глотки и гортани.

6.2.1.1.Методика лечения хронического тонзиллита.

6.2.1.2 Методика лечения хронического фарингита, фаринголарингита.

6.2.1.3 Лечение катарального фарингита, фаринголарингита.

6.2.1.4 Методика лечения респираторных вирусных инфекций с синдромом ангины и острых фарингитов.

6.2.2. Методики лечения заболеваний носа.

6.2.2.1. Методика лечения острых и хронических бактериальных ринитов и бактерионосительства.

6.2.2.2. Методика лечения аллергического ринита.

6.2.2.3 Методика интерферонопрофилактики ОРВИ.

6.2.2.4. Методика хирургического лечения хронических вазомоторных и гипертрофических ринитов.

6.2.2.5. Методика лечения носовых кровотечений.

6.2.3. Методики лечения заболеваний уха.

6.2.3.1. Набор инструментов для лечения заболеваний

6.2.3.2 Методика лечения наружных отитов.

6.2.3.3. Методика лечения хронических гнойных средних отитов (мезо-, эпитимпанитов и болезней оперированного уха), лечение в раннем послеоперационном периоде.

6.2.4. Низкочастотная ультразвуковая рефлексотерапия.

6.2.4.1. Набор инструментов для рефлексотерапии.

-76.2.4.2. Физиологическое воздействие низкочастотного ультразвука на биологически активные точки.

6.2.4.3. Методика ультразвуковой рефлексотерапии.

6.3.Хирургический ультразвуковой аппарат для травматологии и ортопедии «Ярус».

6.3.1.Ультразвуковые технологии в современном цементном протезировании.

6.3.2. Организация и оснащение операционной для проведения ортопедических операций с использованием хирургических аппаратов на основе низкочастотного ультразвука.

6.3.3. Конструктив аппарата ультразвукового « Ярус».!.

6.4. Технологические аспекты применения УЗМА «Ярус».

6.4.1. Ультразвуковая чистка.

6.4.2. Ультразвуковая костная хирургия.

6.4.3. Ультразвуковая профилактика раневой инфекции.

6.4.4. Ультразвуковой гемостаз.

6.4.5. Ультразвуковая сушка поверхности.

6.4.6. Удаление костного цемента.

6.4.7. Первичное цементное эндопротезирование тазобедренного сустава на основе ультразвуковых технологий.

6.4.7.1. Хирургический доступ к тазобедренному суставу.

6.4.7.2. Технология установки тазового компонента эндопротеза.

6.4.7.3. Технология установки бедренного компонента эндопротеза.

6.4.8. Ревизионное цементное эндопротезирование тазобедренного сустава на основе ультразвуковых технологий.

6.4.8.1. Предоперационное планирование.

6.4.8.2 Удаление цементной мантии.

6.5. Разработка БТС для травматологии и хирургии.

6.6. Выводы по главе.

Введение 2008 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Новиков, Алексей Алексеевич

Наряду с успехами теоретической и клинической медицины первоочередное значение в развитии здравоохранения приобретают новые разработки специализированных медицинских аппаратов и их широкое внедрение. Все более значительное место в лечебном аппаратном комплексе начинает занимать низкочастотная ультразвуковая терапия и хирургия. Безвредность, малая травматичность, простота и эффективность ультразвукового воздействия позволяет использовать его в клинической и практической медицине самых различных направлений

Разработка и применение для хирургического воздействия ультразвуковой низкочастотной аппаратуры является одним из интенсивно развивающихся направлений. Значительный вклад в развитие этого направления внесла научная школа МГТУ им. Н.Э.Баумана во главе с академиком Г.А.Николаевым и профессором В.И.Лощиловым, совместные работы которых с учеными медиками Поляковым В.А., Чемяновым Г.Г., Волковым М.В., Петровским Б.В., Петровым В.И. и другими позволили создать новые высокоэффективные методы и аппаратуру для ультразвукового воздействия на биологические ткани. Впервые в мире были разработаны методы ультразвуковой резки, расслоения, сварки, наплавки для различных областей медицины.

Однако, несмотря на достигнутые успехи в области ультразвуковых медицинских технологий, последние могли бы развиваться значительно интенсивнее, если бы не недостаточная эффективность существующей медицинской ультразвуковой аппаратуры и отсутствие современных эффективных средств и методов математического моделирования проектируемых ультразвуковых медицинских аппаратов. В настоящее время нет целостной концепции проектирования ультразвуковых аппаратов медицинского назначения, которая объединяла бы весь комплекс взаимосвязанных параметров, начиная от технологической нагрузки — конкретных параметров вводимых в ткань колебаний непосредственно, либо через жидкую фазу, и, заканчивая оптимизированными по тому, либо иному критерию, характеристиками ультразвукового генератора.

Таким образом, разработка современных методов проектирования, адекватных математических моделей широкого класса ультразвуковой медицинской аппаратуры, ее оптимизация и исследование динамики систем при взаимодействии с различного рода бионагрузками является безусловно актуальной задачей.

Цель работы: Разработка эффективных низкочастотных высокоамплитудных ультразвуковых аппаратов для терапии и хирургии, широкодиапазонных по параметрам нагрузки и новых медицинских технологий на их основе.

Задачи работы:

1.Структурный анализ ультразвуковых медицинских аппаратов для терапии и хирургии.

2.Развитие теории электроакустического изоморфизма путем расширения области изоморфных электроакустических преобразований на различные элементы аппаратного комплекса, как базы для комплексной оценки эффективности ультразвукового медицинского аппарата и последующего аппаратного синтеза.

3.Разработка электроакустических моделей (эквивалентных схем) основных функциональных узлов ультразвуковых медицинских аппаратов для различных типов колебаний и различных видов нагрузки.

