JP2605239B2 - 超音波利用温度/圧力測定装置 - Google Patents
超音波利用温度/圧力測定装置Info
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- JP2605239B2 JP2605239B2 JP7134729A JP13472995A JP2605239B2 JP 2605239 B2 JP2605239 B2 JP 2605239B2 JP 7134729 A JP7134729 A JP 7134729A JP 13472995 A JP13472995 A JP 13472995A JP 2605239 B2 JP2605239 B2 JP 2605239B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- ultrasonic
- pressure
- antenna coil
- piezoelectric vibrator
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は温度或は圧力測定装置,
殊に温度又は圧力を超音波を信号伝送媒体として測定す
るに適した超音波利用温度/圧力測定装置に関する。
殊に温度又は圧力を超音波を信号伝送媒体として測定す
るに適した超音波利用温度/圧力測定装置に関する。
【0002】
【従来技術】近年生物学,医学上の研究或は特にガンの
治療等を目的として生体内各部の温度或は圧力を測定す
る為、長期間生体内に埋込んだ無電源センサと生体外の
測定器との間を有線にて接続することなくして測定する
方法が提案されている。上述の如き測温又は圧力測定方
法としてはアンテナ・コイルに水晶振動子と超音波トラ
ンスジューサとを接続したセンサを生体内の所望の位置
に外科的に埋込み、生体外から所要周波数の電磁エネル
ギを照射し、該エネルギを前記アンテナ・コイルを介し
て前記水晶振動子に与え、該振動子がこれに共振する際
の電流によって前記超音波トランスジューサを制御する
ことによって発生する超音波を生体外から観測する方法
がある(特願昭60−021542号参照) この際使用する温度又は圧力センサ及び該センサから発
する超音波を生体外から検出するピックアップ装置とし
ては図6(a)に示すものが一般的である。
治療等を目的として生体内各部の温度或は圧力を測定す
る為、長期間生体内に埋込んだ無電源センサと生体外の
測定器との間を有線にて接続することなくして測定する
方法が提案されている。上述の如き測温又は圧力測定方
法としてはアンテナ・コイルに水晶振動子と超音波トラ
ンスジューサとを接続したセンサを生体内の所望の位置
に外科的に埋込み、生体外から所要周波数の電磁エネル
ギを照射し、該エネルギを前記アンテナ・コイルを介し
て前記水晶振動子に与え、該振動子がこれに共振する際
の電流によって前記超音波トランスジューサを制御する
ことによって発生する超音波を生体外から観測する方法
がある(特願昭60−021542号参照) この際使用する温度又は圧力センサ及び該センサから発
する超音波を生体外から検出するピックアップ装置とし
ては図6(a)に示すものが一般的である。
【0003】即ち同図に於いてXは8MHZ 近傍に直列
共振点をもつ水晶振動子であってこれと閉ループをなす
如くアンテナコイルL1 と超音波トランスジューサSW
を接続してセンサとし、生体内の所要部に埋め込むと共
に該センサに最寄の生体表面にアンテナコイルL2 を位
置せしめ、これに8MHZ 近傍の電磁波を発生する可変
周波数発振器1と周波数計2からなる送信部と超音波と
マイクロホン3,高周波増幅器4及びレベルメータ6な
どからなる受信部で測定系を構成する。
共振点をもつ水晶振動子であってこれと閉ループをなす
如くアンテナコイルL1 と超音波トランスジューサSW
を接続してセンサとし、生体内の所要部に埋め込むと共
に該センサに最寄の生体表面にアンテナコイルL2 を位
置せしめ、これに8MHZ 近傍の電磁波を発生する可変
周波数発振器1と周波数計2からなる送信部と超音波と
マイクロホン3,高周波増幅器4及びレベルメータ6な
どからなる受信部で測定系を構成する。
【0004】測定にあたっては可変周波数発振器1の出
力をこれに接続したアンテナコイルL2 を介して上述の
