RU112618U1 - ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT - Google Patents

ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT Download PDF

Info

Publication number
RU112618U1
RU112618U1 RU2011129064/14U RU2011129064U RU112618U1 RU 112618 U1 RU112618 U1 RU 112618U1 RU 2011129064/14 U RU2011129064/14 U RU 2011129064/14U RU 2011129064 U RU2011129064 U RU 2011129064U RU 112618 U1 RU112618 U1 RU 112618U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probe
electronic unit
unit
electrodes
connector
Prior art date
Application number
RU2011129064/14U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Екатерина Евгеньевна Фаустова
Владимир Альбертович Куликов
Евгений Витальевич Фаустов
Валентина Николаевна Федорова
Original Assignee
Екатерина Евгеньевна Фаустова
Владимир Альбертович Куликов
Евгений Витальевич Фаустов
Валентина Николаевна Федорова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Екатерина Евгеньевна Фаустова, Владимир Альбертович Куликов, Евгений Витальевич Фаустов, Валентина Николаевна Федорова filed Critical Екатерина Евгеньевна Фаустова
Priority to RU2011129064/14U priority Critical patent/RU112618U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU112618U1 publication Critical patent/RU112618U1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Акустический медицинский диагностический прибор, содержащий контактный зонд и электронный блок, соединенные между собой через кабель USB, внутри корпуса контактного зонда помещены два конструктивно объединенных камертона, каждый из которых состоит из: стального электрода, биморфной пьезоакустической пластины и узла крепления камертонов к корпусу зонда; наружу электроды выходят через резьбовую втулку с контровочной гайкой, на втулку надета сменная опорная насадка из биологически неактивного материала, на стальные электроды крепятся сменные наконечники, на противоположной относительно втулки стороне корпуса зонда через гермовывод закреплен кабель USB для подключения зонда к электронному блоку; электронный блок выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем отсек для установки аккумулятора питания, разъем для подключения зонда и разъем подключения ЭВМ, на лицевой панели блока находится матричный индикатор отображения информации и кнопки управления прибором, внутри электронного блока помещен генератор гармонического сигнала, узел предварительной обработки сигнала и вычислительное устройство. An acoustic medical diagnostic device containing a contact probe and an electronic unit, connected to each other via a USB cable, two structurally combined tuning forks are placed inside the contact probe housing, each of which consists of: a steel electrode, a bimorph piezoacoustic plate and a tuning forks attachment to the probe housing; the electrodes go out through a threaded bushing with a lock nut, a replaceable support nozzle made of a biologically inactive material is put on the bushing, replaceable tips are attached to the steel electrodes, on the side of the probe body opposite to the bushing, a USB cable is fixed through a sealed lead to connect the probe to the electronic unit; the electronic unit is made in a plastic case, which has a compartment for installing a power battery, a connector for connecting a probe and a connector for connecting a computer, on the front panel of the unit there is a matrix indicator for displaying information and a control button for the device, a harmonic signal generator, a signal preprocessing unit and computing device.

Description

Устройство относится к медицинским устройствам и может быть использовано в дерматологии, хирургии, пластической хирургии, косметологии.The device relates to medical devices and can be used in dermatology, surgery, plastic surgery, cosmetology.

В медицине механические волны используют для диагностики большого перечня заболеваний, в том числе по распространению волны можно определить состояние вещества или расположение в среде различных включений.In medicine, mechanical waves are used to diagnose a large list of diseases, including the state of a substance or the location of various inclusions in a medium by wave propagation.

Наиболее близким аналогом предложенного устройства является прибор «АСА» (Sarvazyan A.P. Et fl. Method and device for acoustic testing of elasticity of biological tissues. United States Patent №947851, 14.08.1990), прибор позволяет измерять скорость распространения поверхностной сдвиговой волны.The closest analogue of the proposed device is the device "ASA" (Sarvazyan A.P. Et fl. Method and device for acoustic testing of elasticity of biological tissues. United States Patent No. 947851, 08/14/1990), the device allows you to measure the propagation velocity of a surface shear wave.

