NL8004327A - Inrichting voor het contactloos volgen van een elektrische eigenschap van een stof. - Google Patents

Description

/ λ . N/29.834-dV/f.

Inrichting voor het contactloos volgen van een elektrische ] eigenschap van een stof. :

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het contactloos volgen van een elektrische eigenschap van een stof, welke zich op een bepaalde onderzoek-plaats bevindt.

5 Het is bekend, dat verschillende toestanden in verschillende stoffen elektrische effecten hebben of leveren, die, als zij bewaakt zouden kunnen worden, een indicatie kunnen geven van de aard van een dergelijke inwendige toestand.

Het is bijvoorbeeld bekend, dat toestanden in verschillende 10 delen van het menselijk lichaam elektrische eigenschappen hebben, zoals verschillende impedanties, welke dergelijke toestanden direct weergeven. Voorts vertonen toestanden, zoals bijvoorbeeld scheuren en/of andere barsten, in verschillende materialen rechtstreeks hiermee samenhangende 15 elektrische kenmerken.

Het is in vele gevallen gewenst om dergelijke toestandenpeen niet-ontwijkende, contactloze, geen beschadiging veroorzakende wijze te kunnen volgen, detecteren of bewaken.

20 Hiertoe wordt de inrichting volgens de uit vinding gekenmerkt door een bron, die elektromagnetische energie kan leveren, een in twee richtingen werkzaam, focusserend energiericht-orgaan, dat met de bron is gekoppeld ten einde de hierdoor geleverde energie in twee richtingen te sturen 25 naar een tweetal op een afstand van elkaar gelegen brandpunten, waarvan het eerste zich nabij de onderzoekplaats bevindt, terwijl een bewakingsorgaan met een sensororgaan nabij het tweede brandpunt is geplaatst, ten einde wijzigingen in elektrische toestanden, die nabij dit tweede brandpunt optreden, 30 te bewaken.

Hoewel de inrichting volgens de uitvinding op een groot aantal terreinen kan worden toegepast, wordt hierna een voorkeursuitvoeringsvorm beschreven aan de hand van het bewaken van toestanden in een deel van een menselijk 35 lichaam, bijvoorbeeld in het hart. Op dit terrein is de inrichting volgens de uitvinding bijzonder nuttig gebleken.

De uitvinding maakt met voordeel gebruik van 800 43 27 -2- een bekendstaande golf-verschijnsel, dat zich voordoet bij elektromagnetische straling, waarbij op voorafbepaalde regelmatige, met de golflengte samenhangende intervallen langs een transmissiemedium, waarin deze straling aanwezig is, direct 5 samenhangende elektrische spannings- en stroomtoestanden bestaan. Dit verschijnsel en de aan de onderhavige uitvinding ten grondslag liggende theorie zijn in verschillende publika-ties uiteengezet, zoals bijvoorbeeld Electronic and Radio Engineering (4de druk, 1955), secs. 4-11 (McGrawhill Electri-10 cal and Electronic Engineering Series); en W. Johnson, Transmission Lines and Networks (1950), (McGraw-Hill Electrical and Electronic Engineering Series). Bij de inrichting volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een in twee rich-ringen werkzame microgolfantenne, welke microgolfenergie in 15 twee richtingen kan uitstralen en kan focusseren in een tweetal op een afstand van elkaar gelegen brandpunten, waarbij de onderlinge afstand althans nagenoeg overeenkomt met de halve golflengte van de uitgestraalde energie. De antenne omvat een centraal ringvormig effectief stralingsoppervlak, 20 dat werkt als het aangedreven element in de antenne, en in samenwerking met dit oppervlak stuurringen en een focusseer-lens, welke gelijktijdig de beide genoemde brandpunten aan weerszijden van de antenne leveren.

Met deze antenne werkt een buisvormige ont-25 vanger samen, die nabij ëên van de brandpunten is geplaatst en waarvan de afmeting in wezen de totale resolutie van het systeem bepaalt. Met andere woorden, de afmeting van de ontvanger bepaalt de afmeting van het gebied, dat op elektrische eigenschappen kan worden onderzocht. Met deze beide elemen-30 ten werken een gebruikelijke elektromagnetische energiebron, welke de uit te zenden energie aan de antenne levert, en een gebruikelijk demodulatorcircuit samen, welk demodulatorcir-cuit zowel met de bron als met de ontvanger is verbonden voor het bewaken van de amplitude van een signaal , dat door 35 de ontvanger wordt ontvangen en voor het ten aanzien van de faseyergelijken van dit signaal met het door de bron gelever- i de signaal.