センサに照射すると共に該センサが発振する前記超音波
をマイクロホン3によって受信し、その電気信号を高周
波アンプ4に於いて所要レベルまで増幅したのちレベル
メータ6によって監視しつつ前記可変周波数発振器1の
発振周波数を変化せしめ前記レベルメータの読みが最大
となる点で上述のセンサの水晶振動子の共振周波数を検
出することができる(図6(c)参照)。
力をこれに接続したアンテナコイルL2 を介して上述の
センサに照射すると共に該センサが発振する前記超音波
をマイクロホン3によって受信し、その電気信号を高周
波アンプ4に於いて所要レベルまで増幅したのちレベル
メータ6によって監視しつつ前記可変周波数発振器1の
発振周波数を変化せしめ前記レベルメータの読みが最大
となる点で上述のセンサの水晶振動子の共振周波数を検
出することができる(図6(c)参照)。
【0005】従って、上述のセンサに組込んだ水晶振動
子Xの共振周波数と温度又は圧力との関係が既知であれ
ば生体内の温度又は圧力を正確に測定することができ
る。
子Xの共振周波数と温度又は圧力との関係が既知であれ
ば生体内の温度又は圧力を正確に測定することができ
る。
【0006】又、このような測定に用いる生体内埋込み
用センサの構成は、従来図6(b)に示すようなものが
一般的であった。しかしながらこの様な構成を有する装
置では、そのセンサにトランスジューサを使用するもの
であるからその受信感度を高くすることが困難であるの
みならず、部品点数も多く小型化し得ないという欠陥が
あった。
用センサの構成は、従来図6(b)に示すようなものが
一般的であった。しかしながらこの様な構成を有する装
置では、そのセンサにトランスジューサを使用するもの
であるからその受信感度を高くすることが困難であるの
みならず、部品点数も多く小型化し得ないという欠陥が
あった。
【0007】
【発明の目的】本発明は上述した如き従来の超音波セン
サの欠陥を除去するためになされたものであって、温度
又は圧力により共振周波数が変化する機能を持ち、かつ
超音波トランスジューサの機能を兼ねることを可能とし
た圧電振動子を提供することを目的とする。
サの欠陥を除去するためになされたものであって、温度
又は圧力により共振周波数が変化する機能を持ち、かつ
超音波トランスジューサの機能を兼ねることを可能とし
た圧電振動子を提供することを目的とする。
【0008】
【発明の概要】上記目的を達成する為、本発明は、温度
又は圧力の変動に応じて共振周波数が変化する圧電振動
子に電極を付して密封容器に封入すると共に前記圧電振
動子の機械的振動エネルギの一部を前記密封容器に伝搬
せしめることによって前記密封容器を介して超音波振動
の送受を可能ならしめた超音波利用温度/圧力センサを
備え、前記電極に対して閉ループを形成するようにアン
テナコイルを接続し、外部から該アンテナコイルに電磁
エネルギを印加することによって該アンテナコイルに高
周波電流を発生させ、該高周波電流を該電極に印加する
ことにより該圧電振動子を励振させ、励振により発生す
る超音波エネルギの周波数を観測することによって被測
定物の温度又は圧力を測定することを特徴とする。
又は圧力の変動に応じて共振周波数が変化する圧電振動
子に電極を付して密封容器に封入すると共に前記圧電振
動子の機械的振動エネルギの一部を前記密封容器に伝搬
せしめることによって前記密封容器を介して超音波振動
の送受を可能ならしめた超音波利用温度/圧力センサを
備え、前記電極に対して閉ループを形成するようにアン
テナコイルを接続し、外部から該アンテナコイルに電磁
エネルギを印加することによって該アンテナコイルに高
周波電流を発生させ、該高周波電流を該電極に印加する
ことにより該圧電振動子を励振させ、励振により発生す
る超音波エネルギの周波数を観測することによって被測
定物の温度又は圧力を測定することを特徴とする。
【0009】また、温度又は圧力の変動に応じて共振周
波数が変化する圧電振動子に電極を付して密封容器に封
入すると共に前記圧電振動子の機械的振動エネルギの一
部を前記密封容器に伝搬せしめることによって前記密封
容器を介して超音波振動の送受を可能ならしめた超音波
利用温度/圧力センサを備え、前記電極に対して閉ルー
プを形成するようにアンテナコイルを接続し、該圧電振
動子に外部から超音波エネルギを照射することによって
