DK141505B - Apparat til ultralydundersøgelse. - Google Patents

Description

(S) (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1/4 15 05 DANMARK <s” lnt c|S B 01 * 29/04 §(21) Anwrøning nr. 1 61 5/75 (22) Indlever« den 15· apr - 1975 (23) Lebedeg 15. apr. 1975 (44) Antegningen fremlagt og fremlæggelsesskrift« offentliggjort den 51· mar. 1 980

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30> Priorit« begær«fra den (71) AKADEMIET FOR BE TEKNISKE VIDENSKABER SVEJSECENTRALEN, Park Alle 545* "2600 Glostrup, DK.

(72) Opfinder: Sven Erik Iversen, Teglgårdsvej 42, 2920 Char lottenlund, DK: Svend Aage Lund,“Egetakken 6, 5460 Birkerød, DK.

(74) Fuldmagtlg und« sagen* behandling;

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Apparat til ultralydundersøgelse.

Opfindelsen angår et apparat til lokalisering af indre inhomogeniteter i i øvrigt homogene emner, som har en i det væsentlige plan eller svagt krummet overflade, ved ultralydundersøgelse efter impuls-ekko-metoden med anvendelse af et ultralydapparat med mindst et vinkellydhoved, som udsender og modtager kortvarige ultralydimpulser i retninger, der danneren på forhånd fastsat, fra 90° forskellig vinkel med emnets overflade, hvilket lydhoved frit kan føres i en todimensional bevægelse hen over emnets overflade og samtidig kan drejes om en vinkelret på overfladens plan stående akse, hvorhos der i fast forbindelse med vin-kellydhovedet er monteret en holder, hvori der er anbragt et indikeringsorgan, som er således bevægeligt i forhold til holderen, at det kan forskydes langs med en ret linje, der er parallel med lydvejens projektion på emnets overflade.

Fra DK fremlæggelsesskrift nr. 138.861 kendes der et apparat af denne art, 2 141505 hvor indikeringsorganet er et optisk indikeringsorgan, der for hver position af vinkellydhovedet automatisk bevæges hele vejen langs holderen og alene på et sted, hvis afstand fra lydhovedets lydudsendelsesåbning står i et givet forhold til løbetiden for en ekkoimpulsfrembringende ultralydimpuls, fortrinsvis lige over reflektionsstedets projektion på emnets overflade, bevirker en optisk registrering. Midlerne til bevægelse af indikeringsorganet og til at sikre, at registreringen sker på det rigtige sted, er komplicerede og medfører en høj pris for det kendte apparat. Hertil kommer, at operatøren, for at kunne udføre en korrekt undersøgelse, normalt må iagttage en afbildning af ekkosignaleme på en oscilloskopskærm samtidigt med, at han bevæger vinkellydhovedet over emnets overflade, hvilket kan være særdeles trættende.

Med opfindelsen tilsigtes tilvejebragt et apparat, der er væsentligt enklere og dermed billigere end det kendte apparat, og som under brugen vil føles væsentlig mindre trættende for operatøren.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at indikeringsorganet gennem en posi-tionstransor, omskiftermidler og styringskredsløb er således forbundet med ultra-lydapparatet og en akustisk signalgiver, at denne signalgiver med omskiftermidlerne i en første stilling frembringer et hørbart lydsignal, hvis intensitet, frekvens og/eller varighed varierer kontinuert med amplituden af den reflekterede ultralydimpuls, og med omskiftemidlerne i en anden stilling frembringer det nævnte lydsignal, når og kun når indikeringsorganet befinder sig i en afstand fra lydhovedets lydundsendelsespunkt, som står i et givet forhold til en reflekteret lydimpuls' samlede frem- og tilbageløbstid i emnet.

Herved opnås det, at operatøren kan koncentrere hele sin opmærksomhed om at betragte selve undersøgelsesstedet uden hele tiden også at skulle følge det skiftende billede på ultralydapparatets oscilloskopskæm. Undersøgelsesarbejdet bliver herved langt mindre trættende og derfor væsentlig sikrere end ved de hidtil kendte apparater med oscilloskop. Da det menneskelige øre endvidere er særdeles følsomt over for selv ganske små variationer i et hørbart lydsignal, specielt variationer i dettes frekvens, kan undersøgelsen samtidig gøres sikrere med hensyn til konstateringen af alle forekommende fejlekkoer og mere præcis end hidtil med hensyn til lokaliseringen af den position, hvor et indre fejlsted giver maksimal refleksion af ultralydimpulseme. Endelig kan en akustisk signalgiver med tilhørende styringskredsløb fremstilles for en relativt lille pris, og da lokaliseringen af fejlstedets projektion udføres manuelt, kan apparatet blive væsentligt enklere og derned billigere end de hidtil kendte apparater af tilsvarende art.