Tijdens bedrijf wordt de antenne zodanig gericht, dat het eerste brandpunt, dat wil zeggen, het brand-40 punt, dat op een afstand ligt van het nabij de ontvanger gele- 8004327 -3- * <» gen brandpunt/ dichtbij het gebied in het lichaam komt te lig- ; gen, waarvan elektrische eigenschappen, zoals de impedantie, : bewaakt dienen te worden. Als de bron in werking is, worden de spannings- en stroomtoestanden, welke in deze ruimte binnen 5 een lichaam heersen, bepaald door de momentele impedantie van deze ruimte. Deze spannings- en stroomtoestanden worden direct op tegengestelde wijze door hiermee samenhangende spannings-en stroomtoestanden weergegeven bij de ontvanger. Met andere woorden, wat zich ook ten aanzien van de impedantie in de 10 zone in het lichaam, welke wordt onderzocht, voordoet, op de plaats van de ontvanger doen zich hiermeesamenhangende elektrische wijzigingen voor.

Door het bewaken of nauwkeuriger gezegd door het demoduleren van het ontvangen signaal, waarbij de amplitu-15 de wordt gedetecteerd en de fase wordt vergeleken met die van de bron, is hetgeen elektrisch bij de ontvanger optreedt, direct interpreteerbaar als een indicatie van de impedantie en/ of van momentele wijzigingen van de impedantie in de onderzochte zone. Door deze bewaking en door een begrip van de in-20 vloed van de fysieke condities in de zone op deze impedantie-toestanden, kunnen de gewenste fysiologische of andere toestanden in de onderzochte zone worden bepaald.

De beschreven werking kan plaatsvinden bij een relatief laag vermogensniveau. Hierdoor is de kans op 25 stralingsschade in de onderzochte zone bijzonder laag. Voorts is het bijzonder eenvoudig om de onderzochte zone op elke gewenste plaats te positioneren. Dit kan op eenvoudige wijze worden bereikt door de plaats en/of oriëntatie van de antenne ten opzichte van het onderzochte lichaam te verschuiven.

30 Bovendien kan de resolutie van het systeem gemakkelijk worden geregeld door het kiezen van de afmeting van de ontvanger.

Een grotere zone met een kleinere resolutie kan worden verkregen door gebruik te maken van een grotere ontvanger, die op een enigszins grotere afstand van het nabij gelegen brand-35 punt van de antenne wordt geplaatst. Een grotere resolutie en een kleinere zone worden bereikt door het tegenovergestelde, dat wil zeggen gebruikmaken van een kleinere ontvanger, die dichter bij het aangrenzende brandpunt wordt geplaatst. Uit het voorgaande zal duidelijk zijn, dat voor het met de inrich-40 ting volgens de uitvinding uitgevoerde onderzoek geen fysieke 8004327 Λ t -4- toegang tot het onderzochte lichaam nodig is.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoerings-voorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weer-5 gegeven.

Fig. 1 is een vereenvoudigd gedeeltelijk weergegeven zijaanzicht van een deel van een diagnosesys-teem, waarbij de inrichting volgens de uitvinding wordt toegepast.

10 Fig. 2 geeft schematisch op vergrote schaal in blokvorm de inrichting volgens de uitvinding weer.

Fig. 3 is een gedeeltelijk in doorsnede weergegeven zijaanzicht op grotere schaal van een antenne en een ontvanger, welke bij de inrichting volgens de uitvin-15 ding worden toegepast.

Fig. 4 is een doorsnede op ongeveer dezelfde schaal als fig. 2 volgens het vlak IV-IV in fig. 3.

In de fig. 1 en 2 is met 10 een inrichting weergegeven voor het volgen of bewaken van een elek-20 trische eigenschap, zoals de elektrische impedantie, in een bepaalde onderzoekzone binnen een stof, zoals de hartwand in het menselijk lichaam. De inrichting 10 wordt hierbij toegepast in een diagnosesysteem 6, dat is voorzien van een station 7 voor het positioneren van de patiënt, waarbij een 25 gedeelte van het lichaam van de patiënt door middel van een onderbroken lijn 8 is aangeduid.

De inrichting 10 is voorzien van een speciale, in twee richtingen werkzame focusseerantenne 12 voor elektromagnetische straling, een ontvanger 14, welke samen-30 werkt met de antenne 12, een elektromagnetische spanningsbron 16 en een amplitude- en fase-demodulator 18. Hoewel bij de inrichting volgens de uitvinding verschillende frequenties kunnen worden toegepast, bedraagt de voor de inrichting 10 gekozen frequentie ongeveer 505 MHz , welke fre-35 quentie in het algemeen als microgolffrequentie wordt aangeduid. Straling met deze frequentie heeft een golflengte van ongeveer 58,8 cm.