該圧電振動子を励振させ、該励振によって発生する高周
波電流を該アンテナコイルに流すことにより電磁波を出
力させ、その電磁波の周波数を観測することにより被測
定物の温度又は圧力を測定することを特徴とする。
波数が変化する圧電振動子に電極を付して密封容器に封
入すると共に前記圧電振動子の機械的振動エネルギの一
部を前記密封容器に伝搬せしめることによって前記密封
容器を介して超音波振動の送受を可能ならしめた超音波
利用温度/圧力センサを備え、前記電極に対して閉ルー
プを形成するようにアンテナコイルを接続し、該圧電振
動子に外部から超音波エネルギを照射することによって
該圧電振動子を励振させ、該励振によって発生する高周
波電流を該アンテナコイルに流すことにより電磁波を出
力させ、その電磁波の周波数を観測することにより被測
定物の温度又は圧力を測定することを特徴とする。
【0010】従来の水晶振動子に代表される機械振動体
は共振尖鋭度Q値をできるだけ大きくする為、該Q値の
劣化の主たる原因である支持部からの音響エネルギを減
らすべく振動変位の最も少ない部分を支持部に選ぶのが
一般的であったのに対し、本発明に係る振動子はその影
響エネルギの一部をその支持部を通して容器に伝えるこ
とによって超音波の授受を行うようにしたものである。
は共振尖鋭度Q値をできるだけ大きくする為、該Q値の
劣化の主たる原因である支持部からの音響エネルギを減
らすべく振動変位の最も少ない部分を支持部に選ぶのが
一般的であったのに対し、本発明に係る振動子はその影
響エネルギの一部をその支持部を通して容器に伝えるこ
とによって超音波の授受を行うようにしたものである。
【0011】
【発明の実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づ
いて詳細に説明する。図1(a)は本発明の前提となる
関連技術としてのセンサの構造図である。同図において
音叉型水晶振動子7のベース高(H)とベース底部
(D)のH/Dをおよそ3以下となるようにする。この
ようにすることによって音響エネルギーの一部を振動子
7の保持部8を経て容器9へと伝えることが可能とな
る。同図(b)は前記H/Dと漏洩エネルギとの関係を
示す実験結果を示す図であって、図1(a)に示したセ
ンサの振動子7に所要の励振電極を設けて電気的に励振
し、その音響漏洩エネルギをマイクロホンで測定したも
のである。
いて詳細に説明する。図1(a)は本発明の前提となる
関連技術としてのセンサの構造図である。同図において
音叉型水晶振動子7のベース高(H)とベース底部
(D)のH/Dをおよそ3以下となるようにする。この
ようにすることによって音響エネルギーの一部を振動子
7の保持部8を経て容器9へと伝えることが可能とな
る。同図(b)は前記H/Dと漏洩エネルギとの関係を
示す実験結果を示す図であって、図1(a)に示したセ
ンサの振動子7に所要の励振電極を設けて電気的に励振
し、その音響漏洩エネルギをマイクロホンで測定したも
のである。
【0012】以上の実験結果から図1(a)に示すよう
に構成したセンサは外部から超音波エネルギを印加する
ことによって振動子7を励振し、その音響エネルギーを
容器9に伝え、保持部8或いは容器9を介して超音波を
再放射させることが可能であり、この場合前記振動子7
には励振電極が設けられない。尚、前記前提技術では圧
電振動子7に励振電極を付さない場合を示したが、振動
子に電極を付することも可能である。即ち、本発明では
図2に示すように振動子に電極を付すと同時に、閉ルー
プをなす如くアンテナコイル11を電極に直列に接続し
た。この為、外部からセンサ10に電磁エネルギを印加
することによって前記アンテナコイル11に高周波電流
を発生させ、その電気信号を上記電極に印加して振動子
を励振し、該振動子の振動を保持部或いは容器に漏洩さ
せこの超音波エネルギをマイクロホンで受信して取り出
すことが可能となった。
に構成したセンサは外部から超音波エネルギを印加する
ことによって振動子7を励振し、その音響エネルギーを
容器9に伝え、保持部8或いは容器9を介して超音波を
再放射させることが可能であり、この場合前記振動子7
には励振電極が設けられない。尚、前記前提技術では圧
電振動子7に励振電極を付さない場合を示したが、振動
子に電極を付することも可能である。即ち、本発明では
