ES2933386B2 - Receptor y sensor ultrasonicos para la medicion de la anisotropia de una muestra mediante ondas de torsion, metodo y usos del mismo - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

RECEPTOR Y SENSOR ULTRASÓNICOS PARA LA MEDICIÓN DE LA ANISOTROPÍA DE UNA MUESTRA MEDIANTE ONDAS DE TORSIÓN, MÉTODO Y USOS DEL MISMO

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con el campo de la elastografía, y más concretamente, la elastografía ultrasónica y el desarrollo de dispositivos de emisión y recepción de ultrasonidos basados en ondas de torsión para la medición de propiedades elásticas.

Su campo de aplicación es el del análisis no destructivo de materiales y, preferentemente, el uso de ondas ultrasónicas para cuantificar la elasticidad y anisotropía de dichos materiales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las ondas de torsión son una distribución de ondas transversales que se propagan a lo largo de un eje (dirección de propagación) en las que se produce un movimiento de partículas a lo largo de una circunferencia centrada en dicho eje. Por eso, la amplitud del movimiento de las partículas en el plano de generación es proporcional a la distancia al eje dentro del diámetro del transductor. Este tipo de ondas se propagan en medios sólidos y semisólidos, de modo que analizando las variaciones de la velocidad del sonido en dichos medios se puede obtener información estructural del medio atravesado.

Un transductor es un dispositivo adaptado para transformar un tipo de energía en otro tipo de energía diferente. Entre ellos se encuentran los transductores electromecánicos, que convierten la energía eléctrica en energía mecánica en forma de desplazamientos acoplados elásticamente con tensiones, de forma bidireccional.

Particularizando a los transductores ultrasónicos (US), estos emiten y reciben ondas ultrasónicas, las cuales no presentan efectos ionizantes. Analizando las ondas recibidas una vez propagadas por un espécimen de interés, se puede obtener información de cambios de consistencia o microestructura en dicho espécimen. Si el espécimen se trata de un material cuasi-compresible (por ejemplo, un tejido blando), entonces el módulo de compresibilidad (relacionado con la propagación de las ondas longitudinales) y el módulo de cizalla son diferentes. Este hecho conlleva que la velocidad de propagación de las ondas de torsión (ondas S) en el espécimen es diferente de las ondas longitudinales (ondas P). No obstante, las ondas P predominan y enmascaran a las ondas S (las que proporcionan información acerca del módulo de cizalla).

En tejidos blandos, es el módulo de cizalla el que varía de manera significativa en función de modificaciones de la microestructura de dicho tejido. Por ello, se requieren transductores basados en ondas de torsión capaces de proporcionar una alta sensibilidad a la detección de ondas S. Una vez obtenidas las ondas S, se puede aplicar el problema inverso basado en modelos para caracterizar las propiedades mecánicas del material, como se divulga por ejemplo en la referencia N. Bochud y G. Rus ["Probabilistic inverse problem to characterize tissue-equivalent material mechanical properties”. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, 59(7), 1443-1456, 2012].

No obstante, los actuales dispositivos comerciales basados en elastografía no son capaces de medir la anisotropía de los tejidos directamente. La utilización de transductores lineales o curvos implica insonificar el medio bajo estudio para obtener una imagen que es una proyección de la superficie del transductor. Para conseguir una primera aproximación sobre la anisotropía del tejido, es necesario, al menos, hacer un barrido de 180°, recogiendo medidas mientras que el transductor rota sobre su propio eje. Se ha propuesto utilizar máquinas rotatorias con una alta precisión de desplazamiento angular donde se fija el transductor, alzándose como una metodología eficiente en ámbitos in vitro o ex vivo, donde la muestra de estudio se puede disponer a placer. Se han obtenido resultados experimentales muy prometedores, además de poder generarse un mapa bidimensional con propiedades elásticas, tal y como se anticipa en Nguyen et al. [Nguyen, T. D., Jones, R. E., & Boyce, B. L. (2008). "A nonlinear anisotropic viscoelastic model for the tensile behavior of the corneal stroma. Journal of biomechanical engineering”, 130(4)]. Sin embargo, es muy complicado adaptar esta configuración a situaciones in vivo dadas las complejas formas que posee la anatomía humana y animal, lo que supone una limitación importante de esta tecnología.

En el estado de la técnica son conocidos dispositivos emisores de ondas ultrasónicas de torsión. Por ejemplo, la patente ES2602508 anticipa un transductor que comprende un actuador electromecánico estimulado por un generador de señales que le permite generar ondas de torsión con una mayor amplitud. Este sensor es adecuado para órganos pequeños con simetría cilíndrica (por ejemplo, el cérvix uterino), donde las ondas de torsión requieren aportar una baja cantidad de energía y son seguros a nivel médico en condiciones in-vivo.

No obstante, el transductor o sensor divulgado en ES2602508 no es adecuado para la medición de anisotropía porque en él todos los piezoeléctricos están conectados entre sí; sino que únicamente sirve para la medición de la rigidez. En este documento, el receptor es un anillo sin sectorizar, que mide el promedio de dicha rigidez para múltiples orientaciones; no permitiendo discriminar una determinada dirección. Dicho transductor ha sido aplicado con éxito en Masso et al. ["In Vivo Measurement of Cervical Elasticity on Pregnant Women by Torsional Wave Technique: A Preliminary Study”. Sensors, 19(15), 3249, 2019] para determinar la rigidez del cérvix durante el embarazo (es un estudio in-vivo), anticipando modificaciones del comportamiento elástico del mismo. No obstante, el estudio de la anisotropía del tejido no ha sido abordado en dicho documento.

Por otro lado, en lo referente al estudio de la anisotropía, la mayoría de los resultados en la literatura se han basado en pruebas experimentales provenientes de ensayos de tracción en secciones histológicas que siguen la dirección de las fibras. No obstante, este enfoque es de carácter destructivo, lo que es una limitación que impide su utilización para realizar ensayos en vivo.

La microarquitectura estructural de los tejidos blandos está atrayendo recientemente la atención entre la comunidad de ingenieros biomecánicos y es de creciente interés para el diagnóstico clínico en un amplio espectro de especialidades y patologías, tal y como se divulga en Rus et al. ["Why Are Viscosity and Nonlinearity Bound to Make an Impact in Clinical Elastographic Diagnosis?”. Sensors, 20(8), 2379, 2020].