De antenne 12, waarvan de constructie kort zal worden beschreven, is draaibaar gemonteerd op een 40 bovenliggend juk 9, dat op diametraal tegenoverelkaar gele- 8004327 -5- gen plaatsen met de antenne is verbonden, waarbij de antenne : 12 draaibaar is om een althans nagenoeg horizontale as, die · loodrecht op het vlak van fig. 1 staat. Het juk 9 is opgehangen aan een wagen 11, waarbij het juk 9 op de wagen 11 is 5 gelegerd, zodat het juk om een althans nagenoeg vèrtikale as 13 draaibaar is. De wagen 11 is door middel van rollen aan een baan 15 gemonteerd, zodat de wagen een translatiebeweging naar de waarnemer van fig. 1 toe en van<de waarnemer af kan uitvoeren. De baan 15 is tenslotte door middel van rollen op 10 gebruikelijke wijze gemonteerd aan een tweede baan 17, welke loodrecht op de baan 15 is geplaatst en waardoor de antenne een translatiebeweging van links naar rechts in fig. 1 en omgekeerd kan uitvoeren. Bij het weergegeven diagnosesysteem is het niet noodzakelijk de antenne vertikaal beweegbaar te 15 maken. Indien dit echter noodzakelijk zou zijn, zou het juk 9 op eenvoudige wijze met een verlengbaar gedeelte kunnen worden uitgevoerd, waardoor deze beweging zou worden verkregen.

Zoals in de fig. 3 en 4 is weergegeven om-20 vat de antenne 12 een aantal geleidende, continu uitgevoerde cirkelvormige ringen 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, 30, welke zijn gemonteerd in een in hoofdzaak "donut"-vormig huis 32, dat als een focusseerlens voor de antenne werkzaam is.

Alle ringen zijn althans nagenoeg vlak en 25 continu of ononderbroken uitgevoerd. De ringen zijn vervaardigd uit een massieve koperdraad met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Deze ringen zijn met hun vlakken althans nagenoeg onderling parallel en loodrecht op de transmissieas 34 van de antenne opgesteld. De vlakken, waarin deze ringen zijn 30 gelegen, liggen op onderling gelijke afstanden op een wijze, welke nog kort zal worden toegelicht. De ring 23 is de grootste van de ringen en bevindt zich in een vlak, dat als het centrale vlak 36 van de antenne kan worden aangeduid.

De ring 23 wordt aangeduid als de aangedreven ring.

35 De overige ringen van de antenne 12 worden aangeduid als stuurringen. Uit fig. 3 blijkt/üat in beide richtingen uitgaande het vlak 36 de stuurringen steeds kleiner worden. De ringen 22, 24 zijn derhalve enigszins kleiner dan de ring 23, doch. onderling zijn deze ringen gelijk. De rin-40 gen 21, 26 zijn kleiner dan de ringen 22, 24 en zijn even- 800 43 27 -6- eens onderling gelijk. Op overeenkomstige wijze zijn de ringen 20, 28 en 19, 30 steeds kleiner, waarbij de ringen 20, 28 dezelfde afmeting hebben, hetgeen eveneens voor de ringen 19, 30 geldt.

5 De beschreven antenne 12 is vervaardigd om op de bovengenoemde frequentie (505 MHz) te werken. Zoals nog kort zal worden toegelicht, is het gewenst, dat de "nominale" omtrek van de aangedreven ring 23 althans nagenoeg gelijk is aan de golflengte van de gekozen frequentie. De nominale 10 omtrek van de ring 23, dit is de omtrek gemeten langs een cirkel, welke centraal binnen het lichaam tussen de binnen-en buitendiameter van de ring is gelegen, bedraagt derhalve ongeveer 58,8 cm.

Met de aldus bepaalde nominale omtrek van de 15 ring 23 is tevens de "nominale" diameter van de ring 23, die in fig. 3 met D is aangeduid, bepaald. Zoals reeds werd opgemerkt, is de dwarsdoorsnede van de massieve draad, waaruit elke ring bestaat, cirkelvormig. De diameter van deze dwarsdoorsnede is voor de ring 23 in fig. 3 met d aangeduid.

20 Met de op de aangegeven wijze bepaalde nominale diameter van de ring wordt de afmeting d bepaald volgens de volgende formule: Z = 276 (log waarbij Z overeenkomt met de karakteristieke impedantie van 25 de antenne , D de nominale diameter van een ring, zoals de ring 23 is, en d de diameter van de dwarsdoorsnede van het ringmateriaal is, zoals de afmeting d in fig. 3.