4.0ценка влияния электроакустических параметров пъезокерамических излучателей на их основные частотные характеристики.

5. Определение влияния технологии на основные параметры нагрузки и разработка способов повышения нагрузочной способности ультразвуковых медицинских аппаратов.

6.Разработка способов адаптации энергонасыщенных узлов ультразвуковых медицинских аппаратов к требованиям технологии и использование адаптивных систем для повышения эффективности работы аппарата.

7.Разработка и исследование новых схемных решений УЗ генераторов и систем их регулирования и управления на базе новых технологий NOSFET и IGBT.

8.Разработка и внедрение в медицинскую практику серии новых высокоэффективных ультразвуковых аппаратов для терапии и хирургии и новых медицинских технологий на их основе.

Заключение диссертация на тему "Разработка низкочастотной ультразвуковой аппаратуры для терапии и хирургии"

Основные результаты и выводы

1. Разработан метод моделирования УЗМА путем объединения структурно-разнородных элементов комплекса на базе сведения пространственно-временных волновых уравнений, описывающих колебательные процессы в акустических, и электроакустических элементах комплекса к выражениям для системы параллельно включенных резонансных контуров с различными модами, описывающим входную проводимость элемента комплекса. Показано, что эти системы становятся базовыми узлами эквивалентных схем отдельных частей комплекса и не меняются при изменении характера колебаний.

2.Разработан и теоретически и экспериментально обоснован критерий оценки технологической эффективности вводимой в среду ультразвуковой энергии непосредственно в процессе работы аппарата. Сформулированы допущения и определены границы применимости в качестве этого критерия амплитуды тока возбуждения излучателя.

3.Теоретически обоснованы и схемно определены импедансы наиболее часто встречающихся вариантов технологических медицинских нагрузок:

- при работе на жидкие и жидкоподобные среды;

- при работе на твердые среды (кость и костный клей);

- при работе в иммерсионном режиме;

-при работе в режиме тонкого слоя; и установлен характер их временного и технологического изменения.

4.Впервые, в общем виде, с учетом реактивных составляющих разработана, теоретически и экспериментально обоснована эквивалентная схема акустической нагрузки волновода-инструмента для жидких и жидкоподобных сред. Определены выражения для упругой и массовой составляющих реактивной компоненты нагрузки.

5.Предложена новая модель взаимодействия жидкой среды с рабочей поверхностью волновода-инструмента. Показано, что предельная величина акустического давления поля в среде, при которой сохраняется линейность процессов растяжения-сжатия, определяется величиной внешнего давления на среду, и при превышении акустическим давлением этой величины при растяжении образуются разрывы, а при сжатии - искажения пространственного объема среды.

6.В результате исследований влияния жидких сред на нагрузочные характеристики волноводов-инструментов, определены соотношения между радиальной и осевой составляющими колебаний. Теоретически рассчитана и экспериментально подтверждена зависимость эквивалентной нагрузки от глубины погружения волновода-инструмента в среду. Показано, что при глубинах погружения, превышающих четверть длины волны колебаний в материале волновода-инструмента, влияние боковой поверхности на величину эквивалентной нагрузки становится определяющим.

7.В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований впервые предложены и обоснованы общие электрические эквивалентные (изоморфные) схемы, объединяющие излучатель, волновод-инструмент и нагрузку, для разных типов колебаний и видов нагрузки.

8.Впервые предложен теоретически обоснованный и экспериментально подтвержденный метод симметрирования частотных характеристик ультразвуковых пьезокерамических излучателей, обеспечивающий сохранение возможности устойчивого фазочастотного регулирования при значительных (10-кратных) изменениях нагрузки. Разработана методика определения допустимого диапазона изменения симметрирующего параметра.

9.Разработан метод повышения нагрузочной способности пьезокерамического излучателя. Показано, что введение дополнительной индуктивности в цепь возбуждения излучателя оправдано и эффективно лишь при работе излучателя в диапазоне больших нагрузок: Rn > (5 4- 7)Rm.

10.Разработана и запатентована система фазовой автоподстройки частоты, осуществляемая путем прямого преобразования фазового сдвига в частотное изменение, что позволило минимизировать длительность переходных процессов, с одной стороны, и обеспечить повышенный диапазон удержания резонансного режима при воздействии различных дестабилизирующих факторов.

11.В результате проведенных экспериментальных разработок и их сравнительного анализа показано, что, для весогабаритной, частотной и мощностной гаммы УЗМА, наиболее эффективными решениями являются: -для генератора - транзисторные полумостовые инверторы с независимым возбуждением; для регулятора частоты - системы фазового управления с прямым преобразованием частоты; для регуляторов выходного (технологического) параметра - системы ШИР, изменяющие величину питающего полумостовой транзисторный инвертор напряжения.

12.В результате теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия ультразвукового инструмента с биологическими тканями предложены и обоснованы новые методы высокоэффективной обработки пористых костных поверхностей. Показано, что достижение необходимого технологического эффекта обеспечивается лишь при определенной нагрузочной способности аппарата.

13.Впервые проведены исследования по эффективности применения ультразвуковых аппаратов для разрушения костного клея при ревизионном эндопротезировании. Установлено, что при ультразвуковом воздействии меняются механические прочностные характеристики полиметилметакрилата, но тепловыделение при этом недостаточно для повреждения здоровых тканей.

-32414.В результате проведенных исследований установлено, что эффективный гемостаз при применении низкочастотных высокоамплитудных ультразвуковых аппаратов с повышенной нагрузочной способностью обеспечивается при частотах выше 40 кГц и амплитудах не менее 40 мкм.

15. Предложен новый способ ультразвукового эндопротезирования крупных суставов.