Por tanto, es necesario el desarrollo de nuevas técnicas que permitan la cuantificación de la elasticidad y la anisotropía de una muestra en condiciones in vivo y de manera no invasiva, a través de ondas de torsión. Además, es necesario que la medición corresponda a la contribución de las ondas de cizalla (también conocidas como ondas S), mitigando la contribución de las ondas compresionales, para obtener una medida fiable de anisotropía.

Las propiedades elásticas y la anisotropía dan lugar a una nueva clase de biomarcadores. Estos biomarcadores, que son medidas directas de las propiedades mecánicas de los tejidos, están íntimamente relacionados con la microarquitectura estructural de los tejidos blandos y, por tanto, son ideales para aplicaciones de diagnóstico.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN

Como se ha mencionado en la sección de antecedentes, actualmente no se dispone de dispositivos sensores capaces de medir la anisotropía de un espécimen de tejido biológico blando (por ejemplo, piel). Dicho estudio suele emplear estudios de tracción basados en secciones histológicas del espécimen en la dirección preferente de las fibras de dicho espécimen.

Otro problema técnico presente en el campo es la complejidad de la caracterización de la anisotropía en un tejido biológico plano, ya que la estimación de la velocidad de las ondas de cizalla sólo puede obtenerse en la elastografía ultrasónica mediante una dirección en cada medición que se toma. Esto es una limitación importante, ya que para que se requiere poder disponer la muestra libremente en varias orientaciones para medir múltiples direcciones, y esto no es siempre posible en una muestra (particularmente, este enfoque no es viable en condiciones in vivo). Por tanto, esto restringe los órganos y tejidos en los que la elastografía ultrasónica convencional puede ser aplicada, ya que se requiere que estos tengan cierta isotropía para la propagación de ondas transversales. Además, es necesario realizar múltiples mediciones para poder hacer una caracterización completa de la anisotropía.

En este contexto, la presente invención describe un dispositivo emisor y receptor de ondas de torsión, que soluciona los problemas técnicos mencionados y que está adaptado para proporcionar una medición de anisotropía segura y depositando una cantidad mínima de energía en el espécimen, lo que lo convierte en una técnica adecuada incluso en condiciones in vivo. Concretamente, este dispositivo (sensor) permite cuantificar, de forma no invasiva, parámetros mecánicos, entre ellos el módulo de cizalla, en al menos tres direcciones del espécimen, lo que permite caracterizar de forma completa su anisotropía.

Así, en un primer aspecto inventivo, la invención se refiere a un receptor ultrasónico adaptado para la recepción de ondas de torsión procedentes de un espécimen, para la caracterización de los parámetros mecánicos (propiedades elásticas, rigidez, etc.) y anisotropía de dicho espécimen. Dicho receptor comprende:

- Un anillo receptor formado por una pluralidad de sectores de anillo, cada uno de los cuales comprende una cara en contacto con el espécimen adaptada para recibir ondas de torsión procedentes de dicho espécimen, en el que los mencionados sectores de anillo están separados entre sí y están dispuestos en torno a un eje de rotación del receptor a lo largo de una circunferencia (360°). Es decir, la línea imaginaria que pasa por el contorno de todos los sectores del anillo define una circunferencia completa, si bien existen huecos entre los sectores.

- Una pluralidad de elementos transductores (preferiblemente piezoeléctricos o capacitivos, pero podrían ser de otro tipo), cada uno de ellos conectado acústicamente a uno de los sectores de anillo.

- Medios de soporte que soportan el anillo receptor.

La sectorización del anillo permite discriminar la orientación de cada medida ultrasónica obtenida, y consecuentemente, permite analizar la anisotropía de los parámetros mecánicos de la misma.

En ciertas realizaciones, se emplean transductores ultrasónicos capacitivos micromecanizados (en inglés abreviados como CMUT, "Capacitive micromachined ultrasonic transducer”). Los transductores deben ser capaces de convertir las ondas de torsión eficazmente en señales eléctricas detectables.

En realizaciones ventajosas alternativas del receptor, los elementos transductores son piezoeléctricos y cada uno comprende adicionalmente una o más conexiones aptas para recibir señales eléctricas y para su conexión a un instrumento de medida. De esta manera, las ondas de torsión recibidas a través del espécimen son convertidas en señales eléctricas por los elementos transductores piezoeléctricos, y dichas señales eléctricas son detectadas en las conexiones (que actúan como puntos de medición o canales de salida) del receptor a un instrumento de medida (por ejemplo, dicho instrumento puede consistir en un convertidor analógico-digital (ND) para adquirir dichas señales o un osciloscopio para visualizar en uno de sus canales la señal ultrasónica una vez ha sido distorsionada por el espécimen). Las conexiones del receptor y el instrumento de medida pueden realizarse de manera directa o previa amplificación de la señal eléctrica recibida en las conexiones con un amplificador.

En realizaciones preferentes del receptor ultrasónico, los medios de soporte comprenden una base. En ciertas realizaciones, la base es de geometría anular y comprende un anillo completo (una única pieza, sin sectores) fabricado de material no conductor eléctricamente. Aún más preferiblemente, dicha base tendrá las mismas dimensiones que el anillo receptor. Además, al menos, la cara de los sectores de anillo en contacto con el espécimen es de material biocompatible. Esto facilita su uso para mediciones in vivo. Sobre la base anular sobre la cual se distribuyen los elementos transductores piezoeléctricos están dispuestos siguiendo su contorno, dispuestos entre dicha base y el anillo receptor. En estas realizaciones, la base comprende una pluralidad de ranuras para el guiado de las conexiones de dicho receptor.

Un segundo objeto de la invención se refiere a un sensor ultrasónico, apto para la emisión y recepción de ondas de torsión a través de un espécimen. Dicho sensor comprende al menos:

- Un receptor ultrasónico según lo descrito anteriormente.

- Medios de generación de una o varias señales eléctricas de excitación.

- Un emisor ultrasónico, unido al receptor, que comprende un actuador electromecánico conectado a los medios de generación de señal de excitación, donde dicho actuador está adaptado para inducir la rotación de los sectores de anillo del receptor en torno a un eje de rotación del actuador electromecánico del emisor al recibir una o varias señales eléctricas de excitación. Adicionalmente, el emisor (3) comprende una cara adaptada para ser dispuesta en contacto con el espécimen, sobre su superficie, preferiblemente sobre el mismo plano que se dispongan una o más caras del anillo receptor.

- Medios de adquisición y almacenamiento de las señales recibidas en las conexiones del receptor y del emisor de manera independiente.