Teneinde een maximaal rendement met de inrichting 10 te verkrijgen, is het gewenst, dat de karakteristieke 30 impedantie van de antenne zo nauwkeurig mogelijk is aangepast aan die van het medium, waarin de bewaking wordt gewenst. Wanneer de antenne bijvoorbeeld wordt benut voor het bewaken van elektrische eigenschappen in een menselijk lichaam, is het gewenst, dat de karakteristieke impedantie van de antenne 35 nauwkeurig is aangepast aan de gemiddelde impedantie, welke in een dergelijke ruimte kan worden verwacht. De weergegeven antenne 12 is op deze wijze geconstrueerd en experimenten hebben aangetoond, dat de gemiddelde impedantie van weefsel in een menselijk lichaam ongeveer 487 JL bedraagt. Deze waarde 8004327 -7- is gekozen'als karakteristieke impedantie voor de antenne 12. t

De afmeting d kan direct worden berekend uit de bovengenoemde formule en blijkt ongeveer 0,63 cm te 5 zijn.

Hierna wordt de constructie van de lens 32 toegelicht. Het doel van de lens 32 is het teweegbrengen van twee op een afstand van elkaar gelegen brandpunten voor de antenne, die symmetrisch aan weerszijden van de ring 23 10 op de transmissieas 34 zijn gelegen. De lens 32 vormt brandpunten 12a, 12b op de as 34, welke punten op een afstand van althans nagenoeg een kwart golflengte van de bovengenoemde frequentie van het vlak 36 op deze as zijn gelegen.

Een materiaal voor de lens 32, dat voor dit doel een bevre-15 digende werking vertoont, is polystyreen, welk materiaal voor de beschreven lens 32 wordt gebruikt.

Een eerste belangrijke voorwaarde voor de lens 32 is dat deze een inwendig omwentelingsvlak bezit, dat, daar waar het een radiaal vlak, waarin de as 34 is ge-20 legen, snijdt, gekromd verloopt volgens een althans nagenoeg sinusvormige baan, waarvan de top ligt ter plaatse van de nominale omtrekpositie van de ring 23 en die de as 34 snijdt in de brandpunten 12a, 12b. Deze baan is in fig. 3 door een streeppuntlijn 38 aangeduid. Uit deze voorwaarde volgt, dat 25 de binnenwand van de lens 32 is voorzien van een groef, waarin de ring 23 tot de in fig. 3 aangegeven diepte kan worden opgenomen. Voorts is het gewenst, dat de door het inwendig oppervlak van de lens 32 gevolgde baan eindigt in de zogenaamde 45°-punten aan weerszijden van het vlak 36.

30 Deze hoekmeting heeft uiteraard betrekking op de hoekstand van het sinusvormige verloop van de baan 38 ten opzichte van het vlak 36. Deze situatie is in fig. 3 langs de gradengraf iekas weergegeven.

Een tweede voorwaarde voor de lensconstruc-35 tie is, dat de radiale dikte van de lens, dat wil zeggen de radiale afmeting van de lens, gemeten vanaf het inwendig oppervlak tot het uitwendig oppervlak in verschillende axiaal op een afstand van elkaar gelegen vlakken, die de as 34 onder een rechte hoek snijden, een voorafbepaald vast percentage 40 bedraagt van de inwendige omtrek van de lens in deze vlakken.

800 4327 w -8-

Ter plaatse van de ring 23, waar de nominale omtrek van deze ring' samenvalt met de baan 38, is deze omtrek gelijk aan de golflengte van de antennefreguentie. De radiale afmeting van de lens in dit vlak, in buitenwaartse richting gemeten 5 v-anaf de nominale omtrek van de ring 23, bedraagt bij voorkeur 1/10 van deze nominale omtrek. In tegengestelde axiale richtingen uitgaande van het vlak 36 blijft dit verband bestaan. Bijgevolg volgt het uitwendig oppervlak van de lens 32, daar waar het een radiaal vlak, waarin de as 34 is ge-10 legen, snijdt, eveneens een sinusvormige baan 39, welke anders· verloopt dan de eerstgenoemde sinusvormige baan 38 en waarvan de top ligt in het snijpunt met het vlak 36, terwijl de brandpunten 12a, 12b eveneens op deze baan liggen. Dit type constructie waarborgt een maximaal rendement van de 15 lens.

Een andere voorwaarde voor de lensconstructie is, dat aan de axiaal tegenover elkaar liggende uiteinden van de lens, de lens zogenaamde uitgangsvlakken 32a, 32b bezit, welke resp. naar de brandpunten 12a, 12b zijn gericht.

