SU1480811A1 - Device for measuring blood flow rate - Google Patents

Device for measuring blood flow rate Download PDF

Info

Publication number
SU1480811A1
SU1480811A1 SU874185521A SU4185521A SU1480811A1 SU 1480811 A1 SU1480811 A1 SU 1480811A1 SU 874185521 A SU874185521 A SU 874185521A SU 4185521 A SU4185521 A SU 4185521A SU 1480811 A1 SU1480811 A1 SU 1480811A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
piezoelectric element
signal
input
section
Prior art date
Application number
SU874185521A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Зайцев
Евгений Евгеньевич Бабкин
Анатолий Андреевич Балабанов
Владимир Валерьевич Владимиров
Вадим Геннадьевич Дегтярев
Вячеслав Александрович Кустов
Николай Васильевич Солошенко
Original Assignee
Московский институт электронной техники
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 Московский институт электронной техники filed Critical Московский институт электронной техники
Priority to SU874185521A priority Critical patent/SU1480811A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1480811A1 publication Critical patent/SU1480811A1/en

Links

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике. Устройство дл  измерени  скорости кровотока содержит датчик 1, генератор 2 сигналов, усилитель 3, фильтр 4, индикатор уровн . С целью повышени  точности измерени  при упрощении конструкции в него введены формирователь 6 управл ющего сигнала, смеситель 7, частотомер 8, при этом датчик выполнен в виде двух цилиндрических пьезоэлементов 9, 10 переменного сечени . Принцип работы основан на том, что при подаче на пьезоэлемент переменного сечени  ультразвукового сигнала фиксированной частоты работает только узкий участок пьезоэлемента, соответствующий по величине данной частоте. Если на пьезоэлемент с переменным сечением и радиусом R излучающей поверхности подавать частоты диапазона ΔFмакс, то при изменении частоты акустическа  ось преобразовател  будет перемещатьс  по дуге окружности радиусом R и при этом проходить через точку фокуса 0. 4 ил.The invention relates to medical technology. A device for measuring blood flow velocity comprises a sensor 1, a generator of 2 signals, an amplifier 3, a filter 4, a level indicator. In order to improve the measurement accuracy while simplifying the design, a shaper 6 of the control signal, a mixer 7, a frequency meter 8 are inserted into it, and the sensor is made in the form of two cylindrical piezoelectric elements 9, 10 of variable cross section. The principle of operation is based on the fact that when a variable-section ultrasound signal of a fixed frequency is applied to a piezoelectric element, only a narrow portion of the piezoelectric element corresponding to the value of this frequency operates. If a piezoelectric element with a variable cross section and radius R of the radiating surface is fed into the frequency range ΔF max , then when the frequency changes, the acoustic axis of the transducer will move along an arc of a circle of radius R and pass through the focus point 0. 4 Il.

Description

$ s

0000

оabout

0000

;/; /

5 w g5 w g

Фиг /Fig /

Изобретение откоситс  к медицин ской технике, а именно к устройствам дл  измерени  диагностических параметров сердечно-сосудистой системы. The invention tends toward medical technology, namely, devices for measuring diagnostic parameters of the cardiovascular system.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при упрощении конструкции.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy while simplifying the design.

На фиг. I приведена структурна  схема устройства дл  измерени  ско- рости кровотокаJ на фиг. 2 - особенности конструкции и функционировани  пьезоэлемента, вход щего в состав датчика устройства; на фиг.3 и 4 - схемы прохождени  ультразву- ковых лучей при различных частотах сигнала, формируемого генератором устройства.FIG. I shows a block diagram of a device for measuring blood flow velocity in FIG. 2 - design features and functioning of the piezoelectric element included in the device sensor; Figures 3 and 4 show the transmission patterns of ultrasonic beams at different frequencies of the signal generated by the device generator.