Los medios de generación de señal (señal de excitación) pueden comprender medios hardware/software para acondicionar la señal de excitación (amplificarla, filtrarla, etc.).

En realizaciones preferentes del sensor, el eje de rotación del receptor y el eje de rotación del actuador electromecánico del emisor coinciden sustancialmente entre sí y con el eje del sensor.

En algunas realizaciones ventajosas de la invención, el sensor ultrasónico que comprende adicionalmente una carcasa que aloja el emisor y el receptor, manteniendo sustancialmente el alineamiento entre sus ejes de rotación; donde dicha carcasa comprende adicionalmente de ranuras para el guiado de conexiones del emisor.

Adicionalmente, otras realizaciones preferidas del sensor ultrasónico comprenden adicionalmente:

- una o más piezas de sujeción del emisor, fabricadas de material no conductor y que delimitan un espacio de alojamiento donde se inserta el emisor y una pluralidad de ranuras para el guiado de unas conexiones del emisor; y

- opcionalmente, medios de alineamiento adaptados para posicionar la una o más piezas de sujeción para alinear los ejes de rotación del emisor y del receptor.

En algunas realizaciones ventajosas, el sensor ultrasónico comprende además unos atenuadores dispuestos entre la carcasa y el emisor, y entre la carcasa y el receptor, estando dichos atenuadores adaptados para disipar la onda mecánica que se propaga por la carcasa.

En otras realizaciones ventajosas del sensor de la invención los medios de soporte comprenden una pluralidad de plataformas de apoyo para los elementos transductores piezoeléctricos, emergiendo de cada una de dichas plataformas al menos dos pilares de sujeción lateral; y donde adicionalmente cada pilar comprende una pluralidad de ranuras para el guiado de las conexiones del receptor.

En realizaciones preferidas, el sensor ultrasónico está caracterizado porque los electrodos de cada elemento transductor piezoeléctrico poseen conexiones independientes entre sí, aptas para ser medidas por un instrumento de medida (por ejemplo, un osciloscopio) y están conectados a la cara interna del anillo receptor con resina conductora de plata. Ventajosamente, esto permite cuantificar el parámetro mecánico en varias orientaciones del espécimen simultáneamente y de manera independiente, ya que cada elemento transductor piezoeléctrico sólo está conectado a sus propias conexiones, pudiendo derivarse así la anisotropía que exhibe dicho parámetro mecánico.

En ciertas realizaciones preferentes de la invención, el sensor ultrasónico comprende adicionalmente una jaula de Faraday recubriendo el actuador electromecánico del emisor y aislando las conexiones del emisor y receptor entre sí, para eliminar el ruido eléctrico de la resonancia de emisor y receptor. Ventajosamente, las conexiones del emisor y receptor están separadas y aisladas entre sí para evitar el ruido eléctrico. Esto es consecuencia del uso de la pieza(s) de sujeción, que separa(n) la carcasa y el emisor ultrasónico, al mismo tiempo que proporcionan rigidez y estabilidad al conjunto del sensor.

En ciertas realizaciones preferentes, el sensor comprende dos sectores de anillo y dos elementos transductores piezoeléctricos orientados respectivamente respecto al eje del sensor a 0° y 90°. Opcionalmente, el sensor puede comprender un tercer sector de anillo y un tercer elemento transductor piezoeléctrico orientados respecto al eje del sensor a 45° o 225°.

Por otro lado, para una correcta medición, es necesario tener un control del volumen insonificado con las ondas de torsión. Ventajosamente, el sensor descrito con anterioridad permite una profundidad de penetración en el espécimen de entre 1-2 cm como mínimo, lo cual ha sido validado mediante de la onda con ecografía ultrarrápida. No obstante, este sensor permite emplear 1000 veces menos energía que dicha ecografía, y no tiene efecto térmico detectable con precisión 0.1 grados. Por tanto, permite un mejor control de la energía depositada en el espécimen, lo que es ventajoso en caso de muestras in-vivo.

Un tercer objeto de la invención es un procedimiento de medición de señales ultrasónicas de torsión en un espécimen, con el fin de derivar a partir de ellas parámetros mecánicos de elasticidad y anisotropía de dicho espécimen. El procedimiento está caracterizado por que comprende la realización de los siguientes pasos empleando el sensor descrito anteriormente:

a) Poner en contacto al menos una cara de los sectores de anillo del receptor y una cara del emisor con una superficie del espécimen y conectar las conexiones del receptor a un instrumento de medida.

b) Polarizar los elementos transductores piezoeléctricos en la dirección perpendicular al eje de rotación del sensor de los anillos, en la dirección tangencial al anillo definido por la base.

c) Emitir una señal eléctrica de excitación que hace rotar el sensor, para inducir una onda de torsión que atraviesa el espécimen.

d) Recibir, en cada uno de los elementos transductores piezoeléctricos del sensor, una o más señales eléctricas distorsionadas tras haber atravesado el espécimen.

e) Previamente a la adquisición, opcionalmente, se puede preamplificar la señal de cada uno de los elementos transductores piezoeléctricos mediante un preamplificador. f) Adquirir y almacenar, mediante un instrumento de medida conectado al sensor, la señal de excitación y de las una o más señales distorsionadas.

g) Opcionalmente, repetir los pasos a)-f) una pluralidad de iteraciones para refinar la medición (para disponer de varias medidas y promediar, para mejorar la fiabilidad de la medición).

De esta manera, obtenemos una pluralidad de señales distorsionadas para cada uno de los canales (elementos transductores piezoeléctricos) del sensor, las cuales obtienen información dependiente de la orientación de la microestructura del espécimen.

Una vez se obtienen las medidas con el procedimiento anterior, dichas señales deben ser postprocesadas. Por ejemplo, dicho postprocesado comprende la identificación de las señales medidas con modelos mecánicos y utilizar el formalismo del problema inverso, u otras técnicas conocidas en la práctica, para caracterizar parámetros mecánicos (elasticidad, rigidez, etc.).

El presente sensor permite discriminar dichos parámetros por orientación, de manera que se puede obtener medidas de anisotropía a partir de los parámetros derivados de los modelos.

En una realización preferente del procedimiento anterior, la señal eléctrica empleada como excitación es una señal oscilatoria, más preferentemente una señal sinusoidal y aún más preferentemente, una señal senoidal. En realizaciones aún más preferentes, la señal de excitación, generada por los medios de generación de señal de excitación, es sinusoidal y de frecuencia entre 100 Hz y 10 KHz, con amplitud en el rango 1x 105 a 1x 102 radianes, en un tren de entre 1 y 10 pulsos; y donde opcionalmente dicha señal puede repetirse para promediar la medición, empleando un periodo de repetición entre 1 y 50 ms.