図2に示すように振動子に電極を付すと同時に、閉ルー
プをなす如くアンテナコイル11を電極に直列に接続し
た。この為、外部からセンサ10に電磁エネルギを印加
することによって前記アンテナコイル11に高周波電流
を発生させ、その電気信号を上記電極に印加して振動子
を励振し、該振動子の振動を保持部或いは容器に漏洩さ
せこの超音波エネルギをマイクロホンで受信して取り出
すことが可能となった。
【0013】即ち、図2に示す実施例は前記図6(a)
に示した測定系をそのまま使用すると共に、センサの構
造だけが図1(a)に示す振動子7にさらに電極を付加
した超音波漏洩形のセンサ10となっているのである。
斯くすることによって、超音波トランスジューサと温度
センサとが一体化されて小型化が可能となる為、殊に生
体内温度を測定する植込み型センサに適している。
に示した測定系をそのまま使用すると共に、センサの構
造だけが図1(a)に示す振動子7にさらに電極を付加
した超音波漏洩形のセンサ10となっているのである。
斯くすることによって、超音波トランスジューサと温度
センサとが一体化されて小型化が可能となる為、殊に生
体内温度を測定する植込み型センサに適している。
【0014】なお、これと逆に、該圧電振動子7が外部
からの超音波エネルギを受けて励振することによって発
生する高周波電流を該電極を介して該アンテナコイル1
1に流すことにより、該アンテナコイルから電磁波を出
力させるように構成することもできる。即ち、この場合
には図3に示すように送信用超音波トランスジューサ1
2から圧電振動子7に対して超音波を放射し、その周波
数が圧電振動子7の共振周波数とほぼ一致していれば強
力にアンテナコイル11から放射される電磁波エネルギ
アンテナコイル25でとらえ、ゲート回路13、RFア
ンプ14、フィルタ15を介してレベルメータ16によ
りその強さを測定し、その強さが最大となるように可変
周波数発振器17を調整するとともに周波数カウンタ1
8にてその周波数を測定する。
からの超音波エネルギを受けて励振することによって発
生する高周波電流を該電極を介して該アンテナコイル1
1に流すことにより、該アンテナコイルから電磁波を出
力させるように構成することもできる。即ち、この場合
には図3に示すように送信用超音波トランスジューサ1
2から圧電振動子7に対して超音波を放射し、その周波
数が圧電振動子7の共振周波数とほぼ一致していれば強
力にアンテナコイル11から放射される電磁波エネルギ
アンテナコイル25でとらえ、ゲート回路13、RFア
ンプ14、フィルタ15を介してレベルメータ16によ
りその強さを測定し、その強さが最大となるように可変
周波数発振器17を調整するとともに周波数カウンタ1
8にてその周波数を測定する。
【0015】可変周波数発振器17の出力は他のゲート
回路19を介して前記送信用超音波トランスジューサ1
2に入力され、その発振周波数を可変するので、前記周
波数カウンタ18の値から温度センサ10のある温度に
おける共振周波数を知ることができることとなり、結果
としてその温度を知ることができる。なお、符号20
は、制御回路であって、可変周波数発振器17の出力を
ゲート回路19を開閉することによって断続させるとと
もに、その出力が直接前記RFアンプ14に入力しない
ようゲート回路13を制御するものである。
回路19を介して前記送信用超音波トランスジューサ1
2に入力され、その発振周波数を可変するので、前記周
波数カウンタ18の値から温度センサ10のある温度に
おける共振周波数を知ることができることとなり、結果
としてその温度を知ることができる。なお、符号20
は、制御回路であって、可変周波数発振器17の出力を
ゲート回路19を開閉することによって断続させるとと
もに、その出力が直接前記RFアンプ14に入力しない
ようゲート回路13を制御するものである。
【0016】以上センサの振動子として音叉型水晶振動
子についてのみ説明したが本発明は他の形式の振動子を
使うことも可能である。たとえば、図4に示す如く縦振
動水晶振動子21を使用し、振動子21の両節部から一
体的に延びる支持部22の等価長lをλ/4にならない
よう選ぶことや、支持部22を含む左右のバランスを若
干くずすことによって所要の振動エネルギを保持部8を
介して容器9から放射させることができる。又、前記容