Устройство дл  измерени  скорости кровотока содержит (фиг. 1) датчик 1, к входу которого подключен генера- тор 2 сигналов, а к выходу - усилитель 3, последовательно соединенные фильтр 4 и индикатор 5 уровн , формирователь 6 управл ющего сигнала, со- единенный с управл ющим входом генератора 2 сигналов, смеситель 7, первый вход которого подключен к выходу генератора 2 сигналов, а второй вход - к выходу усилител  3, и частотомер 8, подключенный к выходу фильтра 4 , а датчик 1 выполнен в виде двух цилиндрических пьезоэлементов 9 и 1 О переменного сечени , причем первый пьезоэлемент 9 подключен к выходу ге- нерато ра 2 сигналов, а второй пьезоэлемент 10 - к входу усилител  3.A device for measuring blood flow velocity (Fig. 1) contains a sensor 1, to the input of which a signal generator 2 is connected, and an amplifier 3 connected to the output, a filter 4 and a level indicator 5 connected to the output, a control signal generator 6 the control input of the signal generator 2, the mixer 7, the first input of which is connected to the output of the signal generator 2, and the second input to the output of the amplifier 3, and the frequency meter 8 connected to the output of the filter 4, and the sensor 1 is made in the form of two cylindrical piezoelectric elements 9 and 1 About variable cross section The first piezoelectric element 9 is connected to the generator output 2 signals, and the second piezoelectric element 10 is connected to the input of the amplifier 3.

В предпочтительном варианте выполнени  устройства генератор 2 может быть выполнен в виде управл емого ге- нератора с электронной перестройкой частоты по сигналу, подаваемому на его управл ющий вход. Частотомер 8 может быть выполнен в виде частотомера среднего значени . В качестве формировател  6 может быть использован переключатель, подключающий к управл ющему входу генератора 2 напр жение , соответствующее уровню логического нул  или уровню лог теской единицы. Фильтр 4 может быть выполнен в виде полосового фильтра, а индикатор 5 уровн  - в виде последовательно соединенных усилител  звуковой частоты и звукового излучател  (динамика). Датчик 1 прикладываетс  через слой смачивающей жидкости 11 к поверхности 12 пациента в окрестности кровеносного сосуда 13, в котором перемещаютс  эритроциты 14 крови в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1 .In a preferred embodiment of the device, the generator 2 can be made in the form of a controlled oscillator with electronic frequency tuning by a signal applied to its control input. Frequency meter 8 can be made in the form of a mean frequency meter. As a generator 6, a switch can be used that connects to the control input of the generator 2 a voltage corresponding to a logic zero level or a logic unit level. Filter 4 can be made in the form of a bandpass filter, and level indicator 5 - in the form of series-connected audio frequency amplifier and sound radiator (speaker). The sensor 1 is applied through a layer of wetting fluid 11 to the surface 12 of the patient in the vicinity of the blood vessel 13, in which the red blood cells 14 move in the direction indicated by the arrow in FIG. one .

Принцип работы устройства основан на том, что при подаче на пьезоэлемент переменного сечени  ультразвукового сигнала фиксированной частоты работает только узкий участок пъезо- элемента, соответствующий по толщине данной частоте. При этом максимальный перепад собственных частот пьезоэлемента равенThe principle of operation of the device is based on the fact that when a variable-section ultrasound signal of a fixed frequency is applied to a piezoelectric element, only a narrow portion of the piezoelectric element corresponding in thickness to the frequency operates. The maximum eigenfrequency difference of the piezoelectric element is equal to

bfbf

d 4 - d 2 d 4 - d 2

(P

макс j Lo,max j Lo,

где d - средн   толщина пьезоэлемета;where d is the average thickness of the piezoelectric element;

d - максимальна  толщина пьезоэлемента ,d is the maximum thickness of the piezoelectric element,

d - минимальна  толщина пьезоэлемента}d - minimum thickness of the piezoelectric element}

f0 - собственна  частота пьезоэлемента толщиной d. Если на пьезоэлемент с переменны сечением, как показано на фиг. 2, и с радиусом R излучающей поверхности подавать частоты из диапазона то при изменении частоты акустическа  ось лреобразовател  перемещаетс  по дуге окружности радиусом R и при этом проходит через точку фокуса О.f0 is the natural frequency of the piezoelectric element with thickness d. If the piezoelectric element has a variable cross section, as shown in FIG. 2, and with a radius R of the radiating surface, supply frequencies from the range, then when the frequency changes, the acoustic axis of the transducer moves along an arc of a circle of radius R and passes through the focus point O.

Устройство дл  измерени  скорости кровотока работает следующим образом .A device for measuring blood flow velocity works as follows.