-325

-320-Заключение

Представленные в диссертации результаты фундаментальных и прикладных исследований, в том числе с использованием разработанных технических и программных средств, позволяют определить перспективные направления дальнейших научных исследований в области проектирования, анализа и синтеза современных ультразвуковых медицинских аппаратов для терапии и хирургии и возможных областей получения практических результатов. По мнению автора, это следующие направления:

1.Проведение научных и прикладных исследований в области синтеза нового класса ультразвуковых медицинских аппаратов с широкими возможностями оперативного формирования требуемых нагрузочных характеристик.

2.Исследования в области синтеза новых схем отдельных узлов и систем УЗМА на основе нового поколения полупроводниковых приборов созданных на базе MOSFET и IGBT технологий микросхемотехники полупроводников.

3.Прикладные исследования по расширению возможностей УЗМА в области регулирования выходных параметров за счет использования МММ технологий.

4.Проведение фундаментальных исследований по оценке свойств пьезоматериалов в силовых динамических режимах работы.

5. Фундаментальные исследования в области оценки влияния пространственных положений волновода-инструмента в технологической среде на входной иммитанс акустической излучающей системы.

6.Расширение областей применения УЗМА в медицинской практике за счет более тесного сотрудничества разработчиков и врачей.

Библиография Новиков, Алексей Алексеевич, диссертация по теме Приборы, системы и изделия медицинского назначения

1. A.c. № 221403 (СССР). Резонансный электроакустический преобразователь/ Л.О.Макаров, Л.Д.Розенберг//Б.И.-1967.-№20

2. А.С. № 229852 (СССР). Ультразвуковой трансформатор/ А.Ф.Кондратьев, Г.Г.Кротов //Б.И.-1968.-№33.

3. А.с. № 289844 (СССР) Способ повышения динамической устойчивости ультразвуковых колебательных систем / Ю.И.Китайгородский, А.В.Стамов-Витковский // Б.И.-1970.-№36.

4. А.с. № 625534 (СССР). Ступенчатый концентратор продольно-крутильных колебаний /П.Е.Васильев, И.А.Савицкас // Б.И.-1980.-№37.

5. А.с. № 651442 СССР. Высокочастотный тиристорный преобразователь. / Акодис М.М., Шипицын В.В., Новиков А.А. и др., Опубл. В БИ №9 , 1979.

6. А.с. № 668061 СССР. Устройство стабилизации выходного напряжения параллельного инвертора. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 22, 1979.

7. А.с. № 731962 (СССР). Ультразвуковой преобразователь /В.И.Богданов, М.Д.Гуревич, А.П.Леонтьев, М.И.Фердман, А.А.Чевненко //Б.И.-1978.-№17.

8. А.с. № 752695 СССР. Автономный инвертор. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ№ 28, 1980.

9. А.с. № 756277 СССР. Статический преобразователь переменного тока в переменный. / Акодис М.М., Шипицын В.В., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 28, 1980.

10. А.С. № 756576 СССР. Последовательный автономный инвертор / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 30, 1980.

11. А.с. № 782098 СССР. Последовательный инвертор. / Шипицын В.В., Лузгин В .И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 43, 1980.

12. А.с. № 783964 СССР. Способ управления последовательным инвертором и устройство для его реализации. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 44, 1980.

13. А.с. № 862339 СССР. Резонансный последовательно-параллельный инвертор. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 33, 1981.

14. А.с. № 864466 СССР. Высокочастотный тиристорный преобразователь/ Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 34, 1981.

15. А.с. № 909773 СССР. Преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 8, 1982.

16. А.с. № 928609 СССР. Устройство для управления трехфазным выпрямителем преобразователя частоты. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 18, 1982.

17. А.С. № 932949 СССР. Преобразователь частоты. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 20, 1982.

18. А.с. № 936363 СССР. Устройство для управления инвертором. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 22, 1982.

19. А.с. № 942557 СССР. Устройство для регулирования мощности статического преобразователя частоты. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков

20. A.А. и др. Опубл. БИ № 25, 1982.

21. А.с. № 955442 СССР. Преобразователь повышенной частоты./ Шипицын

22. B.В., Лузгин В .И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 32, 1982.-32723. А.с. № 1023455 (СССР). Пьезоэлектрический двигатель / В.С.Вишневский, И.А.Карташов, В.В.Лавриненко //Б.И.-1983.-№22.

23. А.с. № 1069123 СССР. Способ управления преобразователем частоты и устройство для его реализации. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 3, 1984.

24. А.с. № 1201998 СССР. Резонансный последовательный инвертор. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 48, 1985.

25. А.с. № 1336176 СССР. Способ управления тиристорным преобразователем частоты. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 33, 1987.

26. А.с. № 1386176 (СССР) Ультразвуковое устройство для хирургического лечения стоматологических заболеваний /С.Е.Квашнин, В.И.Лощилов, В.А.Карпухин, С.И.Володарская // Б.И.-1988.-№13.

27. А.с. № 1436238 СССР. Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты. / Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Опубл. БИ № 41, 1988.

28. А.с. № 1488069 СССР. Автоматическая поточная линия ультразвуковой прошивки печатных плат. / Шустер Я.Б., Новиков А.А., Шипицын В.В. и др. Опубл. БИ № 23, 1989.

29. А.с. № 15954489 (СССР) Устройство для ультразвуковой хирургии /С.Е.Квашнин, В.И.Лощилов, В.А.Карпухин, В.П.Бережной // Б.И.-1990.-№36.

30. А.с. № 1715328 (СССР) Ультразвуковой инструмент для воздействия на биологические ткани, преимущественно для лечения хронического тонзиллита/ М.А.Винницкий, И.П.Голямина, Л.А.Феркельман, Н.А.Хлопотунова Л Б.И.-1991.-№>8

31. Акодис М.М., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Исследование и сопоставление последовательных инверторов, работающих на колебательныйконтур с переменными параметрами. Изв. ВУЗов. Сер. Энергетика.-1979. №8. -С.