20 Elk van de uitgangsvlakken 32a, 32b verloopt, daar waar het een radiaal vlak, waarin de as 34 is gelegen, snijdt, volgens weer een andere sinusvormige baan, overeenkomstig de eerstgenoemde sinusvormige banen, welke voor het vlak 32b door een streeppuntlijn 40 in fig. 3 is weergegeven. De baan 40 snijdt 25 de as 34 in het punt 41 in het vlak van de ring 23 en heeft een top 43 ten opzichte van de as 34 in het snijpunt met een vlak 45, dat het brandpunt 12b bevat en dat loodrecht op de as 34 staat. De uiteinden van de vlakken 32a, 32b worden bepaald door de snijpunten van de banen 38, 39 en met de baan 30 40 overeenkomstige banen.

Ten einde lekkage in radiale richting door de wand van de lens tegen te gaan, is het uitwendig oppervlak bij voorkeur bekleed met een geschikte dunne geleidende laag, bijvoorbeeld een laag zilver.

35 Aan weerszijden van de ring 23 zijn vier stuurringen aangebracht. Deze stuurringen liggen op een onderlinge afstand en op een afstand van de ring 23, welke kan worden aangeduid als 10°-afstand langs de sinusvormige baan van het inwendig oppervlak van de lens 32. Deze situatie is 40 in fig. 3 weergegeven door de snijpunten van de vlakken van 8004327 -9- de ringen 24, 26, 28 en 30 en de graden-grafiekas. De nomi- * nale omtrek van elk van de stuurringen wordt bepaald door : de cirkelvormige snijlijn van het vlak van de ring en het omwentelingsvlak, dat het inwendig oppervlak van de lens 5 bepaalt. Op deze wijze is voor elke ring de afmeting D bepaald. De diameter· van de dwarsdoorsnede van de ring wordt vervolgens voor elke ring bepaald aan de hand van de bovengenoemde formule, waarbij de karakteristieke impedantie de reeds genoemde waarde behoudt. Hierdoor wordt 10 niet alleen de nominale omtrek van de stuurringen kleiner naarmate de afstand tot de ring 23 groter wordt, doch. wordt tevens de diameter van de dwarsdoorsnede van de opeenvolgende ringen kleiner. Ter illustratie zijn in de onderstaande tabel I de werkelijke afmetingen opgenomen, welke voor 15 de ringen in'de antenne 12 met bevredigende resultaten zijn toegepast.

Tabel I.

ringen D ( cm).. d (ent).

23 18,749 0.643 20 22, 24 18,494 0.633 21, 26 17,627 Q.602 20, 28 16,244 Q.557 19r 30 14,369 0L..491 25

Tijdens bedrijf van de antenne 12 wordt de ring 23 aangegeven door de bron 16, welke op de bovengenoemde frequentie werkt. Teneinde een optimale transmissie te bereiken is het volgens de uitvinding van belang, dat de ring 23 wordt aangedreven in exact diametraal tegenover elkaar ge-legen punten op de ring.Zoals in fig. 4 is weergegeven zijn geleiders 46, 48 aangebracht, die coaxiaal in een vlak 50 (dat loodrecht op het vlak van de tekening staat) loodrecht op de as 34 verlopen en die met dergelijke diametraal tegenover elkaar liggende punten op de ring 23 zijn ver- 35 bonden. De geleiders 46, 48 kunnen op elke geschikte wijze zijn uitgevoerd en kunnen op passende wijze in de wand van de lens 32 zijn gemonteerd. Waar de geleiders 46, 48 door de lenswand verlopen, vallen zij samen met de horizontale rotatieas, welke door middel van het juk 9. is verkregen.

800 43 27 -10-

Met de op deze wijze aangebrachte verbindingen wordt het vlak 50 aangeduid als het hoge impedantie-vlak in de antenne.

Een andere van belang zijnde voorwaarde met betrekking tot de werking van de antenne 12 is dat de verbin-5 dingen tussen de geleiders 46, 48 en de bron 16 zodanige afmetingen bezitten, dat is gewaarborgd, dat de signalen, welke aan de diametraal tegenover elkaar liggende verbindingspunten tussen de ring 23 en de geleiders 46, 48 worden toegevoerd, althans nagenoeg 180° uit fase zijn. Deze verbindingen maken 10 geen deel uit van de onderhavige uitvinding, doch worden hier genoemd, omdat zij van belang zijn voor het waarborgen van een antennewerking met maximaal rendement. Het verkrijgen van dergelijke verbindingen vormt voor de vakman geen probleem.