Однако известное устройство обладает рядом недостатков, а именно:However, the known device has several disadvantages, namely:

- плохая акустическая развязка излучающего и принимающего пьезопреобразователя от конструктива прибора, что приводит к недопустимо большим фазовым искажениям,- poor acoustic isolation of the emitting and receiving piezoelectric transducers from the device design, which leads to unacceptably large phase distortions,

- низкая чувствительность прибора и маленький динамический диапазон работ по разным плотностям тканей,- low sensitivity of the device and a small dynamic range of work on different tissue densities,

- управление пьезопреобразователями не имеет гальванической развязки, что не всегда приемлемо для работы и практически не обеспечивает возможность стерилизации прибора и смены контактных щупов.- control of piezoelectric transducers does not have galvanic isolation, which is not always acceptable for operation and practically does not provide the ability to sterilize the device and change contact probes.

Техническим результатом является определение комплексного сопротивления эластичных тканей, что достигается за счет следующего:The technical result is the determination of the complex resistance of elastic tissues, which is achieved due to the following:

- применение схемы камертонов обеспечивает развязку не менее 26 дб, что позволяет минимизировать фазовые искажения,- the use of tuning forks provides a decoupling of at least 26 dB, which minimizes phase distortion,

- применение резонансной камертонной схемы увеличивает чувствительность более чем на 40 дб, что позволяет резко снизить механическое воздействие на ткани и расширить спектр исследуемых тканей по твердости,- the use of a resonant tuning fork scheme increases the sensitivity by more than 40 dB, which can dramatically reduce the mechanical effect on the tissue and expand the spectrum of the studied tissues in hardness,

- обеспечение повторных измерений без нарушения характеристик упругости тканей, что влияет на результат повторных измерений, повторяемость условий измерений.- ensuring repeated measurements without violating the characteristics of tissue elasticity, which affects the result of repeated measurements, the repeatability of the measurement conditions.

Предлагаемое устройство обеспечивает определение комплексного сопротивления эластичных тканей в виде измерения задержек распространения продольной волны механического возбуждения с пересчетом в скорость распространения волны. Задержка распространения измеряется как фазовый сдвиг между сигналом возбуждения и сигналом отклика продольной волны. Устройство позволяет осуществлять измерение скорости распространения волны в пределах от 10 до 290 м/с, обеспечивает программно доступную установку величины зазора между электродами щупа в пределах от 1 до 3 мм, а также автоматическую калибровку по эталону и ввод переменных данных. Кроме того, устройство обеспечивает измерение рабочей частоты автоматически.The proposed device provides a definition of the complex resistance of elastic tissues in the form of measuring the propagation delays of a longitudinal wave of mechanical excitation in terms of the speed of wave propagation. Propagation delay is measured as the phase shift between the excitation signal and the longitudinal wave response signal. The device allows measuring the wave propagation velocity in the range from 10 to 290 m / s, provides a programmable setting of the gap between the probe electrodes in the range from 1 to 3 mm, as well as automatic calibration by the standard and variable data input. In addition, the device provides a measurement of the operating frequency automatically.

Характеристики работы устройства:The characteristics of the device:

- частота возбуждения волны 1300-1600 Гц.- frequency of wave excitation 1300-1600 Hz.

- форма наконечников к электродам может быть разная: шар В=1±0,1 мм; пластины L<1,0-3,0, h=0,5±0,1 мм; конус D=0,5±0,1 мм,- the shape of the tips to the electrodes may be different: ball B = 1 ± 0.1 mm; plates L <1.0-3.0, h = 0.5 ± 0.1 mm; cone D = 0.5 ± 0.1 mm,

- расстояние между элементами датчика от 1,0 до 3,0 мм,- the distance between the sensor elements from 1.0 to 3.0 mm,

- глубина проникновения в ткань регулируемая от 0,1 до 2,5 мм.- the penetration depth into the fabric is adjustable from 0.1 to 2.5 mm.