Un cuarto objeto de la invención es el uso preferente del receptor y/o del sensor descrito con anterioridad para la medición de parámetros mecánicos, como ciertas propiedades elásticas (módulo de cizalla, etc.) y/o anisotropía de estructuras biológicas anisótropas. Más preferentemente, se utiliza para el estudio de la anisotropía de la piel u otros tejidos blandos. Mediante las señales ultrasónicas medidas con el sensor se pueden hacer identificaciones con modelos mecánicos y obtener parámetros mecánicos. Posteriormente, dado que el sensor permite distinguir las mediciones por orientaciones, es posible derivar una medida de anisotropía de los parámetros mecánicos obtenidos.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción de la invención, se aporta un conjunto de figuras que forman parte integral de la descripción e ilustran varias implementaciones preferentes de la invención. No obstante, las mismas no deben entenderse como restrictivas del alcance de la invención, sino únicamente como distintos ejemplos de cómo ésta puede llevarse a cabo.

La Figura 1 muestra una vista lateral del receptor del sensor de la invención.

La Figura 2 muestra una vista cenital del receptor del sensor de la invención, que comprende tres sectores de anillo.

La Figura 3 representa el emisor y las piezas de sujeción de éste, incluidos en el sensor de la invención.

La Figura 4 corresponde al ensamblaje del receptor de las Figuras 1 y 2, y el emisor y las piezas de sujeción del emisor recogidas en la Figura 3.

Referencias numéricas utilizadas en los dibujos:

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Se expone, a continuación, una descripción detallada de la invención referida a diferentes realizaciones preferentes de la misma, basadas en las Figuras 1-4 del presente documento.

Definiciones

- Espécimen o muestra se refiere al material, preferiblemente un tejido blando, a través del cual se propagan las ondas emitidas por el sensor para analizar su microestructura (parámetros elásticos, anisotropía, etc.).

- Generador de señal de excitación se entiende como un dispositivo capaz de generar ondas o señales eléctricas, siendo dicha señal eléctrica una magnitud eléctrica que varía en el tiempo (no necesariamente de forma periódica) y que pueden adoptar diversas formas de onda (sinusoidales, triangulares, diente de sierra, etc.). Un ejemplo de generador podría ser un osciloscopio.

- Material biocompatible es aquel que no degrada el espécimen biológico medido. En particular, los materiales biocompatibles empleados en esta invención deben ser preferentemente esterilizables y ser compatibles con el contacto (breve o prolongado) directo con la piel. Un ejemplo de este material es el ácido poliláctico (PLA).

- Cara de contacto se refiere a la parte o superficie del sensor situada en la parte distal o anterior del mismo (en particular, la parte superior del anillo receptor) que entra en contacto con el espécimen en el cual se aplica la onda. Preferentemente, la superficie de dicho elemento de contacto será sustancialmente plana para permitir una transmisión adecuada (sin excesiva atenuación) de la onda.

- Los términos "cara superior” y/o "cara inferior” del anillo del sensor hacen referencia a su orientación tal y como se reflejan en las Figuras que acompañan la descripción. De la misma manera, se entiende por "cara interior” del anillo aquella que queda más cercana al eje del sensor.

- El término "material conductor” o "material no conductor” hace referencia a la conductividad eléctrica de los mismos.

- El término "material acústicamente conductor” permitiendo la transmisión de las ondas ultrasónicas eficazmente. En el ámbito de esta invención, se consideran algunos ejemplos de este tipo de materiales algunos fotopolímeros como PolyJet biocompatible MED610, resina de estereolitografía (SLA) o resina de sinterización selectiva por láser (SLS), entre otros con propiedades acústicas similares (impedancia acústica, atenuación, etc.).

- La conexión acústica entre dos materiales se entenderá como aquella que permite la propagación de ondas mecánicas, preferentemente ultrasónicas, entre ambos.

- El término "anillo receptor” hace referencia a un anillo tridimensional que comprende receptores de ondas ultrasónicas. Dicho anillo no está completo, sino que es un anillo sectorizado que exhibe huecos (ranuras) y al que por tanto le faltan una pluralidad de secciones a lo largo de su contorno. Los sectores del anillo no están necesariamente equiespaciados ni tienen obligatoriamente las mismas dimensiones geométricas. - La amplitud de las señales medidas con el sensor la definimos en radianes, ya que la señal de salida que se mide en los elementos transductores (por ejemplo, piezoeléctricos) es una señal eléctrica (por ejemplo, medida como una tensión en unidades de voltios). No obstante, dicha señal es consecuencia de un desplazamiento mecánico que, para el caso particular de las ondas de torsión, es un giro, por lo que se puede medir en radianes como el desplazamiento angular inducido por dicho giro. Por ello, en el ámbito de la presente invención se define la amplitud de la señal como un ángulo.

- En el contexto de la presente invención, se entenderá el concepto de "ultrasonido” en sentido amplio, siendo equivalente a onda mecánica de cualquier naturaleza, incluyendo tanto las ondas primarias P (puramente acústicas) como las ondas secundarias S. Además, “ultrasonido” abarcará ondas mecánicas sin restringirse al espectro de frecuencias estándar (mayores de 20 KHz), sino que podrá generalizarse a otro rango de frecuencias, incluidas aquellas que son audibles.

- En el ámbito de la invención, se entenderá asimismo la expresión “sustancialmente” como idéntica, o comprendida en un margen de variación de ±5%.

El dispositivo objeto de la invención (en adelante “sensor”) es un sensor basado en una tecnología que genera y detecta ondas de torsión en el tejido. Este sensor puede generar y medir en el tejido de la piel y es capaz de interrogar con precisión la funcionalidad mecánica del envejecimiento de la piel propagándose sin algunas limitaciones de la elastografía comercial en órganos pequeños. Ventajosamente, este sensor evita la medición de componentes de ondas compresionales espurias que enmascaran ondas de cizalla en tejidos blandos y mejorar los modelos de propagación de ondas de corte actuales.