器9の超音波授受面の形状を図5(a)又は(b)の如
く凸面23レンズ状あるいは凹面状24レンズにするこ
とによって超音波ビームの広がりを制御することができ
る。以上本発明に係るセンサを温度センサとして使用す
る場合についてのみ説明したが、本発明はこれのみに限
定されるものでなく、容器をベロースやダイアフラムに
代え、振動子として両持構造のものを使用すれば、圧力
センサとして使用可能である。
子についてのみ説明したが本発明は他の形式の振動子を
使うことも可能である。たとえば、図4に示す如く縦振
動水晶振動子21を使用し、振動子21の両節部から一
体的に延びる支持部22の等価長lをλ/4にならない
よう選ぶことや、支持部22を含む左右のバランスを若
干くずすことによって所要の振動エネルギを保持部8を
介して容器9から放射させることができる。又、前記容
器9の超音波授受面の形状を図5(a)又は(b)の如
く凸面23レンズ状あるいは凹面状24レンズにするこ
とによって超音波ビームの広がりを制御することができ
る。以上本発明に係るセンサを温度センサとして使用す
る場合についてのみ説明したが、本発明はこれのみに限
定されるものでなく、容器をベロースやダイアフラムに
代え、振動子として両持構造のものを使用すれば、圧力
センサとして使用可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く構成するもの
であるから温度又は圧力の情報を持つ水晶振動子が同時
に超音波トランスジューサの機能をも兼ね備えるもので
あるのでセンサを小型化しうるのみならず殊に超音波の
授受による測定系に適用した場合には小型のアンテナコ
イルを必要としない為感度良好となり、更にこれを生体
内植込み型温度/圧力センサとして用いる場合にはセン
サ容器をチタン等の生体適合金属のみで形成すれば良く
プラスチック等でアンテナコイルの部分を包う必要のあ
る従来のセンサに比べ体液の浸透による特性劣化の問題
がなく長期間に亘る使用に耐えるのでガンの温熱療法等
の温度測定系に使用する上で著しい効果を発揮する。
であるから温度又は圧力の情報を持つ水晶振動子が同時
に超音波トランスジューサの機能をも兼ね備えるもので
あるのでセンサを小型化しうるのみならず殊に超音波の
授受による測定系に適用した場合には小型のアンテナコ
イルを必要としない為感度良好となり、更にこれを生体
内植込み型温度/圧力センサとして用いる場合にはセン
サ容器をチタン等の生体適合金属のみで形成すれば良く
プラスチック等でアンテナコイルの部分を包う必要のあ
る従来のセンサに比べ体液の浸透による特性劣化の問題
がなく長期間に亘る使用に耐えるのでガンの温熱療法等
の温度測定系に使用する上で著しい効果を発揮する。
【図1】(a)及び(b)は本発明の前提となるセンサ
の一実施例を示す断面図及びそのエネルギ漏洩の程度を
示す実験結果の図。
の一実施例を示す断面図及びそのエネルギ漏洩の程度を
示す実験結果の図。
【図2】本発明に係るセンサを利用した温度測定系の実
施例を示すブロック図。
施例を示すブロック図。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図。
【図4】本発明に係るセンサの他の実施例を示す断面
図。
図。
【図5】(a)及び(b)はそれぞれ本発明に係るセン
サ容器の異った実施例を示す外観図
サ容器の異った実施例を示す外観図
【図6】(a)(b)及び(c)は従来の温度測定系の
構成を示すブロック図とそのセンサの構成を示す模式図
及びセンサの共振特性を示す図。
構成を示すブロック図とそのセンサの構成を示す模式図
及びセンサの共振特性を示す図。
7,21・・・・・・圧電又は機械振動子, 9・・・・・・・・・密封容器, 23,24・・・・・レンズ状断面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 A61B 8/08 A61B 8/08 G01K 1/02 G01K 1/02 Z 11/26 11/26 G01L 1/00 G01L 1/00 C 11/04 11/00 C
Claims (2)
- 【請求項1】 温度又は圧力の変動に応じて共振周波数
が変化する圧電振動子に電極を付して密封容器に封入す
ると共に前記圧電振動子の機械的振動エネルギの一部を