32. Акодис М.М., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Ультразвуковые тиристорные генераторы для электротехнологических установок. В кн.: Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов. Москва, 1979.

33. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. М.: Сов. радио, 1980. - 224 с.

34. Альков С.В. Разработка технологии и оборудования для ультразуковой сварки кровеносного сосуда при хирургическом лечении атеросклероза. : Автореферат дисс. канд. техн. наук.-М., 1984.-16с.

35. Амброзевич Е.Г. Разработка технологии и оборудования для ультразуковой сварки и антимикробной обработки брюшины в условиях перитонита: Дисс. канд. техн. наук.-М., 1982.-228с.

36. Аронов Б.С. Электромеханические преобразователи из пьезоэлектрической керамики.- Л.:Энергоатомиздат, 1990.-272с.

37. Багинский Б.А., Редько В.В. Способы согласования ультразвуковых пьезокерамических преобразователей с источниками питания, работающими в режиме переключения.// Электротехника, 2002.-№3/02, с.17-21.

38. Бажанов Н.Н. Опыт применения ультразвука в клинике хирургической стоматологии //Применение ультразвука и других видов энергии в диагностике, хирургии и терапии.- М.:Медицина,1977.-С102-104

39. Базанчук И.Ф. Разработка оборудования и технологии для ультразвуковой сварки мягких биологических тканей: Дисс. канд. техн. наук.-М.,1977.-200с.

40. Бережной В.П.ДОрченко Е.В.,Российская В.В. ультразвуковая обработка десны (экспериментальное исследование) //Стоматология,-1990,№2.- С16-19

41. Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. -Киев: Наукова думка, 1990.-224с.

42. Бидерман В.JI.Прикладная теория механических колебаний.-М.:Высшая школа, 1972.-416с.

43. Биотехнические системы: Теория и проектирование / Под редакцией В.М.Ахутина. Л.:Изд-во ЛГУ, 1981.-220с.

44. Бирюков С.А.Цифровые устройства на МОП-интегральных схемах. М.: Радио и связь, 1990.- 128с.

45. Богданов В.М.Способ повышения эффективности ультразвуковых инструментов // Медицинская техника.-1980.-№3.-С32-35

46. Борисов В.П. Разработка и исследование процесса ультразвуковой резки биологических тканей: Дисс.канд.техн. наук.-М. 1975.-136с.

47. Веденков В.Г. Разработка биотехнической системы ультразвукового соединения биологических тканей и замещения дефектов в них: Дисс. докт. техн. наук.- М., 1987.-450 с.

48. Веснин В.К., Кульченко В.В., Шепелева И.С. Ультразвук в комплексном хирургическом лечении хронического остеомиелита. //Ортопед., травм, и протезир.,-1981,- №7.-С.27-31.

49. Влияние технологической нагрузки на резонансные характеристики электромеханической системы при ультразвуковой сварке пластмасс. И.К.Сенченков, Н.П.Несторенко, Г.Н.Кораб, П.И.Шкарупа // Автоматическая сварка.-1999.-№2.-С11-15.

50. Воздействие акустических колебаний на процесс диффузии. // Архангельский М.Е. Успехи физических наук. — М.: Наука, 1967. — 92 с.-33054. Волков С.М. Разработка способа ультразвуковой резки биологических тканей: Дисс. канд. техн. наук.-М.-1971.-157с.

51. Волков С.С., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком.- М:Химия, 1986.-256с.

52. Володарская С.И. Валеологические аспекты стоматологии // Медико-клинические технологии на страже здоровья: Тезисы докладов Российской научно-технической конференции. В 2-х частях.- М.:Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 1999.- ч.2.- С.86-88.

53. Гальперина А.Н. Расчет сложных ультразвуковых колебательных систем с помощью эквивалентных схем //Акустический журнал.-1977.-Т.23, №5.-С.710-715.

54. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая аппаратура.- М: Энергия, 1976. 320с.

55. Горня Ф.Н., Макаев З.А. К вопросу о применении ультразвуковых хирургических методов при лечении открытых переломов костей в эксперименте.//Ультразвук и другие виды энергии в хирургии: Труды МВТУ им. Н.Э.БауманаД974.- №201.-С. 132-133.

56. Горшкова В.М. Математическое описание действия ультразвуковых колебаний на лекарственное вещество // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Приборостроение.-1993 ,№ 1 .-С.62-72.

57. Горшков О.И., Горбунов О.Н., Антропов Г.А. Биологическое действие ультразвука.-М. :Медицина, 1965198с.

58. ГОСТ 2.103.-68* Стадии разработки .-М. :Изд-во стандартов, 1989.-2с.

59. Гринев В.П., Филиппов А.П.Оптимальное проектирование конструкций, имеющих заданные собственные частоты // Прикладная механика.-1971.-Т.7,№10.-С. 19-25.

60. Гриненко Н.М. Лечение альвеолитов ультразвуком низкой частоты //Актуальные вопросы стоматологии.-Самара: изд-во Самарского гос.мед.ин-та,1992.-С.64.

61. Гродинз Ф.Теория регулирования и биологические системы.- М.:Мир, 1966.-255с.

62. Дворянкин A.M., Половинкин А.И., Соболев А.Н. Методы синтеза технических решений.- М.:Наука,1977.- 104с.

63. Денисов В.П., Лощилов В.И. Ультразвуковая трепанация костных тканей // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1974.-№201 .-С.77-83

64. Джонс Дж. К. Методы проектирования.- М.:Мир.:,1986.-326с.

65. Донской А.В., Келлер О.К, Кратыш Г.С. Ультразвуковые электротехнологические установки.-Л:Энергия, 1982.- 188с.