El sensor está adaptado para emitir ondas de cizallamiento o torsión (ignorando la contribución de ondas longitudinales espurias) para convertirlas en señales eléctricas. Además, dicho sensor también está adaptado para recibir las ondas de torsión tras atravesar un espécimen. De esta manera, el sensor puede cuantificar parámetros elásticos, por ejemplo, el módulo de cizallamiento del espécimen (preferiblemente una estructura externa anisótropa, como la piel), en al menos tres direcciones diferentes.

Concretamente, el sensor objeto de esta invención comprende tres elementos principales: un receptor (1), una carcasa (2) que aloja al receptor (1); y un emisor (3) unido a una o más piezas (3’) de sujeción de dicho emisor (3), los cuales también quedan alojados en la carcasa (2).

A continuación, se describen con más detalle cada uno de estos elementos, así como distintas realizaciones particulares de los mismos.

Receptor (1) del sensor

El receptor del sensor (Figura 1) exhibe una geometría anular (por ejemplo, circular) con dos partes diferenciadas: una parte superior formada por una pluralidad de sectores (4) de anillo; y una parte inferior o base (5), preferiblemente también con geometría anular pero diseñado como un anillo completo (una pieza única, sin sectores). La base (5) debe ser hueca para poder insertar en su interior el emisor (3). Al menos una superficie de cada uno de los sectores (4) de anillo (sus caras superiores) están en contacto con la muestra a medir (tejido) durante la medida.

En una realización particular, la base (5) anular y los sectores (4) de anillo están fabricados con fotopolímeros con, al menos, las siguientes características:

- Velocidad de ondas S compatible con tejidos blandos y que respete los límites de seguridad de energía aplicada a los mismos para evitar daños. A este respecto cabe remitirse al estándar de seguridad recomendado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), donde se indican rangos admitidos en ultrasonidos (aproximadamente 720 mW/cm2, índice mecánico que no exceda 1.9 para la potencia acústica, índice térmico por debajo de 1°C).

- Impedancia acústica compatible con tejidos blandos.

- Atenuación acústica limitada.

- Que pueda ser esterilizado.

- Que presente biocompatibilidad por contacto con piel (bastaría con ello ya que no hace falta ingesta para la aplicación de medición de elasticidad en piel).

Ejemplos de fotopolímeros que pueden emplearse son PolyJet biocompatible MED610, resina de estereolitografía o SLA, resina de sinterización selectiva por láser o SLS.

El sensor también comprende una pluralidad de elementos (6) transductores que están dispuestos alrededor del eje del receptor (1) a lo largo de la circunferencia definida por la base (5) anular, con una polarización tangencial (8) a la circunferencia definida por la base (5). Los elementos (6) transductores se encuentran unidos tanto a la base (5) como a los sectores (4) de anillo. Asimismo, el receptor (1) comprende las plataformas (9) de apoyo de los elementos (6) transductores y los pilares (10) de sujeción lateral y unas ranuras (11) de guiado de las conexiones del receptor.

En una realización preferente los elementos transductores (6) son de tipo piezoeléctrico, si bien estos transductores pueden ser de tipo capacitivo u otros tipos que permitan la conversión eficaz de las ondas de torsión en una señal eléctrica.

En una configuración particular (Figura 2, vista superior del receptor), el eje (7) del sensor representa tanto el eje de rotación del emisor como el del receptor (es decir, tanto de la base (5) anular como del anillo que comprende la pluralidad de sectores (4) de anillo. De esta manera, en esta disposición particular del sensor, ambos ejes de rotación coinciden y definen el eje (7) del sensor.

Las caras superiores de los sectores (4) de anillo son los elementos de contacto que transmitirán una rotación oscilatoria (onda de torsión) al espécimen. Posteriormente, mediante una pluralidad de elementos (6) transductores piezoeléctricos independientes (preferiblemente tres, uno por eje que se quiera medir) fabricados preferentemente con cerámica de titanato zirconato de plomo (abreviado PZT de aquí en adelante), se recogerá la señal proveniente de cada una de las direcciones medidas una vez atraviesa el espécimen.

En una realización particular, los elementos (6) transductores están fabricados de NCE51, un material piezoeléctrico de Noliac que presenta buenas propiedades acústicas para aplicaciones que requieren un alto factor de acoplo y alta sensibilidad de carga.

En otra realización particular, se dispone el mismo número de plataformas (9) que de elementos (6) transductores.

Emisor (3) del sensor

El emisor (3) de la invención (Figura 3) es un dispositivo emisor de ondas ultrasónicas de torsión que comprende, preferentemente, un generador de señales eléctricas de excitación, unido a un actuador electromecánico que a su vez está unido a las caras superiores de los sectores (4) de anillo que actúan como elemento de contacto con el espécimen. Cuando el actuador electromecánico recibe señales eléctricas, induce un movimiento de rotación en los sectores (4) de anillo y éstos, al entrar en contacto con la muestra, induce una onda de torsión que atraviesa el espécimen.

Adicionalmente, el transductor comprende una o varias piezas (3’) que permiten sujetra el emisor (3). Las piezas (3’) de sujeción están adaptadas para alojar al emisor, de forma que quede alineado con el eje (7) del sensor y dispuesto sustancialmente centrado respecto al centro la base (5) anular. Ventajosamente, esta alineación mitiga los errores de medida ya que el ruido en la medición obtenida con el transductor es proporcional al error asociado al desalineamiento entre el eje de la base (5) anular y el eje del elemento (3’) de sujeción del emisor (3). La Figura 3 también ilustra el espacio (12) de alojamiento, delimitado por los elementos (3’) de sujeción, donde se introduce ajustadamente el emisor (3) ultrasónico, así como las ranuras (13) de guiado de las conexiones del emisor (3). Al menos una superficie de dicho emisor debe tener acceso a una superficie de la muestra a medir.

En una realización preferente, el anillo completo que constituye la base (5) y los sectores (4) de anillo tienen el mismo espesor.

Carcasa (2) del sensor

La Figura 4 muestra el ensamblaje del sensor completo, incluyendo tanto el receptor (1) de las Figuras 1 y 2 como el emisor (3) de la Figura 3.

La carcasa (2) comprende en un elemento, sensiblemente cilíndrico, que aloja en su interior tanto el emisor (3), como el receptor (1) y el elemento (3’) de sujeción del dispositivo emisor, y que comprende unos atenuadores (14), fabricados en material elástico (por ejemplo, se puede emplear un material elastómero), situados en su parte interior. De esta forma, se separan tanto el emisor (3) como el receptor (1) de la

Ese elemento cilíndrico está fabricado en un material con las siguientes características:

- Velocidad de ondas S compatible con tejidos blandos y que respete los límites de seguridad de energía aplicada a los mismos para evitar daños.