Общий вид предлагаемого устройства представлен на рис.1. Прибор (рис.1), функциональная схема которого представление на рис.3, состоит из контактного зонда (1) и электронного блока (2). Электронный блок соединен с контактным зондом через кабель USB (3), конструктивно объединенного с зондом.A general view of the proposed device is shown in Fig. 1. The device (Fig. 1), the functional diagram of which is shown in Fig. 3, consists of a contact probe (1) and an electronic unit (2). The electronic unit is connected to the contact probe via a USB cable (3), structurally integrated with the probe.

Зонд контактный (рис.2) выполнен в виде двух конструктивно объединенных камертонов, помещенных в корпус (4) с крышкой (5), каждый из которых состоит из: стального электрода (9), биморфной пъезоакустической пластины (актюатора) и узла крепления камертонов к корпусу зонда.The contact probe (Fig. 2) is made in the form of two structurally combined tuning forks placed in a housing (4) with a cover (5), each of which consists of: a steel electrode (9), a bimorph piezoacoustic plate (actuator), and tuning fork attachment points to probe body.

Стальные электроды камертонов выходят из корпуса через резьбовую втулку (6) с контровочной гайкой (7) обеспечивающей регулировку величины выступа электродов (данная регулировка позволяет выбрать глубину деформации исследуемой ткани электродами). На втулку надета сменная опорная насадка (8) из биологически неактивного материала, устраняющая искажение измерения, возникающие из-за краевых эффектов отражения, либо стока (затухания) возбужденных колебаний.Steel electrodes of tuning forks exit the housing through a threaded sleeve (6) with a lock nut (7) providing adjustment of the magnitude of the protrusion of the electrodes (this adjustment allows you to select the depth of deformation of the tissue under study by the electrodes). A replaceable support nozzle (8) of biologically inactive material is put on the sleeve, which eliminates measurement distortions arising from the edge effects of reflection or of the drain (damping) of excited vibrations.

На стальные электроды (9) крепятся сменные наконечники необходимой формы. На противоположной стороне корпуса зонда (относительно втулки) через гермовывод закреплен кабель «USB», обеспечивающий подключение зонда к электронному блоку, с целью подачи сигналов возбуждения на биморфную пластину камертона (10), обеспечивающего формирование деформаций исследуемой ткани и снятие сигнала отклика с биморфной пластины камертона, обеспечивающего прием сигнала отклика.Replaceable tips of the required shape are mounted on the steel electrodes (9). On the opposite side of the probe body (relative to the sleeve), a “USB” cable is fixed through the hermetic outlet, which ensures the connection of the probe to the electronic unit, with the aim of supplying excitation signals to the bimorph plate of the tuning fork (10), which ensures the formation of deformations of the tissue under study and removing the response signal from the bimorph plate of the tuning fork that provides a response signal.

Камертон возбуждения обеспечивает формирование продольной волны в исследуемом образце, стабилизированной амплитуды, преобразуя электрический сигнал возбуждения в механические колебания.The excitation tuning fork provides the formation of a longitudinal wave in the sample under study, of stabilized amplitude, converting the electrical excitation signal into mechanical vibrations.

Камертон приема отклика обеспечивает прием механической задержанной волны и преобразует ее в электрический сигнал.A tuning fork for receiving a response provides reception of a mechanical delayed wave and converts it into an electrical signal.

Камертоны возбуждения и приема сигнала, являясь высокодобротными резонансными системами, обеспечивают высокую чувствительность приема сигнала и малую энергетику возбуждения.The tuning forks of signal excitation and reception, being high-quality resonant systems, provide high sensitivity of signal reception and low excitation energy.