66. Драбович Ю.И., Комаров Н.С., Марченко Н.Б. Транзисторные источники питания с бестрансформаторным входом. Киев: Наукова думка, 1984.-160с.

67. Дрожалова В.И., Артамонов Б.Я. Ультразвуковая пропитка деталей. М.-.Машиностроение, 1980.- 48с.

68. Дубров Э.Я., Яшин Г.Н. Ультразвуковая обработка травматических ран //Травм., ортопедия и протезирование.-1978.- №11.-С.79.

69. Исаакович М.А. Общая акустика.-М:Наука, 1973,496с.

70. Карнаухов В.Г. Сенченков И.К, Михайленко В.В. Резонансные колебания осесимметричной электромеханической системы с автоподстройкой частоты // Прикладная механика.-М.-1995 .-Т.31 ,№6.-С57-63.

71. Карпухин В.А., Петренко О.В., Колгушкин Д.М. Некоторые аспекты синтеза биоуправляемой ультразвуковой аппаратуры силового воздействия //Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение.-1993.-№4.-С78-85.

72. Каст В.Конвективный тепло- и массоперенос .Единое описание для течения в каналах и внешнем обтекании тел любой формы и расположения.-М: Энергия, 1980.-3 80с.

73. Квашнин С.Е. Проектирование составных электроакустических систем медицинского назначения // Биомедицинская радиоэлектроника.-1999.-№3.-С.61-70.

74. Квашнин С.Е., Босова Э.В. Исследование спектральных характеристик медицинских ультразвуковых пьезопреобразователей и стержневых концентраторов продольных колебаний //Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Приборостроение.-1993 .-№4.-С86-93.

75. Квашнин С.Е. Исследования амплитудно-частотных характеристик медицинских ультразвуковых пьезопреобразователей продольных колебаний // Конверсия.- 1997.- №10.-С.30-31.

76. КвашнинС.Е. К вопросу проектирования акустических узлов на пьезокерамике для общей хирургии // Труды МГТУ им. Н.Э.Баумана.-1986.-№457.-С.144-153.

77. Квашнин С.Е. О взаимодействии ультразвуковых низкочастотных колебательных систем с биологической тканью // Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 165-летию МГТУ им. Н.Э.Баумана. В 2-х частях.- М.,1995.Ч.2.-С.101.

78. Квашнин С.Е. Научные основы проектирования ультразвуковых колебательных систем терапевтических и хирургических аппаратов.: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.17 -М., 2000.- 356с

79. Квашнин С.Е. Теория, расчет и проектирование низкочастотных ультразвуковых медицинских инструментов.- М :МГТУ,.1989.-36с.

80. Клубович В.В., Степаненко А.В. Ультразвуковая обработка материалов.-Мн.: Наука и техника, 1981. -295с.

81. Колешко В.М., Галков B.C. Исследование амплитуды колебаний составных пьезокерамических преобразователей для микросварки //Автоматическая сварка.-1977.-№8.-С. 17-22.

82. Кортнев А.В., Макарова Т.В. Воздействие ультразвуковых колебаний на диффузионные процессы в жидкостях. Киев: Техника. //Акустика и ультразвуковая техника.-1966.-Вып. 1 .-с.28-41.

83. Кортнев А.В., Макарова Т.В., Середенко В.В. Физические основы переноса вещества через пористую перегородку в ультразвуковом поле.-Киев: Техника. //Акустика и ультразвуковая техника. Вып. 10 - 1975.- С.З -5

84. Кочемасова З.И., Петров В.И., Матвеева Е.А. и др. Влияние ультразвуковой обработки на адгезивную способность // Бюлл. эксперим. биол. и медицины.-1983.-Т.45.- №5.-с.67-70.

85. Кулемин А.В. Поглощение ультразвука в сталях в аустенитном состоянии при больших амплитудах колебательной деформации //Акустический журнал.-1979.-Т.25, №3. С.448-450.

86. Курбанов Э.Т. Разработка оборудования и технологии для механизированной резки костных тканей: Автореферат дисс. канд. техн. наук. -М., 1980.-16с.

87. Леоничев В.Д. Разработка способа ультразвуковой сварки биологических . тканей: Дисс.канд техн. наук.- М., 1972.-194с.

88. Либерзон Р. Д. Обработка ран низкочастотным ультразвуком в профилактике и лечении гнойных осложнений у травматологических больных: Дисс.канд техн. наук.-М., 1992.-186с.

89. Либерзон Р.Д., Пучиньян Д.М.,Жаденов И.И. и др. Интраоперационный гемостаз фибриногеном и ультразвуком в травматологии и ортопедии //Травматология и ортопедия России.-1995.- №2.-С.28 30.

90. Лощилов В.И. Технологические основы применения ультразвука для сварки и резки биологических тканей: Дисс.доктора техн. наук.-М.,1972.-444с.

91. Лощилов В.И., Веденков В.Г., Волков С.М. Ультразвуковые установки, применяемые для резки и сварки биологических тканей // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1973.- №165.-С40-43.

92. Лощилов В.И., Калакуцкий Л.И. Биотехнические системы электростимуляции.- М.:МГТУ, 1991.-168с.

93. Лощилов В.И., Парван И.Г. Экспериментально-теоретичесике исследования применения низкочастотного ультразвука в медицине // Вестник МГТУ им.Н.Э.Баумана. Приборостроение.-1993 .-№4.-С74-78.

94. Лощилов В.И., Веденков В.Г., Орлова А.А. Исследование влияния акустических колебаний на процессы ультразвуковой обработки инфицированных ран // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1975.-№242.-С23-35.

95. Лощилов В.И., Веденков В.Г., Орлова А.А Физические основы способа ультразвуковой обработки инфицированных ран. // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1975.-№242.-С.36-42.