- Impedancia acústica compatible con tejidos blandos.

- Atenuación acústica limitada.

- Que pueda ser esterilizado.

- Que presente biocompatibilidad por contacto con piel.

con la diferencia de que su impedancia acústica debe ser sustancialmente diferente de la impedancia del material de la base (5) anular

Así, de forma preferente el material empleado para dicho elemento cilíndrico, o para la propia carcasa, es ácido poliláctico (referido como PLA de aquí en adelante).

La carcasa (2) evita el enmascarado de las ondas S debido a las ondas P.

Preferentemente, la carcasa (2) se fabrica mediante impresión 3D para que las medidas sean adecuadas para alojar el resto de los elementos del dispositivo de forma ajustada, manteniendo la alineación y centrado entre emisor y receptor.

Otras características del sensor

En otra realización particular, el sensor comprende adicionalmente una lámina de aluminio dispuesta formando un recubrimiento del actuador electromecánico y de sus elementos conductores para separar las conexiones del emisor (3) y receptor (1).

De forma preferente, la unión del actuador electromecánico (que induce la torsión en el espécimen) y su recubrimiento de aluminio se realiza con resina de plata conductora. De este modo, se realza aún más el efecto aislante de la jaula de Faraday y minimiza el posible ruido que pudiera originarse si dicha jaula de aluminio se perforara accidentalmente.

EJEMPLO DE REALIZACIÓN

A continuación se describe, de forma no limitante, la realización del sensor objeto de la invención.

- El receptor (1) consiste en un anillo sectorizado que comprende:

a) Una base (5) anular (anillo completo) fabricado en PolyJet biocompatible MED610, un fotopolímero biocompatible, y con dimensiones: 9 mm de diámetro interior y 13 mm de diámetro exterior. Posee una serie de ranuras (11) alrededor de las plataformas (9) de apoyo situadas entre pilares (10) que guiarán las conexiones (cableado) de dicho receptor.

b) Al menos tres sectores (4) de anillo fabricados en el mismo material plástico y con las mismas dimensiones que la base (5) anular y dispuestos sobre dicho anillo, tal y como se observa en la Figura 2. Cada uno de los sectores (4) de anillo se disponen de manera sustancialmente paralela a cada una de las plataformas (9) de apoyo, ayudándose de los pilares (10), a los cuales quedan adheridos solidariamente.

c) Un recubrimiento conductor (¿material?) dispuesto en las plataformas (9) unidas a cada sector (4) de anillo del receptor (1) y en la cara interior de cada sector (4) de anillo, funcionando dicho recubrimiento como conexiones o electrodos. Cada electrodo comprende además una conexión cableada que será guiada hacia un osciloscopio u otro instrumento de medida a través de las ranuras (11) de guiado de conexiones. Debido a que la señal que se obtiene es típicamente del orden de microvoltios, es conveniente preamplificarla primero.

d) Tres elementos (6) transductores (se disponen tantos piezoeléctricos como sectores) fabricados de cerámica piezoeléctrica PZT-4 (podría emplearse también PZT-5), con dimensiones 1.5 x 1.5 x 2.5 mm, cada uno de ellos fijado a uno de los sectores (4) de anillo. Dichos elementos (6) transductores están polarizados en la dirección circunferencial, en paralelo a los anillos, mientras que los electrodos están ubicados en la unión entre los elementos (6) transductores y la cara interior de cada uno de los sectores (4) de anillo. Para que el movimiento sea de torsión es imprescindible tanto la polarización como que la orientación de la dirección de polarización según la circunferencia definida por los anillos. La unión de los elementos (6) transductores y del cableado a los electrodos se realiza con resina de plata conductora.

- Un emisor (3) ultrasónico unido solidariamente a un elemento (3’) de sujeción. El emisor (3) ultrasónico empleado en este caso es de tipo electromecánico. El emisor queda alojado en el espacio (12) de alojamiento y dispone de una superficie de contacto en la que puede acceder al espécimen. El elemento (3’) de sujeción está adaptado para alojar ajustadamente al emisor ultrasónico, según la geometría y dimensiones del mismo. El elemento (3’) de sujeción se acopla a los atenuadores (14), preferentemente una o varias capas de elastómeros para amortiguar el cross-talk o ruido mecánico. De esta manera, tanto el emisor como el receptor (1) están alineados respecto al eje (7) del sensor, quedando dicho eje definido por la dirección perpendicular al círculo delimitado por la base (5) anular y que contiene su centro. Así, el elemento (3’) de sujeción del dispositivo emisor aporta estabilidad estructural al conjunto del sensor y comprende varias ranuras (13) para guiar los cables provenientes de dicho emisor.

En este modo de realización el anillo completo que constituye la base (5) y los sectores (4) de anillo tienen el mismo espesor.

El número de plataformas (9) empleadas es igual al número de elementos (6) transductores.

De forma alternativa al PZT-4 o PZT-5, los elementos (6) transductores están fabricados de NCE51, un material piezoeléctrico de Noliac que presenta buenas propiedades acústicas para aplicaciones que requieren un alto factor de acoplo y alta sensibilidad de carga.

El sensor comprende adicionalmente una lámina de aluminio dispuesta formando un recubrimiento del actuador electromecánico y de sus elementos conductores. De esta manera, se separan las conexiones del emisor (3) y receptor (1), actuando de esta manera como jaula de Faraday para evitar el ruido eléctrico (cross-talk). Cabe destacar que el cross-talk se origina dado que el actuador del emisor (3) está sometido a un voltaje durante la medida, se induce un campo magnético que podría afectar al receptor (1) ultrasónico. Para minimizar ese crosstalk se implementa la jaula de Faraday, que evita la resonancia de emisor y receptor (1). Dicha frecuencia puede ser determinada, para las ondas torsionales, mediante un programa de cálculo convencional que permita la simulación del sensor por elementos finitos. De esta manera, la excitación puede ser adaptada en función de la frecuencia de resonancia del sensor.

La unión del actuador electromecánico (que induce la torsión en el espécimen) y su recubrimiento de aluminio se realiza con resina de plata conductora.

En realizaciones preferentes de la invención, el elemento de contacto con el espécimen (la cara superior de los sectores (4) de anillo) comprende material biocompatible.