Undersøgelsen udføres på den måde, at operatøren først stiller omskiftermidlerne i en første position, hvor den akustiske gengivelse af ekkosignaleme er uafhængig af positionen af indikeringsorganet. Det akustiske signal giver i 141505 3 sig selv operatøren væsentlige oplysninger om refleksionsstedets karakter. Efter at operatøren har konstateret et refleksionssted, der skal undersøges nærmere, stiller han omskiftermidlerne i den anden position. Herved vil (i langt de fleste tilfælde) det akustiske signal forsvinde. Operatøren bevæger nu indikerings-organet langs holderen, indtil det signal, han netop lyttede til med omskifter-midlerne i den første position, atter optræder. Han kan nu markere refleksionsstedet. Fortrinsvis indrettes apparatet således, at det sted, indikeringsorganet angiver, når det akustiske signal høres med omskiftermidlerne i den anden position, netop er refleksionsstedets projektion på emnets overflade.

Det skal for en ordens skyld bemærkes, at der fra NO fremlæggelsesskrift nr. 133.294 kendes et apparat, hvori der frembringes et akustisk signal, hvis frekvens varierer kontinuert med amplituden af et indgangssignal, der kan være ekkoimpulseme fra et ekkolod. Der er imidlertid ikke her tale om foranstaltninger til nøjagtig konstatering af refleksionsstedets projektion.

En udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at apparatet ud over vinkellydhovedet og den på dette monterede holder med indike-ringsorgan og positionstransor, samt akustisk signalgiver og omskiftermidler, kun består af et sædvanligt sendekredsløb og modtagekredsløb for elektriske impulser til og fra lydhovedet, samt to styringskredsløb til aktivering af den akustiske signalgiver, hvilke fire kredsløb hensigtsmæssigt kan være sammenbygget til en enkelt integreret og fortrinsvis batteridrevet enhed.

Herved er opnået et transportabelt miniature-ultralydapparat i lorameformat, som operatøren let kan bære på sig, og som kan anvendes under stærkt varierende omstændigheder, selv på steder, hvor det kan være vanskeligt at gøre brug af et normalt ultralydapparat. Endvidere vil apparatet være overordentlig meget billigere end de kendte apparater, som kræver anvendelse af et oscilloskop med tilhørende kostbare styringskredsløb.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 skematisk og delvis i perspektiv viser en udførelsesfom for apparatet ifølge opfindelsen og princippet i dets anvendelse ved en ultralydundersøgelse , og fig. 2 skematisk en udføreIsesform for et transportabelt miniature-ultralydapparat i lommeformat med ultralydhoved, holder og indlkeringsorgan set fra siden.

I fig. 1 er vist et emne 1 med en indre inhomogenitet 2, der optræder som et refleksionssted for ultralydimpulser. Disse impulser tilvejebringes ved hjælp af et sædvanligt ultralydapparat 13 med oscilloskop gennem et på emnets plane eller i det væsentlige plane overflade 3 anbragt ultralydhoved 4, der er indrettet til at udsende og modtage impulserne i en retning 5, der danner en fra 90° forskellig vinkel 6 med emnets overflade. De af lydhovedet modtagne 4 141505 ekkosignaler føres tilbage til ultralydapparatet 13 og fremvises på oscilloskopets skærm sammen med den udsendte ultralydimpuls. De elektriske signaler, der svarer til de modtagne ekkoimpulser, tilføres også et elektronisk styringskredsløb 14, der over omskiftermidler 16 styrer en akustisk signalgiver 15 på en sådan måde, at der ved modtagelsen af en reflekteret ultralydimpuls frembringes et hørbart lydsignal, hvis intensitet, frekvens og/eller varighed er afhængig af amplituden, dvs. intensiteten, af den reflekterede ultralydimpuls.