前記密封容器に伝搬せしめることによって前記密封容器
を介して超音波振動の送受を可能ならしめた超音波利用
温度/圧力センサを備え、 前記電極に対して閉ループを形成するようにアンテナコ
イルを接続し、外部から該アンテナコイルに電磁エネル
ギを印加することによって該アンテナコイルに高周波電
流を発生させ、該高周波電流を該電極に印加することに
より該圧電振動子を励振させ、励振により発生する超音
波エネルギの周波数を観測することによって被測定物の
温度又は圧力を測定することを特徴とする超音波利用温
度/圧力測定装置。 - 【請求項2】 温度又は圧力の変動に応じて共振周波数
が変化する圧電振動子に電極を付して密封容器に封入す
ると共に前記圧電振動子の機械的振動エネルギの一部を
前記密封容器に伝搬せしめることによって前記密封容器
を介して超音波振動の送受を可能ならしめた超音波利用
温度/圧力センサを備え、 前記電極に対して閉ループを形成するようにアンテナコ
イルを接続し、該圧電振動子に外部から超音波エネルギ
を照射することによって該圧電振動子を励振させ、該励
振によって発生する高周波電流を該アンテナコイルに流
すことにより電磁波を出力させ、その電磁波の周波数を
観測することにより被測定物の温度又は圧力を測定する
ことを特徴とする超音波利用温度/圧力測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7134729A JP2605239B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 超音波利用温度/圧力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7134729A JP2605239B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 超音波利用温度/圧力測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08210925A JPH08210925A (ja) | 1996-08-20 |
JP2605239B2 true JP2605239B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=15135236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7134729A Expired - Lifetime JP2605239B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 超音波利用温度/圧力測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2605239B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100401975C (zh) * | 2004-06-04 | 2008-07-16 | 北京源德生物医学工程有限公司 | 超声反演法测量人或动物体内的温度 |
JP2008102119A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-05-01 | Univ Of Maine System | モノリシック・アンテナ励起音響変換装置 |
KR101012767B1 (ko) * | 2008-05-06 | 2011-02-08 | 한국표준과학연구원 | 자기변형 진동자를 이용한 용기부 내의 압력측정장치 |
JP6001342B2 (ja) * | 2012-06-18 | 2016-10-05 | 国立大学法人大阪大学 | 振動検出素子およびそれを用いた検出素子 |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP7134729A patent/JP2605239B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08210925A (ja) | 1996-08-20 |
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