El diseño, geometría y dimensiones de la realización anterior han sido optimizado mediante un programa de cálculo por elementos finitos, con el fin de maximizar la relación señal a ruido (abreviada como SNR) de las medidas de la señal distorsionada obtenidas por el sensor tras atravesar el espécimen. Con esta configuración, la onda transmitida por el sensor es una onda de torsión de alta relación señal a ruido (e.g., 5-10 dB).

La funcionalidad del dispositivo se asegura disponiendo un elemento de contacto (una superficie) del emisor (3) en el mismo plano que la cara superior de los sectores (4) de anillo del receptor (1). Este posicionamiento relativo se consigue mediante la colocación de los atenuadores (14), en la carcasa (2) que son fijados a presión a la misma. Asimismo, el elemento (3’) de sujeción del emisor (3) permite posicionar la superficie del emisor (3) que está en contacto con el plano donde se encuentra el espécimen para que su eje de rotación coincida con el eje (7) del sensor.

En lo sucesivo se va a suponer que el método se emplea para medir la elasticidad de una estructura anisótropa, por ejemplo, la piel u otro tejido biológico. No obstante, el sensor de la invención no está limitado a este uso. En este caso, el sensor descrito con anterioridad emite ondas de torsión y opera siguiendo el método que se describe a continuación para la medición de la elasticidad y/o anisotropía de una muestra (en este caso piel):

a) Poner en contacto la cara exterior del sensor (que comprende tanto la cara superior de los sectores (4) de anillo como la superficie del emisor ultrasónico) con la superficie del espécimen (piel). Se escoge una superficie plana de la piel y se aplicará una presión moderada, preferiblemente entre 50-200 g/cm2 (4903.325-_19613.3 Pa), no siendo necesario la aplicación de material acoplante entre el espécimen y la cara exterior del sensor. La orientación del sensor debe ser la de la dirección preferente de las fibras de la piel, para controlar la orientación de la anisotropía medida. Para ello se puede hacer algún tipo de marca visual en la carcasa (2) que sirviera para orientar el sensor adecuadamente. Típicamente los anatomistas conocen las direcciones preferentes e incluso, para ciertos tejidos, es posible reconocerlas o intuirlas a simple vista o por observación con un instrumento adecuado (microscopio, etc.). Se conectan las conexiones del receptor a un instrumento de medida (por ejemplo, un osciloscopio o un convertidor ND para la salida de las señales).

b) Polarizar los elementos transductores piezoeléctricos en la dirección perpendicular al eje de rotación del sensor, en la dirección tangencial al anillo definido por la base. c) Emitir de una señal de excitación, preferiblemente sinusoidal y de frecuencia entre 100 Hz y 10 KHz, con amplitud en el rango 1*10'5 a 1*10'2 radianes, en un tren de entre 1 y 10 pulsos. Asimismo, dicha señal puede opcionalmente repetirse (por ejemplo, entre 10 y 100 veces) para promediar la medición y mejorar la fiabilidad de la misma, empleando un periodo de repetición entre 1 y 50 ms.

d) Propagar la señal en el espécimen.

e) Recibir la señal distorsionada por el espécimen en la pluralidad de elementos (6) transductores. La señal distorsionada por la muestra es recibida en cada uno de los elementos (6) transductores a través de las conexiones (cableado) constituye un canal, que es independiente del resto de canales. Cada canal registra la señal distorsionada en una orientación, lo que permite hacer un análisis de la anisotropía del parámetro mecánico detectado. Cada canal es medido mediante el instrumento de medida. f) Repetir de los pasos anteriores tantas veces como medidas se requieran.

g) Realizar un postprocesamiento de la señal distorsionada para extraer uno o más parámetros mecánicos cuantitativos de elasticidad y/o anisotropía. El principio para caracterizar mecánicamente la microestructura de una muestra se basa en que un parámetro físico se propaga en forma de onda a través del espécimen, lo que distorsiona la onda, que es recibida y medida en una superficie accesible de dicho espécimen. Los parámetros mecánicos responsables de la modificación de la onda (por ejemplo, distorsión de su forma o variación de la amplitud) se pueden deducir aplicando el problema inverso basado en modelos. Opcionalmente, la señal o señales medidas con el sensor pueden ser amplificada y/o filtrada previamente a su adquisición y almacenamiento. Por tanto, el postprocesamiento puede comprender tanto procesamiento hardware (mediante filtros y amplificadores de señal) como software (adquisición, digitalización, reducción de ruido, etc.) para acondicionar la señal adquirida.

A partir de las mediciones obtenidas con el sensor, se obtienen varios biomarcadores, como el módulo de cizalla y la viscosidad de cizalla. Dichos parámetros se obtienen para cada canal (ángulo/orientación), es decir, para cada uno de los elementos (6) transductores ubicados en los diferentes sectores (4) de anillo. Otro biomarcador que puede medirse es la anisotropía, la cual se define como la relación (ratio) entre el valor de los biomarcadores en la dirección longitudinal de la fibra (definida como 0°) frente a su valor en la dirección transversal (90°). Opcionalmente, pueden realizarse una o más medidas a efectos de redundancia (por ejemplo, a 45° y/o 225°), que también pueden ser útiles si se consideran modelos más complejos de la muestra. Otras combinaciones angulares pueden ser válidas para disponer los elementos (6) transductores pueden ser también válidas.

Así, con modelos más complejos, podrían extraerse más parámetros de elasticidad y anisotropía.

Un uso preferente del dispositivo y método descritos es el estudio de la elasticidad y anisotropía de la piel en condiciones in vivo. No obstante, podría emplearse de manera equivalente en cualquier material anisótropo y no necesariamente in vivo.

Por lo tanto, puede apreciarse que los objetos (dispositivo y método) de la invención expuestos anteriormente, que se desprenden de la descripción anterior, se logran de manera eficiente. Asimismo, es posible también realizar modificaciones al llevar a cabo el método anterior respecto a las realizaciones preferentes expuestas sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención, entendiéndose que la materia contenida en la descripción anterior y mostrada en los dibujos adjuntos se interprete como ilustrativa y no en un sentido limitativo.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. - Receptor (1) ultrasónico adaptado para la recepción de ondas de torsión procedentes de un espécimen, caracterizado por que dicho receptor (1) comprende:

- un anillo receptor fabricado de un material acústicamente conductor, donde dicho anillo receptor comprende una pluralidad de sectores (4) de anillo separados entre sí y dispuestos en torno a un eje de rotación del receptor (1) a lo largo de una circunferencia;

- una pluralidad de elementos (6) transductores, cada uno de ellos conectado acústicamente a uno de los sectores (4) de anillo; y

- medios de soporte que soportan el anillo receptor.