Конструктивное исполнение камертонов, а именно то, что активные части камертонов являются актюаторами, а пассивные, непосредственно контактирующие с исследуемыми тканями, выполнено как стальные электроды и гальванически не связаны с активными частями, обеспечивает:The design of tuning forks, namely, that the active parts of the tuning forks are actuators, and the passive parts that are directly in contact with the tissues under investigation are made as steel electrodes and are not galvanically connected with the active parts, provides:

- полную гальваническую развязку электродов, непосредственно воздействующих на ткань, с электрическими цепями прибора и зонда,- full galvanic isolation of the electrodes directly acting on the fabric, with electrical circuits of the device and probe,

- высокую чувствительность приема сигнала отклика механических колебаний,- high sensitivity of the reception signal response of mechanical vibrations,

- возможность исполнения контактирующих электродов сложной геометрической формы,- the ability to perform contacting electrodes of complex geometric shape,

- низкий энергетический уровень возбужденных колебаний, обеспечивающих минимальное воздействие на исследуемые ткани,- low energy level of excited vibrations, providing minimal impact on the studied tissue,

- исполнение электродов со сменными наконечниками необходимой формы,- execution of electrodes with replaceable tips of the required shape,

- стерилизацию электродов,- sterilization of electrodes,

- глубокую акустическую развязку актюатора возбуждения и актюатора приемника.- deep acoustic isolation of the excitation actuator and receiver actuator.

Электронный блок (рис.1) выполнен в пластмассовом корпусе имеющем отсек для установки аккумулятора питания (11), разъем для подключения зонда и разъем подключения ПЭВМ. Внутри электронного блока располагается генератор гармонического сигнала (13), узел предварительной обработки сигнала (14) и вычислительное устройство (15).The electronic unit (Fig. 1) is made in a plastic case with a compartment for installing a power accumulator (11), a connector for connecting a probe and a PC connector. Inside the electronic unit there is a harmonic signal generator (13), a signal preprocessing unit (14) and a computing device (15).

На лицевой панели блока находится матричный индикатор (12) отображения информации и кнопки управления (17) прибором. Функциональная схема прибора приведена на рис.3On the front panel of the unit is a matrix indicator (12) for displaying information and a control button (17) for the device. Functional diagram of the device is shown in Fig. 3

Прибор работает следующим образом:The device operates as follows:

Генератор (13) электронного блока, вырабатывает гармонический сигнал возбуждения, который подается на актюатор (20) камертона возбуждения продольной волны, состоящего из поз.19, 20, 21, 22. Механическая волна, возбужденная электродом (22), пройдя по исследуемому участку ткани (18) регистрируется электродом (25) камертона приема сигнала поз.23, 25, 24, 16 и преобразуется актюатором (24) в электрический сигнал.The generator (13) of the electronic unit generates a harmonic excitation signal, which is supplied to the actuator (20) of the tuning fork for excitation of the longitudinal wave, consisting of poses 19, 20, 21, 22. A mechanical wave excited by the electrode (22), passing through the studied tissue area (18) is recorded by the electrode (25) of the tuning fork of the signal pos. 23, 25, 24, 16 and is converted by the actuator (24) into an electrical signal.

Электрический сигнал актюатора (24) обрабатывается узлом предварительной обработки сигнала (14) электронного блока и затем сравнивается в вычислительном устройстве (15) с сигналом возбуждения. Результат сравнения, а именно фазовый сдвиг сигнала отклика и сигнала возбуждения, пересчитывается в скорость продольной волны по формуле:The electric signal of the actuator (24) is processed by the signal preprocessing unit (14) of the electronic unit and then compared in the computing device (15) with the excitation signal. The result of the comparison, namely the phase shift of the response signal and the excitation signal, is converted into the velocity of the longitudinal wave according to the formula:

, где where

V - скорость волны,V is the speed of the wave,

L - расстояние между излучающим и принимающим электродами,L is the distance between the emitting and receiving electrodes,

ω - круговая частота возбуждения.ω is the circular excitation frequency.