Apparatet anvendes normalt på den måde, at en operatør fører lydhovedet 4 i en todimensional bevægelse hen over emnets overflade 3 og samtidig drejer det i forskellige retninger for at søge efter ekkoer fra eventuelle indre inhomogeniteter· Når der fremkommer et kørbart lydsignal fra signalgiveren 15, skal operatøren derefter nærmere undersøge og lokalisere det fundne fejlsted. Dette sker ved at forskyde og dreje lydhovedet 4, indtil det hørbare lydsignal angiver, at amplituden af de reflekterede ultralydimpulser har nået sin størst mulige værdi, dvs. indtil fejlstedet er nøjagtigt centreret i forhold til den kegleformede lydstråle, som udsendes fra lydhovedet. Ud fra lydsignalets karakter kan operatøren bedømme fejlstedets art og størrelse.

Som akustisk signalgiver vil det ofte være hensigtsmæssigt at anvende en hovedtelefon, som operatøren kan bære under udførelsen af undersøgelsen.

Det anvendte lydsignals afhængighed af amplituden af de reflekterede ultralydimpulser vil efter forholdene kunne indrettes på forskellig måde. Selve lydstyrken kan f.eks. gøres direkte proportional med ekkoamplituden, eller lydsignalet kan opdeles i kortvarige tonesignaler, hvis varighed gøres proportional med ekkoamplituden. Særlig hensigtsmæssigt vil som lydsignal kunne anvendes et tonesignal, hvis frekvens varierer proportionalt med ekkoamplituden, idet det menneskelige øre synes at være særlig følsomt over for selv ganske små variationer i • tonehøjde.

1 fast forbindelse med lydhovedet 4 er der monteret en holder 11, hvori der er anbragt et mod emnets overflade 3 pegende indikerings-organ 7 i form af en viserspids eller et lignende organ, som er således bevægeligt i forhold til holderen 11, at det kan forskydes langs med en ret linje, der er parallel med lydvejen 5's projektion 9 på emnets overflade 3.

Når indikeringsorganet 7 forskydes langs med holderen 11, afføles dets afstand fra lydhovedets lydudsendelsespunkt 10 til enhver tid af en sædvanlig positionstransor 12, f.eks. i form af skyderen på en skydemodstand.

Positionstransoren 12 er gennem et elektronisk styringskredsløb 17 forbundet dels med ultralydapparatet 13, dels over omskiftermidlerne 16 med den akustiske signalgiver 15 på en sådan i øvrigt kendt måde, at der med omskifteren 16 i den nederste stilling frembringes et hørbart lydsignal, hvis in tensitet, frekvens og/eller varighed er afhængig af amplituden af den reflekterede 5 :β.4· ’ U1505 ultralydltnpuls, når og kun når indikeringsorgsnet 7 (befinder sig i en-.Afstand 1 fra lydhovedets lydudsendelsespunkt 10, som står 1 et givet forhofld ti I-en reflekteret lydirapuls' samlede frem- og tilbageløbetid 1 emnet 1« · Løbetiden foren ultralydimpuls er proportional med afstanden fra lydudaen·* delsespunktet 10 til refleksionsstedet 2, og når proportionsIltets faktoren mellem løbetiden og afstanden fra lydudsendelsespunktet' 10 til indikeringaorgan· net 7 på i øvrigt kendt måde afpasses i forhold til vinklen^ 6 og tilnlydba·* s·. stigheden i emnets materiale, kan det hensigtsmæssigt Opnås, at indikeringsorga-net 7, når det indstilles således, at lydsigftalet fra signalgiveren J.5 . indi-·« kerer maksimal amplitude for de reflekterede ttltralydiepulser, netop peger <imød >, det punkt 8, som repræsenterer det søgte refleksions»,teds projektion på emnets overflade 3. " -, ;·. ' ;

Apparatet anvendes normalt på følgende måde. Når' lydhovedet 4 med otaskrf4-’ teren 16 i den øverste stilling ved hjælp af lydsignalet’ Ira den akustiske sig^’ nalgiver 15 er placeret og centreret nøjagtigt i fortiold til refleksiynsatedét' 2, således som nærmere forklaret ovenfor, skifter operatøren omskifteren 16 fra styringskredsløbet 14 til styringskredsløbet 17 og bevæger derefter indiker ingsorganet 7 frem og tilbage langs med holderen 11 og opsøger herved dedf stilling, hvor lydsignalet fra signalgiveren 15 indikerer maksimal ampYitiide for de reflekterede ultralydimpulser. Når dette er opnået, kan operatøren direk- ‘ te på emnets overflade aflæse og opmærke det punkt 8, som repræsenterer det såm^ me refelksionssteds projektion på emnets overflade, uden at han behøver at foretage geometriske beregninger af nogen art.