Zoals reeds werd opgemerkt, bepaalt de ontvan-15 ger 14 in wezen de onderzoekzone voor de antenne. De ontvanger 14 dient de straling, die door de antenne 12 naar het brandpunt 12b wordt gericht, op te nemen. Zoals bij de weergegeven constructie het geval is, is de ontvanger 14 bij voorkeur enigszins in de richting van de antenne 12 uit het 20 brandpunt 12b verplaatst. De ontvanger 14 is uitgevoerd als een geleidende buis met een geringe lengte. Meer in het bijzonder kan worden opgemerkt, dat de ontvanger 14 een axiale afmeting gemeten langs de as 34 van ongeveer 1,26 cm bezit en een nominale diameter, welke met 14d is aangeduid van 25 eveneens ongeveer 1,26 cm. De wanddikte van de ontvanger 14 bedraagt ongeveer 3,15 mm. De ontvanger 14 is coaxiaal ten opzichte van de antenne 12 gemonteerd en op geschikte wijze (zoals een montageorgaan 51,zie fig. 11 vergrendeld in de figuren 1 en 3 weergegeven positie ten opzichte van de an-30 tenne. Bij voorkeur bevindt de ontvanger 14 zich in een zodanige positie ten opzichte van het brandpunt 12b, dat het centrale axiale vlak 52, dat loodrecht staat op de as 34 de baan 38 snijdt, waar de baan 38 de nominale diameter van de ontvanger 14 snijdt. Dit onderlinge snijpunt is in fig. 3 met 54 35 aangeduid.

De voor de antenne 12 bepaalde onderzoekszone is in fig. 3 door een met een streeplijn aangeduid blok 56 weergegeven. De zone 56 is in hoofdzaak cilindervormig, bezit althans nagenoeg dezelfde uitwendige afmetingen als de ont-40 vanger 14 en bevindt zich in een spiegelbeeldpositie aan de 8004327 «ï -1.1- tegenover de ontvanger 14 liggende zijde van de antenne 12 juist voor het brandpunt 12a.

Tijdens bedrijf van de antenne 12 wordt door de bron 16 elektromagnetische energie geleverd aan de ring 5 23. Hierdoor vindt uitstraling plaats in axiaal tegenover gestelde richtingen ten opzichte van de ring 23 vanuit een tweetal diametraal tegenover elkaar gelegen punten, die in fig. 4 met 58,60 zijn aangegeven en die 90° in fase zijn verschoven ten opzichte van de verbindingspunten tussen de 10 ring 23 en de geleiders 46, 48. De punten 58, 60 liggen in een gemeenschappelijk vlak 62, dat de as 34 bevat en loodrecht staat op het vlak van fig. 4. De straling vanuit deze beide punten wordt gefocusseerd door de lens 32 op de brandpunten 12a, 12b. Het feit, dat uitstraling plaats vindt van-15 uit puntvormige plaatsen is gunstig voor een hoge resolutie van de lens. De stuurringen verzorgen tezamen met de lens voor het geleiden van de straling naar de punten 12a, 12b.

Doordat de brandpunten van de antenne 12 zich op een afstand van een kwart golflengte bevinden van het 20 vlak van de ring 23 veroorzaken de spannings- en stroomtoe-standen, welke tengevolge van de materiaalimpedantie in de zone 56 bestaan, hiermee samenhangende spannings- en stroom-toestanden bij de ontvanger 14. Zoals reeds werd opgemerkt is de hieraan ten grondslag liggende theorie algemeen be-25 kend. Hierna zal de toepassing van deze theorie bij de inrichting 10 kort worden toegelicht.

De verbindingen voor het afnemen van een signaal van de ontvanger 14 zijn op dezelfde wijze uitgevoerd als de verbindingen met de ring 23. Deze verbindingen zijn 30 bij voorkeur aangebracht in het hoge impedantievlak 5Q, waarbij de lengte van de aansluitingen zodanig is, dat is gewaarborgd, dat de door de ontvanger 14 ontvangen signalen worden doorgezonden naar de demodulator 18 met een faseverschil van 180°.

35 Zoals reeds werd opgemerkt, heeft de in fig.

2 weergegeven demodulator 18 een gebruikelijke constructie,

De demodulator 18 dient de amplitude van een door de ontvanger 14 ontvangen signaal te volgen en tevens de fase van dit signaal te vergelijken met dat van de bron 16. De demodula-40 tor 18 is dan ook door een leiding 64 verbonden met de bron 800 4 3 27

*<· V

-12- ' 16. Voorts zijn verbindingen aangebracht tussen de demodulator 18 en de ontvanger 14/ welke door een lijn 66 zijn aangeduid.