96. ЮЗ.Лощилов В.И., Петров В.И., Саврасов Г.В. Ультразвуковая сварка синтетических протезов кровеносных сосудов // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1975.-№242.-С. 10-14.

97. Лукахин А.А. Разработка методики и оборудования для ультразвукового разрушения и удаления опухолей головного мозга: Автореферат дисс.канд. техн.наук.-М.,1988.-16с.

98. Матвеев В.В. Новые возможности в определении диссипативных свойств металлических материалов // Проблемы прочности.- 1994.-№3.-C3-12.

99. Машков Ю.К., Шустер Я.Б., Новиков А.А., Негров Д.А. Разработка волноводных систем для прессования изделий из полимерных материалов. Омский научный вестник.- 2005.- №1 (30).- С106-108.

100. Меркулов Л.Г., Харитонов А.В. Теория и расчет составных концентраторов // Акустический журнал.- 1959.- т.5, №2. С. 183-190.

101. Ю.Мубаракова Н.А. Флициян Н.С. Проницаемость дентина при ультразвуковых эндодонтических вмешательствах // Медицинский журнал Узбекистана.-1991.-ЖЗ.-С45-47.

102. Набибеков М.К. Разработка технологии ультразвукового разделения мягких биологических тканей // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана.-1974.-№201.-С.88-95

103. Нацик В.Д., Паль-Валь П.П., Смирнов С.Н. К теории составного пьезоэлектрического вибратора //. Акустический журнал.-1999.-Т.44,№5.-С640-647.

104. Нестеров А.В. Разработка метода определения мощности излучения и оборудования для обработки биологических тканей : Дисс.канд. техн. наук.-М.,1985.-200с.

105. Низкочастотный ультразвук в акушерстве и гинекологии / А.А.Летучих, В.В. Педдер, Е.Б.Рудакова и др.- Омск :ИПК «Омич»,-1996.-138с.

106. Николаев Г.А., Лощилов В.И. Ультразвуковая технология в хирургии.-М:Медицина,-1980.-272с.

107. Пб.Новиков А.А. К вопросу определения фактора электроакустического изоморфизма для ультразвукового излучателя продольного типа. Доклады Академии наук высшей школы России.- 2006.- №1 (6).- С.114-121.

108. Новиков А.А. Клюев В.И., Резник Л.Б. Новые разработки высокоамплитудных ультразвуковых аппаратов с адаптивными системами для терапии и хирургии.- Медицинская техника.- 2007,- № 4 .- С.перегородку. Омский научный вестник. — 2005.- №3 (32).- С101-109.

109. Новиков А.А., Резник Л.Б., Паничкин А.В. Исследование влияния ультразвука на процессы диффузии жидкости через пористую перегородку. Омский научный вестник. 2005.- №3 (32).- С101-109.

110. Новиков А. А., Негров Д. А., Шустер Я.Б. Анализ ультразвуковых преобразователей. Материалы III Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин». Омск. - 1999.- С.124-125.

111. Новиков А.А., Негров Д.А., Шустер Я.Б. Разработка ультразвукового инструмента с повышенной частотной устойчивостью. Материалы III Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин». Омск. - 1999.- С. 81-82.

112. Новиков А.А., Шустер Я.Б., Негров Д.А. Разработка широкополосных волноводных систем. В сб.: Прикладные задачи механики. Под ред. В.В.Евстифеева. Омск. - Изд. ОмГТУ. - 1999.- С. 149-152.

113. Новиков А.А., Шустер Я.Б., Негров Д.А. Разработка высокоамплитудных волноводных систем. В сб.: Анализ и синтезмеханических систем. Под ред. В.В.Евстифеева. Омск. - Изд. ОмГТУ. - 2004.-С. 214-217.

114. Новиков А.А., Шустер Я.Б. Внутренние потери в пьезокерамическом ультразвуковом излучателе и оценка теплового режима его работы. Тезисы докладов Международной конференции «Образование через науку». Москва.- МГТУ им. Баумана. 2005. - С.354.

115. Новиков А. А., Резник Л.Б. Структурный анализ ультразвуковых медицинских аппаратов. Материалы первой Всероссийской научно-технической конференции «Биомедицинская техника и технологии». Вологда.- 2006. — С.55-57.

116. Парван И.Г. Разработка технологи и инструментов для лечения гинекологических заболеваний с использованием энергии ультразвуковых колебаний :Автореферат дисс.канд техн.наук. -М., 1995.-12с.

117. Партон В.З., Кудрявцев Б. А. Электромагнитоупругость пьезоэлектрических и электропроводных тел.- М:Наука, 1988.-439с.

118. Патент РФ № 2086070. Ультразвуковой транзисторный генератор. / Новиков А.А., Педдер В.В. Опубл. БИ № 21, 1997.

119. Патент РФ № 2103795. Транзисторный генератор. / Новиков А.А., Стариков В.А., Педдер В.В. Опубл. БИ № , 1998.

120. Патент РФ № 2099110. Способ лечения дифтерии. / Новиков А.А., Шкуро Ю.В., Овчинников Ю.М. и др. Опубл. БИ № , 1997.

121. Патент РФ № 2095029. Ультразвуковой хирургический инструмент. / Попов Б.Г. Новиков А.А., и др. Опубл. БИ № , 1997.

122. Патент РФ № 2112571. Способ лечения хронического простатита и устройство для его осуществления. / Кузнецкий Ю.Я., Новиков А.А., Ивченко О.А. и др. Опубл. БИ № ,1998.

123. Патент RU № 2218886. Способ эндопротезирования крупных суставов. / Резник Л.Б., Новиков А.А., Шустер Я.Б. и др. Опубл. БИ №35, 2003.