Det vil ofte være hensigtsmæssigt at anvende samme type lydsignal, først ved centreringen af selve lydhovedet 4 og senere igen ved placeringen af indi-keringsorganet 7 i forhold til lydhovedet, således at operatøren ved den endelige positionsbestemmelse direkte kan genkende det samme lydsignal, som et øjeblik tidligere blev anvendt til centreringen af lydhovedet. Det vil dog også kunne være hensigtsmæssigt at anvende to forskellige typer af lydsignaler for at undgå, at operatøren ved en fejltagelse forveksler de to indstillingsoperationer.

Det vil også kunne være hensigtsmæssigt at anvende apparatet ifølge den foreliggende opfindelse i kombination med et af de apparater til registrering af projektionsbilleder af indre inhomogeniteter, som er angivet i DK fremlæggelsesskrift nr. 138.861 og DK patentansøgning nr. 4896/73, således at der samtidig med den gennem lydsignaler styrede præcisionsindstilling af indikeringsorganet 7 sker en registrering af tilsvarende præcise projektions-billeder af de ved ultralydundersøgelsen fundne Indre inhomogeniteter i emnet.

Det opfundne apparat vil hensigtsmæssigt på i øvrigt kendt måde kunne indrettes således, at der kun frembringes hørbare lydsignaler, når der modtages re-

Claims (2)

1. 6 141505 flekterede ultralydimpulser, hvis amplitude overskrider en på forhånd fastlagt værdi. Herved kan ultralydundersøgelsen af et givet emne koncentreres om alene at efterspore fejlsteder af en sådan størrelse, at de anses for væsentlige i det foreliggende tilfælde. Fig. 2 viser et ultralydapparat efter nærværende opfindelse, der er udformet som miniatureapparat i lommeformat. Foruden ultralydhovedet 4 og den på dette monterede holder 11 med indikeringsorganet 7 og positionstransoren 12, samt den akustiske signalgiver 15 og omskiftermidlerne 16, indeholder appara-tet kun en sender 18 for ultralydimpulser, en modtager 19 for ekkoimpulserne, samt de to elektroniske s tyringskredsløb 14a og 17a til aktivering af den akustiske signalgiver 15. Delene 18, 19, 14a og 17a er hensigtsmæssigt sammenbygget til ét integreret apparat 20, der eventuelt kan være batteridrevet. Appara-tet 20 kan med lethed gøres så lille, at det nemt kan bæres i en lomme, og da apparater kan være uafhængigt af strømforsyning udefra, kan det anvendes til undersøgelse under næsten alle omstændigheder. Apparatet kan desuden fremstilles til en væsentlig lavere pris end de kendte ultralydapparater, der indeholder et oscilloskop med tilhørende kostbare styringskredsløb* Dette er muliggjort ved, at såvel oplysning om de maksimale amplituder for reflekterede ultralydimpulser som oplysning om løbetiden for ultralydimpulserne, som i de kendte apparater fås fra oscilloskopet, her fås direkte ved hjælp af de hørbare lydsignaler fra den akustiske signalgiver 15. Hvis det ønskes, kan apparatet 20 og eventuelt også omskifteren 16 og signalgiveren 15 sammenbygges med ultralydhovedet 4, således at hele undersøgelsesapparaturet består af én enkelt del.
2. 1. Apparat til lokalisering af indre inhomogeniteter (2) i i øvrigt homogene emner, som har en i det væsentlige plan eller svagt krummet overflade, ved ultralydundersøgelse efter impuls-ekko-metoden med anvendelse af et ultralydapparat (13) med mindst ét vinkellydhoved (4), som udsender og modtager kortvarige ultralydimpulser i retninger (5), der danner en på forhånd fastsat, fra 90° forskellig vinkel (6) med emnets overflade (3), hvilket lydhoved (4) frit kan føres i en todimensional bevægelse hen over emnets overflade (3) og samtidig kan drejes om en vinkelret på overfladens plan stående akse, hvorhos der i fast forbindelse med vinkellydhovedet (4) er monteret en holder (11), hvori der er anbragt et indikeringsorgan (7), som er således bevægeligt i forhold til holderen (11), at det kan forskydes langs med en ret linje, der er parallel med lydvejens (5) projektion (9) på emnets overflade (3),kendetegnet ved, at indikeringsorganet (7) gennem en positionstransor (12), omskiftermidler (16) og styringskredsløb (17) er således forbundet med ultralydapparatet (13) og en akustisk