На матричном индикаторе электронного блока отображается служебная информация:On the matrix indicator of the electronic unit, service information is displayed:

- скорость распространения продольной волны,- longitudinal wave propagation velocity,

- состояние источника питания,- condition of the power source,

- частота возбуждения,- excitation frequency,

- уровень сигнала отклика,- response signal level,

- расстояние между электродами- distance between electrodes

Claims (1)

Акустический медицинский диагностический прибор, содержащий контактный зонд и электронный блок, соединенные между собой через кабель USB, внутри корпуса контактного зонда помещены два конструктивно объединенных камертона, каждый из которых состоит из: стального электрода, биморфной пьезоакустической пластины и узла крепления камертонов к корпусу зонда; наружу электроды выходят через резьбовую втулку с контровочной гайкой, на втулку надета сменная опорная насадка из биологически неактивного материала, на стальные электроды крепятся сменные наконечники, на противоположной относительно втулки стороне корпуса зонда через гермовывод закреплен кабель USB для подключения зонда к электронному блоку; электронный блок выполнен в пластмассовом корпусе, имеющем отсек для установки аккумулятора питания, разъем для подключения зонда и разъем подключения ЭВМ, на лицевой панели блока находится матричный индикатор отображения информации и кнопки управления прибором, внутри электронного блока помещен генератор гармонического сигнала, узел предварительной обработки сигнала и вычислительное устройство.
Figure 00000001
An acoustic medical diagnostic device containing a contact probe and an electronic unit interconnected via a USB cable, two structurally integrated tuning forks are placed inside the contact probe case, each of which consists of: a steel electrode, a bimorph piezoacoustic plate and a tuning fork attachment unit to the probe case; the electrodes exit through a threaded sleeve with a lock nut, a replaceable support nozzle of biologically inactive material is put on the sleeve, replaceable tips are attached to the steel electrodes, a USB cable is fixed on the opposite side of the probe housing from the sleeve through the cable outlet for connecting the probe to the electronic unit; the electronic unit is made in a plastic case that has a compartment for installing a power accumulator, a connector for connecting a probe and a computer connector, on the front panel of the unit there is a matrix indicator for displaying information and instrument control buttons, a harmonic signal generator, a signal preprocessing unit are placed inside the electronic unit and computing device.
Figure 00000001
RU2011129064/14U 2011-07-14 2011-07-14 ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT RU112618U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129064/14U RU112618U1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129064/14U RU112618U1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU112618U1 true RU112618U1 (en) 2012-01-20

Family

ID=45785878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129064/14U RU112618U1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU112618U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101048554B1 (en) Ultrasonic Tissue Elasticity and Curing Measurement System
WO2013017105A1 (en) Ultrasonic imaging system and method for measuring elasticity of biological tissues
Aglyamov et al. Motion of a solid sphere in a viscoelastic medium in response to applied acoustic radiation force: Theoretical analysis and experimental verification
CN109745077B (en) Elastic characteristic detection method based on focused ultrasonic sound vibration signal
CN109717904B (en) Elastography system
CN101469978B (en) Adjustable automatic wave amplitude gain compensation method and circuit for ultrasonic thickness gauge
Legros et al. Tissue harmonic imaging with CMUTs
KR20150041723A (en) Ultrasonic probe and medical apparatus including the same
CN109875608B (en) Elastography method
KR101441179B1 (en) An ultrasonic Petri dish and an ultrasonic monitoring system based on the same
RU112618U1 (en) ACOUSTIC MEDICAL DIAGNOSTIC INSTRUMENT
KR20110003057A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
KR100810148B1 (en) Oscillation capability testing system of array ultrasonic power transducers
van Neer et al. Transfer functions of US transducers for harmonic imaging and bubble responses
Sun et al. A novel single-element dual-frequency ultrasound transducer for image-guided precision medicine
Strohm et al. Measuring the mechanical properties of cells using acoustic microscopy
KR101053286B1 (en) Ultrasonic probes and ultrasonic diagnostic equipment
CN209899435U (en) Probe for elastography
CN201341897Y (en) Hand-held heart ultrasonic testing instrument
EP1891896B1 (en) Method and installation for the non-invasive read-out of data of a passive strain sensor with inherent calibration structure
Hayden et al. Practical considerations
Lewin Miniature piezoelectric polymer hydrophones in biomedical ultrasonics
US20220183763A1 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic imaging apparatus including the same
Zhang et al. Preliminary study on the effect of stiffness on lamb wave propagation in bovine corneas
Kreider et al. Beamwidth measurement of individual lithotripter shock waves

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120311