124. Патент RU № 2255685. Ультразвуковой хирургический аппарат. / Новиков А.А. Шустер Я.Б., Резник Л.Б., Негров Д.А. Опубл. БИ № 19, 2005.

125. Патент RU № 2260899. Транзисторный генератор для резонансных нагрузок. / Новиков А.А., Шустер Я.Б., Негров Д.А., Резник Л.Б. Опубл.- БИ № 26, 2005.

126. Поляков В.А., Чемянов Г.Г. Ультразвуковая сварка костей в инфицированной ране. В кн. Остесинтез, сварка костей и орезка биологических тканей с помощью ультразвуковых волноводов. — М.,Медицина.-1970.-С.20 - 40.

127. Применение ультразвука в медицине. Физические основы. Под ред. К.Хилла, М.; «Мир», 1989. 587с.

128. Писаренко Г.С., Рахштадт А.Г., Шульга Ю.Н. Демпфирующие свойства некоторых конструкционных материалов // Вестник машиностроения.-1969.-№10.-С24-27.

129. Писаренко Г.С. О влиянии величины зерна на рассеяние энергии в материалах при колебаниях // Известия Киевского политехнического института.-1956.-№ 17.-СЗ 16-820.

130. Писаренко Г.С. Рассеяние энергии при механических колебаниях. Киев : АН УССР, 1962.-436с.

131. Повстян В.И., Холопов Ю.В. Приближенный метод расчета мощности при ультразвуковой сварке металлов \\ Автоматическая сварка.-1977.-№2.-С62-63.

132. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, -1988.-368с.

133. Поляков В.А., Николаев Г.А., Волков М.В. Ультразвуковая сварка костей и резка живых биологических тканей.- М : Медицина, 1973 .-136с.

134. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. -М Металлургия, 1969.-330с.

135. Рудаков С.Г. Разработка оборудования и технологии ультразвукового сверления костных тканей : Автореферат дисс. канд. техн. наук .-М :МВТУ, 1982.-16с.

136. Сабельникова Т.М., Черкашин В.В., Полевой A.M. Совместное воздействие ультразвука и антисептиков на гнойные бактерии // Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана.-1980.-№319.-С59-62.

137. Саврасов Г.В. Влияние высокочастотных колебаний на процесс послойного разделения биологических тканей // Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана.-1982.-№ 319.-С35-41.

138. Сергацков В.М. Стоматологическое оборудование на Международной выставке «Здравоохранение-90» // Медицинская техника,-1991 .-№3.- С23-29.

139. Слезкин Н.А. Капиллярно-гравитационные волны в тонком слое жидкости.//Уч. записки МГУ.- 1937. №7. С.70-102.

140. Скворцов С.П. Биотехническая система для ультразвукового разрушения тромбов в кровеносных сосудах :Автореферат дис. канд.техн. наук.-М.,1999.-16с.

141. Справочник по функционально-стоимостному анализу / А.П.Ковалев и др ;: Под ред.М.Г. Карпунина, Б.И. Майданчика,- М.: Финансы и статистика., 1988,431с.

142. Султанов Н.З. Определение эффективности технических решений на этапе разработка технического задания // Повышение работоспособности композиционных материалов узлов и машин: Сб.науч.трудов.- Ташкент, 1989.-С20-27.

143. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник. /Под ред. В.П. Дьяконова. М.: Радио и Связь, 1994. - 280 с.

144. Таленс Я.Ф. Работа конструктора,- Машиностроение, 1987.-255с.

145. Теумин И.И. Ультразвуковые колебательные системы .-М. Машгиз,1959.-332с.

146. Ткаченко С.С., В.М.Шаповалов, В.В.Руцкий и др. /Обработка ультразвуком при лечении гнойных ран мягких тканей и костей // Ортопед., травм, и протезирозание.- 1982. №11. - С. 16 - 20.

147. Ультразвук в хирургии. Выпуск 1.-М МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1973.-142с.- (Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана №165)

148. Ультразвук и другие виды энергии в хирургии. Выпуск 2.-М МВТУ им. Н. Э. Баумана,1974.-185с.- (Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана № 201)

149. Ультразвук и другие виды энергии в хирургии. Выпуск З.-М МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1978.-185с.- (Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана № 242)

150. Ультразвуковые преобразователи / под. ред. Е.Кикучи.-М : МИР, 1972.-424с.

151. Физическая акустика : Методы и приборы ультразвуковых исследований / под. ред. У. Мэзона. -М : Мир,1967~362с.

152. Харитонов А.В. Установка для измерения внутреннего трения в твердых телах в диапазоне частот 20-400 кГц // Акустический журнал.-1961.-Т. 7, №1.-С104-106.

153. Ходжаев P.P. Влияние ультразвуковых колебаний на хрящевую и костную ткань.//Травм., ортопедия и протезирование.-1975. №10. - с.49-50.

154. Холопов Ю.В. Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988.- 224с.

155. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 2-х томах. Пер. с англ. -М.:Мир, 1983 Т.1, 598 с.

156. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 2-х томах. Пер. с англ. -М.:Мир, 1983 Т.2, 590 с.

157. Цыбров Г.Е. Разработка технологии и оборудования для ультразвуковой струйно-аэрозольной обработки при ультразвуковой сварке биологических тканей : Автореферат дисс. канд.техн.наук.-М.,1983.-16с.

158. Чаплинский В.В., Мороз A.M., Руде Д.В. Лечение хронического остеомиелита с использованием ультразвуковой кавитации. //Травм., ортопедия и протезирование. 1980. - №9. - С. 14-17.

159. Щейман В.Л. Ультразвуковые аппараты для снятия зубного камня // Ультразвуковая терапия и хирургия. Материалы семинара МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского.-М, 1988.-С 17-19.