Ofschoon verschillende beschikbare inrichtingen kunnen worden gebruikt als bron 16 en demodulator 18 zijn 5 twee van dergelijke in de handel verkrijgbare inrichtingen in de praktijk met succes toegepast. Als spanningsbron werd een sinusgenerator van Tektronix, Inc., Beaverton, Oregon, model jjtSG 504 gebruikt. De uitgangssignalen van deze generator voor zowel de antenne als de demodulator werden door middel 10 van een conventioneel T-aansluitstuk afgenomen van de zogenaamde "leveled voltage" uitgangsklem van de generator.

Als demodulator 18 werd een Hewlett-Packard model 432A hoogfrequente vermogensmeter toegepast, waaraan signalen werden toegevoerd via een Hewlett-Packard model 15 478 A Thermistor-aansluiting. De Thermistor-aansluiting werd over een conventioneel T-aansluitstuk zowel door de bron 16 ais door de ontvanger 14 van signalen voorzien. Hierbij werden gebruikelijke isolatietechnieken toegepast om te voorkomen, dat de binnenkomende bron- en ontvangersignalen elkaar 20 zouden storen.

Zoals reeds werd opgemerkt wordt de beschreven inrichting 10 gebruikt voor het onderzoeken van de toestanden binnen de hartwand van een persoon. Een gedeelte van een dergelijke hartwand is schematisch met 68 in fig. 2 aan-25 geduid.

Wanneer het gewenst is om de toestand van de hartwand 68 te bewaken, wordt de antenne 12 zodanig gemanoeuvreerd, dat de zone 56 zich in een bepaald van belang zijnd gedeelte van de hartwand bevindt. Deze situatie is schematisch 30 in fig. 2 weergegeven.

De bron 16 wordt in werking gesteld, zodat energie aan de antenne 12 wordt geleverd, welke energie vervolgens in twee richtingen wordt uitgestraald naar de brandpunten 12a, 12b. Onder deze voorwaarden beïnvloedt de impe-35 dantietoestand van de hartwand binnen de zone 56 de spannings-en stroomtoestanden, die in dit punt in de uitgestraalde energie heersen. (Zoals door de bekende theorie wordt verklaard). Deze in de zone 56 optredende spannings- en stroomtoestanden veroorzaken hiermeesamenhangende spannings- en stroomtoestan-40 den, welke door de ontvanger 14 worden ontvangen (Zoals even- 800 4327 *Γ ^ -13- eens door de bekende theorie wordt toegelicht).

De amplitude van het signaal bij de ontvanger 14 en de faserelatie van dit signaal met dat van de bron 16 worden bewaakt en kunnen direct worden geïnterpreteerd als 5 een indicatie van de impedantietoestanden binnen de zone 56« Deze toestanden kunnen vervolgens aan de hand van de kennis omtrent de werking van de bewaakte zone worden geïnterpreteerd als een aanwijzing van verschillende bepaalde fysieke toestanden.

10 Het zal duidelijk zijn, dat door het eenvou dig verschuiven van de plaats en oriëntatie van de antenne ten opzichte van het lichaam, waarin het onderzoek wordt uitgevoerd, het bijzonder eenvoudig is om de zone 56 in elke gewenste positie te plaatsen.

15 Als andere stoffen dan levend weefsel moe ten worden onderzocht, zoals bij een systeem voor het detecteren van scheuren in metalen, wanneer andere karakteristieke impedanties optreden, wordt, zoals reeds werd opgemerkt, de afmeting van de onderdelen dienovereenkomstig aangepast. Op 20 grond van ervaring en calibrering kunnen wijzigingen, die optreden in de elektrische impedantie binnen een met de zone 56 overeenkomende zone, direct worden geïnterpreteerd als indicatie voor de inwendige fysieke toestanden.

Uit het voorgaande blijkt, dat de uitvin-25 ding een inrichting en werkwijze verschaft voor het bewaken van een bepaalde plaats binnen een stof, ten einde verschillende specifieke elektrische eigenschappen van de stof te bepalen. Dit wordt bereikt door het in twee richtingen uitstralen van een bundel gefocusseerde elektromagnetische stra-30 ling, welke in de éne richting naar een onderzoekzone wordt gericht xn tegenovergestelde richting naar een ontvanger wordt gericht. De uitvinding maakt gebruik van het feit, dat in een dergelijk systeem, waarbij elk brandpunt zich op een afstand van een kwart golflengte van het centrale stralings-35 vlak van de antenne bevindt, de impedantie van de stof in de onderzoekzone niet alleen de spannings- en stroomtoestanden in deze zone beïnvloedt, doch tevens in de overeenkomstige zone, waarin de ontvanger van het systeem zich bevindt. Hierdoor kunnen de toestanden, die in de ontvanger optreden, wor-40 den bewaakt en direct worden geïnterpreteerd als indicatie 8004327 -14-

