ELEMENTE DE CALCUL SI PROIECTARE A UNUI SISTEM CU ULTRASUNETE PENTRU MICROCHIRURGIA OFTALMICA

1. ELEMENTE DE CALCUL SI PROIECTARE A UNUI SISTEM CU ULTRASUNETE PENTRU MICROCHIRURGIA OFTALMICA • Aparat chirurgical cu us compus din: • generatorul de us cu ν reglabila de 18-60 KHz si P=10-50W cu funct in impulsuri • un sistem de pompe ce realizeaza inducerea lichidului de infuzie in plaga si absorbtia tesutului bolnav distrus • sonda ultrasonica • elementul de comanda si control ce cuprinde si un sistem de vizualizare

2. SIST ULTRAACUSTIC: • TRADUCTORUL=element activ ce converteste oscilatiile electrice in oscilatii mec cu frecventa ultrasonora • CONCENTRATORUL DE EN ULTRASONORA=ce conduce, concentreaza, focalizeaza energia in focarul de interventie

3. CONSTRUCTIA APARATULUI CHIRURGICAL • traductor din tole de Ni magnetostrictiv, asamblate in pachet, elementul de cuplare facind corp comun cu el(prin lipire) • Concentratorul se asambleaza de elementul de cuplare printr-o asamblare filetata • Partea activa a instrumentului de lucru care vine in contact cu partea bolnava se asambleaza (tesita la 30 grade)de concentrator cu filet putind fi schimbabil-dezav: pierderi mari prin hysterezis si curenti turbionari

4. TRADUCTOARELE • TRADUCTOARELE MAGNETOSTRICTIVE METALICE SI CERAMICE • traductorele tip bara • traductoarele cilindrice • s-a reprezentat variatia deformarii S in functie de inductia magnetica B pentru citeva ferite si metale magnetostrictive • TRADUCTOARE PIEZOCERAMICE(zirconat titanat de Pb)

5. COMPARATIE • S-au prezentat comparativ sol cu traductor magnetostrictiv si piezoceramic. Cele piezoceramice: • usor de realizat, intretinere usoara, randament mai bun • indicat pentru puteri mari si frecvente mari(peste 80 Hz) • Se prefera solutia pretensionarii cu un arc elicoidal in locul surubului de polarizare=> mai putine pierderi de energie • Deoarece in majoritatea cazurilor, calculele sunt complicate, s-au folosit nomograme si grafice

6. ELEMENTE DE CALCUL SI PROIECTARE A TRADUCTORULUI • Impedanta electrica a traductorului magnetostrictiv cilindric ;Randamentul electromecanic al traductorului hem • Curentii electrici la rezonanta : • -curentul de magnetizare Im • -curentul de lucru I • -curentul de pierderi de rezonanta Ip • -curentul de polarizare Ipol • -curentul total necesar la rezonanta It • Reducerea pierderilor prin curenti turbionari

7. TRADUCTORE PIEZOCERAMICE Elem. pasiv Polarizarea mec a tr consta in tensionarea mec a elem activ piezoceramic intre 2 elemente pasive metalice prin intermediul unui disp de stringere pt cresterea puterii acustice Elem activ Elem pasiv Asamblarea elementelor aciv si pasive se realizeaza prin stringere cu un surub special pt realizarea unui contact acustic perfect. Sunt importante:frecventa de rezonanta;puterea acustica;impedanta in apropierea rezonantei;randamentul

8. TRADUCTORUL STUDIAT • Are partea activa formata din 2n elem ceramice, cu electrozi met. intre ele ce servesc si ca disipatori de caldura Se stud. Ec de vibratie a traductorului polarizat mec Elem radiant Surub de polarizare electrozi Plan nodal de vibratie Elemente piezoceramice

9. ELEMENTE DE CALCUL SI PROIECTARE A TRADUCTOARELOR PIEZOCERAMICE COMPUSE • Conditia de rezonanta mecanica • Conditia de rezonanta electromecanica • Puterea acustica emisa la rezonanta • Puterea acustica la frecvente joase • Puterea acustica in apropierea rezonantei • Impedanta electrica z in apropierea rezonantei • Randamentul traductorului electroacustic • Sensibilitatea traductorului in regim de receptie