160. Шепелева И.С., Климова М.К., Лаврищева Г.И. и др. Опыт применения ультразвукового остеосинтеза при внутрисуставных переломах вэксперименте //Ортопедия, трвматология и протезирование. — М.: Медицина, 1977. — С.34-37

161. Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А. А. и др. Исследование широко диапазонного последовательного инвертора при работе на колебательный контур с переменными параметрами. Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия.- 1980. № 9 (217). - С.

162. Шипицын В.В., Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Анализ электромагнитных процессов в автономном последовательном инверторе методом эквивалентных генераторов. Техническая электродинамика,- №2.- Киев. 1983.- С.

163. Шипицын В.В. Лузгин В.И., Новиков А.А. и др. Ультразвуковой тиристорный генератор УЗГ-З-4. Материалы докладов 5 Всесоюзной научнотехнической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов. Москва.- 1983.

164. Шипицын В .В., Лузгин В.И., Новиков А.А., Рухман А.А. Универсальный ультразвуковой генератор. В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Материалы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- ч.4.-Киев.- 1983.- С.

165. Шустер Я.Б., Новиков А.А., Негров Д.А. Ультразвуковой сварочный пистолет УЗСП-З. Информационный лист №56-95 ЦНТИ. Омск. - 1995. 197.Эльпинер И.Е. Биофизика ультразвука. - М.:Наука,1979. - 384с.

166. Яковлев А.П., Береговенко А.Ю. , Лукьянов А.В. Воздействие термомеханической обработки на демпфирующую способность титановых сплавов // Проблемы прочности, 1999.-№1.-С95-101.

167. Яковлев А.П., Береговенко А.Ю. , Лукьянов А.В. О влиянии режимов отжига на демпфирующие свойства титановых сплавов ВТЗ-1 и ВТ-8 // Прблемы прочности.-1998.-№5.-с.71 -76.

168. Яшина Т.Н., Дубров Э.Я., Филиппов О.П. Ультразвуковая санация ран. // Хирургия. 1986. - №11. - с.66 - 69.

169. Ahmad М., Roy R A., Kamarudin A G . Safar М. The vibratory pattern of ultrasonic files driven piezoelectrically // International Endodontic Journal.-1993.-№26.-P.120-124.

170. Blacha J., Kozak J., Bednarek A. Ultrasonic technique for removing bone cement in total hip revision arthroplasty. //Chir. Narzadow Ruchu Ortop Pol.-1995. -Vol.60, N.2. P. 107- 110, Polish.

171. Caillouette J.T., Gorab R.S., Klapper R.C., et al. Revision arthroplasty facilitated by ultrasonic tool cement removal. Part II. Histologic analysis of endosteal bone after cement removal //Orthop. Rev.- 1991. Vol. 20, N.5. -P. 435 - 440.

172. Callaghan J., Albright J., Devon D. Charnley Total Hip Arthroplasty with Cement Minimum Twenty-five-Year Follow-up //J. Bone J. Surg.- 2000.- N 82.-:P.487

173. Callaghan J.J., Elder S.H., Stranne S.K., et al. Revision arthroplasty facilitated by ultrasonic tool cement removal. An evaluation of whole bone strength in a canine model //J. Arthroplasty. 1992. - Vol. 7, N.4. - P. 495 - 500.

174. Cavitron Surgical Systems. CUSA System 200 Consol. Prospect.-33p.

175. Eisner E. Design of Sonic Amplitude Transformers for High Magnification // Journal of the Acoustic society of America.-1963 .-V.35, №10.- P.1367-1377.

176. Electromechanical wave propagation in a cylindrical poroelastic bone with cavity / Ahmed S. M., Abd-Alla A. M. // Appl. Math, and Comput. 2002. - 133, № 2—3. - P. 257—286.

177. Loop forces method in mechanoelectroacoustic network analysis / Shakhparonov V. M. // Phys. Vibr. 2002. - 10, № 2. - P. 116—120.

178. NEOSONIC Ultrasonic Micro- Endo Tips for Root- End Prep. Amadent USA // International Endodontic Gournal .-1994.-№3.-P.134-138.

179. Neppiras E. A. A high frequency reciprocating drill // Journal of scientific instruments.-1953.-V.30, №3.-P.72-74.

180. Patent 2573168 (USA) Mechanical Impedance transformer / Mason W. P., Wick R F. Morristown N. J. // United States Patent Bulletin.-1950.-№23.

181. Prokic M. Piezoelectric transducers modeling and characterization// MP Interconsulting. Le Locle, Switzerlend.- 2004.- 186p.

182. Simulation study of acoustic intermediate layer and electrical source impedance in an ultrasonic pulse system / Nishihira Morimasa, Imano Kazuhiko // Acoust. Sci. Technol. 2004. - 25, № 3. - P. 203-206.

183. Theoretical and experimental investigation of acoustic streaming in a porous material / Poesio Pietro, Ooms Gijs, Schraven Arthur, van der Bas Fred // Phys. Rev. E. 2002. - 66, № 1, ч. 2. - C. 016309(9)

184. Ultrasonic root-end preparation. Part 1. SEM Analysis./ J.L Guttmann, W.P.Saunders, L.Nguyen, I.Y.Guo, E.M.Saunders// International Endodontic Journal.- 1994.-№6.-P.318-324.

185. Young F.J. Family of bars of revolution in longitudinal half-wave resonance // Journal of the Acoustic society of America.-1963.-V.32, №9.- P.1263-1264.

186. Youshikazu K., Takeshi Т., Sadayuki U. Electrical equivivalent circuit of loaded thick Langevin flexural transducer // Japanese Journal of Applied Physics.- 1997.-V.36, №1. P.3121-3125.

187. Zocchi M. The ultrasonic liposculpturing // Aesthetic and plastic surgery.- 1992.-V.16, №4.-P.92-96.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00