v/ V

voor de in de bewaakte zone heersende toestanden. Hierbij is geen fysieke toegang tot de bewaakte zone noodzakelijk. Voorts kan straling met een relatief gering energieniveau worden gebruikt. Bij wijze van voorbeeld wordt opgemerkt, dat weefsel 5 op bevredigende wijze kan worden bewaakt met een energieni-veau van ongeveer 1 pW/cm in de onderzochte zone. Het vermogen van de straling op zichzelf gaat derhalve niet gepaard met enig gevaar van betekenis.

De uitvinding is niet beperkt tot 10 het in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd. Wanneer het bijvoorbeeld bekend is, dat een toestand binnen een stof herkenbare elektrische eigenschappen produceert, kan een dergelijke stof op de beschreven 15 wijze worden bestraald, ten einde de inwendige eigenschappen te detecteren.

800 4 3 27

Claims (8)

1. Inrichting voor het contactloos volgen van een elektrische eigenschap van een stof, welke zich op een bepaalde onderzoekplaats bevindt, gekenmerkt door een bron, die elektromagnetische energie kan leveren, 5 een in twee richtingen werkzaam, focusserend energiericht-orgaan, dat met de bron is gekoppeld ten einde de hierdoor geleverde energie in twee richtingen te sturen naar een tweetal op een afstand van elkaar gelegen brandpunten, waarvan het eerste zich nabij de onderzoekplaats bevindt, terwijl 10 een bewakingsorgaan met een sensororgaan nabij het tweede brandpunt is geplaatst, ten einde wijzigingen in elektrische toestanden, die nabij dit tweede brandpunt optreden, te bewaken .

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t 15 het kenmerk, dat het genoemde energiericht-orgaan beweegbaar is gemonteerd, zodat de positie van de onderzoekplaats kan worden verschoven, waarbij het sensororgaan in een vaste positie ten opzichte van het energiericht-orgaan is aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat de inrichting een elektrische impedantie volgt.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het sensororgaan een gelei- 25 dend orgaan omvat, dat energie kan ontvangen, welke door het energiericht-orgaan naar het tweede brandpunt wordt gericht.

5. Inrichting voor het contactloos volgen van de impedantie van een stof, welke zich op een bepaalde onderzoekplaats bevindt, gekenmerkt door een bron, die 30 elektromagnetische energie met een voorafbepaalde golflengte kan leveren, een in twee richtingen werkzame, focusserende antenne, die met de bron is gekoppeld ten einde de hierdoor geleverde energie te richten naar twee aan weerszijden symmetrisch ten opzichte van de antenne, op een afstand van el- 35 kaar gelegen brandpunten, waarbij de afstand tussen de brandpunten, althans nagenoeg, gelijk is aan de helft van de genoemde golflengte, waarbij het eerste brandpunt zich nabij de onderzoekplaats bevindt, terwijl een ontvanger nabij het 800 4327 -16- tweede brandpunt is geplaatst/ welke ontvanger de door de antenne naar hèt tweede brandpunt gerichte energie kan ontvangen en middelen, die zijn verbonden met de ontvanger voor het waarnemen van de elektrische toestanden, die hierin door de 5 ontvangst van de antenne-energie optreden.

6. Inrichting volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de antenne beweegbaar is gemonteerd, zodat de positie van de onderzoekplaats verschuifbaar is, waarbij de ontvanger in een vaste positie ten opzichte van de 10 antenne is aangebracht.

7. Werkwijze voor het contactloos volgen van een elektrische eigenschap van een stof, welke zich op een bepaalde onderzoekplaats bevindt, met het kenmerk dat een in twee richtingen gefocusseerde bundel elektromagne- 15 tische energie wordt opgewekt, welke bundel twee brandpunten bezit, waarbij een in het eerste brandpunt optredende elektrische variatie een hiermeesamenhangende elektrische variatie in het tweede brandpunt tot gevolg heeft, waarbij de bundel zodanig wordt georiënteerd, dat het éne brandpunt nabij de 20 onderzoekplaats wordt gepositioneerd en de elektrische toestanden nabij de positie van het andere brandpunt worden bewaakt .

8. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat voor het opwekken van de genoemde bundel 25 twee op een afstand van elkaar gelegen, samenhangende stra-lingspunten voor elektromagnetische energie worden gevormd, waarbij de straling vanuit deze punten in twee richtingen naar de brandpunten wordt gefocusseerd. 8004327