2. - Receptor (1) ultrasónico según la reivindicación anterior, donde los elementos (6) transductores son de tipo piezoeléctrico o capacitivo.

3. - Receptor (1) ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde cada elemento (6) transductor comprende adicionalmente una o más conexiones aptas para recibir señales eléctricas y para su conexión a un instrumento de medida, siendo dicha conexión directa o previa amplificación de la señal eléctrica recibida en las conexiones con un amplificador.

4. - Receptor (1) ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los medios de soporte comprenden una base (5) anular sobre la cual se distribuyen los elementos (6) transductores dispuestos entre dicha base (5) y el anillo receptor; y donde la base (5) adicionalmente comprende una pluralidad de ranuras (11) para el guiado de las conexiones de dicho receptor (1).

5. - Receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la base (5) comprende material no conductor eléctricamente y donde, al menos, una cara de los sectores (4) de anillo está fabricada de material biocompatible y es apta para recibir ondas de torsión procedentes de un espécimen cuando se encuentra en contacto con dicho espécimen.

6. - Sensor ultrasónico para la emisión y recepción de ondas de torsión a través de un espécimen, caracterizado por que comprende:

- un receptor (1) ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

- medios de generación de una o varias señales eléctricas de excitación;

- un emisor (3) ultrasónico, unido al receptor (1), que comprende un actuador electromecánico conectado mediante una o más conexiones a los medios de generación de señal de excitación, donde dicho actuador está adaptado para inducir la rotación de los sectores (4) de anillo del receptor (1) en torno a un eje de rotación del actuador electromecánico del emisor (3) al recibir una o varias señales eléctricas de excitación; y donde el emisor (3) comprende una cara adaptada para ser dispuesta en contacto con el espécimen;

- medios de adquisición y almacenamiento de las señales recibidas en las conexiones del receptor (1) y del emisor (3) de manera independiente.

7. - Sensor ultrasónico según la reivindicación anterior donde el eje de rotación del receptor (1) y el eje de rotación del actuador electromecánico del emisor (3) coinciden sustancialmente con el eje (7) del sensor.

8. - Sensor ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 6-7, que comprende adicionalmente una carcasa (2) que aloja el emisor (3) y el receptor (1), manteniendo sustancialmente el alineamiento entre sus ejes de rotación; donde dicha carcasa (2) comprende adicionalmente de ranuras (13) para el guiado de conexiones del emisor (3).

9. - Sensor ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 6-8 que comprende adicionalmente:

- una o más piezas (3’) de sujeción del emisor (3), fabricadas de material no conductor eléctricamente y que delimitan un espacio (12) de alojamiento donde se inserta el emisor (3) y una pluralidad de ranuras (13) para el guiado de unas conexiones del emisor (3); y

- opcionalmente, medios de alineamiento adaptados para posicionar la una o más piezas (3’) de sujeción para alinear los ejes de rotación del emisor (3) y del receptor (1).

10. - Sensor ultrasónico según las reivindicaciones 8-9, que comprende además unos atenuadores (14) dispuestos entre la carcasa (2) y el emisor (3), y entre la carcasa (2) y el receptor (1), estando dichos atenuadores (14) adaptados para disipar la onda mecánica que se propaga por la carcasa (2).

11. - Sensor ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 6-10, donde los medios de soporte comprenden una pluralidad de plataformas (9) de apoyo para los elementos (6) transductores, emergiendo de cada una de dichas plataformas (9) al menos dos pilares (10) de sujeción lateral; y donde adicionalmente cada pilar (10) comprende una pluralidad de ranuras (11) para el guiado de las conexiones del receptor (1).

12. - Sensor ultrasónico según reivindicación anterior caracterizado porque los electrodos de cada elemento (6) transductor poseen conexiones independientes entre sí, siendo dichas conexiones aptas para medir en ellas una señal eléctrica obtenida con el sensor mediante un instrumento de medida; y estando dichos electrodos conectados a una cara del anillo receptor con resina conductora de plata.

13. - Sensor ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 6-12 que comprende adicionalmente una jaula de Faraday recubriendo el actuador electromecánico del emisor (3), para eliminar el ruido eléctrico de la resonancia del emisor (3) y del receptor (1).

14. - Sensor ultrasónico según cualquiera de las reivindicaciones 6-13, que comprende tres sectores (4) de anillo y tres elementos (6) transductores orientados respectivamente respecto al eje (7) del sensor a 0°, 90° y opcionalmente uno de los siguientes ángulos, 45° o 225°.

15. - Procedimiento de medición de ondas de torsión en un espécimen, caracterizado por que comprende la realización de los siguientes pasos empleando el sensor según cualquiera de las reivindicaciones 6-14:

a) poner en contacto una cara de los sectores (4) de anillo del receptor y una cara del emisor (1) con una superficie del espécimen y conectar las conexiones del receptor a un instrumento de medida;

b) polarizar los elementos (6) transductores en la dirección perpendicular al eje (7) de rotación del sensor, en la dirección (8) tangencial al anillo definido por la base (5);

c) emitir una señal eléctrica de excitación para rotar el sensor e inducir una onda de torsión que atraviesa el espécimen;

d) recibir, en cada uno de los elementos (6) transductores, una o más señales eléctricas distorsionadas tras haber atravesado el espécimen;

e) opcionalmente, amplificar la señal recibida en cada uno de los elementos (6) transductores mediante un preamplificador;

f) adquirir y almacenar, mediante un instrumento de medida conectado al sensor o al preamplificador, la señal de excitación y de las una o más señales distorsionadas;

g) opcionalmente, repetir los pasos a)-f) una pluralidad de iteraciones y promediar las señales distorsionadas adquiridas en cada uno de los elementos (6) transductores.

16. - Procedimiento según la reivindicación anterior, donde la señal de excitación es sinusoidal y de frecuencia entre 100 Hz y 10 KHz, con amplitud entre 1*10"5 a 1*10"2 radianes, en un tren de entre 1 y 10 pulsos; y donde opcionalmente dicha señal puede repetirse para promediar la medición, empleando un periodo de repetición entre 1 y 50 ms.

17.- Uso del receptor (1) según las reivindicaciones 1-5 y/o del sensor según las reivindicaciones 6-13 para la medición de propiedades elásticas y/o anisotropía de estructuras biológicas anisótropas.