10. TRADUCTOARE COMPUSE POLARIZATE MECANIC • Ecuatia de vibratie pentru traductorul polarizat mecanic • Traductor polarizat mecanic prin intermediul unui surub de rezistenta mare

11. GENERATORUL DE ULTRASUNETE • universal-se poate conecta cu o diversitate de disp. tehnologice si admit o variatie mare a parametrilor de iesire(putere, frecventa, tensiune) • specializat-pt alimentarea unuia sau mai multor tipuri de sarcini avind parametrii de iesire invariabili • Caracteristici: • electrice: ν de lucreu, P de iesire, η, asigurarea stabilitatii amplitudinii oscilatiilor mecanice • neelectrice:simplitate constructiva, gabarit redus, racire, nivelul zgomotului, fiabilitate, costuri • Pt apl in medicana se folosesc gen cu frecv. 10-80 KHz si puteri 0,04-20 KW • generaotarele :cu tuburi electronice(η =30%); cu semiconductoare(η=65%); rotative

12. GENERATORUL DE ULTRASUNETE • INTERESEAZA: • precizia reglarii frecventei; stabilitatea amplitudinii oscilatiilor mecanice ale traductorului; regimul de lucru -det. de caracteristicile procesului de interventie • IMPORTANT! • Trebuie sa se mentina o valoare maxima a amplitudinii oscilatiilor de lucru a traductorului (a vitezei de oscilatie a particulelor) prin apropierea automata a frecventei generatorului de frecventa de rezonanta a traductorului

13. CONCENTRATOARE DE ENERGIE ULTRASONORA • Concentratoarele= transformatoare acustice .Au rolul: • conduc energia ultrasonora de la traductor la locul unde are loc interventia • concentreaza si focalizeaza energia ultrasonora in focarul interventiei • mareste viteza particulei • prin forma lor, permit o gama f mare de tratamente • confera un randament maxim procedeului de interventiee • concentratorul trebuie acordat cu frecventa traductorului a.i. sistemul oscilant sa lucreze in regim de rezonanta pentru ca viteza particulei la iesire(si intensitatea acustica) sa fie cit mai mare.

14. MODURI DE VARIATIE A SECTIUNII CONCENTRATORULUI: • Conic • Cilindric in trepte • Exponential • Catenoidal • Serie Fourier • Cilindric exponential • Combinatii

15. ELEMENTE DE CALCUL • Se va studia propagarea undelor elastice intr-un concentrator bara cu sectiune variabila • S-au calculat: • viteza particulei • viteza particulei in dreptul sectiunii finale • lungimea concentratorului

16. PARAMETRII PENTRU PROIECTAREA RAPIDA A UNUI INSTRUMENT DE LUCRU • factorul de amplificare N=vit particulei la iesire/vit particulei la intrare pt diferite tipuri de concentratori • lungimea instrumentului de lucru L=nr intreg de jumatati de unda • Profilul instrumentului de lucru • pozitia planurilor nodale-necesara pt fixarea intregului sist oscilant in aparatul chirurgical • frecventa de rezonanta • propagarea undelor in instrumentul de lucru-pe linga vibratiile long apar si vibratii radiale ce consuma o parte din en ultrasonora si care cresc odata cu N(N se limiteaza fctie de tratament)

17. REPREZENTARI GRAFICE • Variatia amplitudinii de-a lungul unor instrumente de lucru • Cilindric in trepte • Exponential • Conic • catenoidal • Corectia asupra lungimii instrumentului de lucru • Influenta corectiei asupra marimii amplitudinii la vitful concentratorului si asupra deplasarii punctului nodal

18. ELEMENTE DE CALCUL SI PROIECTARE A GENERATOARELOR DE ULTRASUNETE • Caracteristicile electrice • Caracteristicile neelectrice • Frecventa sau gama de frecvente • Randamentul generatorului • Regimul de lucru al generatoarelor de ultrasunete • Puterea utila • Puterea totala consumata • Randamentul total