Сигнал ультразвуковой частоты с генератора 2 поступает на первый пьезоэлемент 9, а также на первый вход смесител  7. Ультразвуковой сигнал, пройд  через смачивающую жидкость 11 и поверхность тела 12, отражаетс  эритроцитами 14 крови. Отраженный сигнал принимаетс  вторым пьезоэлементом 10, усиливаетс  усилителем 3 и поступает на второй вход смесител  7. Сигнал допплеровской частоты, выделенный полосовым фильтром 4, поступает на входы индикатора 5 уровн  и частотомера 8. После проведени  измерений средней частоты за заданное врем  с помощью формировател  6 частота генератора 2 измен етс  и процес измерени  повтор етс .The ultrasonic frequency signal from generator 2 is fed to the first piezoelectric element 9, as well as to the first input of the mixer 7. The ultrasonic signal passed through the wetting fluid 11 and the surface of the body 12 is reflected by red blood cells 14. The reflected signal is received by the second piezoelectric element 10, amplified by the amplifier 3 and fed to the second input of the mixer 7. The Doppler frequency signal, separated by a band-pass filter 4, is fed to the inputs of the level indicator 5 and the frequency meter 8. After measuring the average frequency for a specified time using a frequency generator 6, generator 2 is changed and the measurement process is repeated.

С помощью индикатора 5 уровн  осуществл етс  контроль амплитуды и частоты допплеровского сигнала на слух, добива сь при этом максимума амплитуды допплоровского сигнала путем изменени  наклона датчика I относительно поверхности 12 тела, что обеспечивает точное наведение точки фокуса датчика I на сосуд 13, в котором измер етс  скорость кровотока .Using the level 5 indicator, the amplitude and frequency of the Doppler signal are monitored by ear, while achieving the maximum amplitude of the Doppler signal by changing the inclination of sensor I relative to body surface 12, which provides accurate guidance of sensor I focus point on vessel 13, in which blood flow velocity.

Рассмотрим процесс измерени  скорости кровотока более подробно. При подаче на управл ющий вход генератора 2 от формировател  6 сигнала логического нул  генератор 2 вырабатывает ультразвуковой сигнал с частотойConsider the process of measuring blood flow velocity in more detail. When applying to the control input of the generator 2 from the generator 6 a signal of logical zero, the generator 2 produces an ultrasonic signal with a frequency

f f - - ( d di} f ° 2( d ; f°f f - - (d di} f ° 2 (d; f °

который поступает на первый пьезо- элемент 9 переменного сечени . На данной частоте возбуждаетс  только соответствующий ей по толщине узкий участок А (фиг. 3). Излученный вогнутой поверхностью ультразвуковой сигнал распростран етс  вдоль его акустической оси в виде узкого луча Отраженный движущимис  эритроцитами 14 крови ультразвуковой сигнал принимаетс  только участком А второго пьезоэлемента 10, соответствующим по толщине данной частоте. Электрический сигнал со второго пьезоэлемента 10 поступает через усилитель 3 на второй вход смесител  7, на первый вход которого поступает сигнал с генератора 2. С выхода смесител  7 сигнал поступает на вход фильтра 4, где выдел етс  сигнал допплеровской частоты.which enters the first piezoelectric element 9 of variable cross section. At this frequency, only the narrow section A corresponding to it in thickness is excited (Fig. 3). The ultrasonic signal emitted by the concave surface propagates along its acoustic axis in the form of a narrow beam. The ultrasonic signal reflected by the moving red blood cells 14 of the blood is received only by section A of the second piezoelectric element 10 corresponding to the thickness of the frequency. The electrical signal from the second piezoelectric element 10 is fed through amplifier 3 to the second input of the mixer 7, to the first input of which a signal comes from generator 2. From the output of the mixer 7, the signal goes to the input of filter 4, where the Doppler frequency signal is extracted.

fdi |vcos(A) ftf (3)fdi | vcos (A) ftf (3)

где v - скорость движени  частицwhere v is the particle velocity

крови; с - скорость ультразвука вblood; c is the speed of ultrasound in

среде ,environment

/}, - угол падени  ультразвукового луча;/}, is the angle of incidence of the ultrasonic beam;

oi.t - угол отражени  ультразвукового луча;oi.t is the reflection angle of the ultrasonic beam;

f( - частота излучаемого ультразвукового сигнала (фиг. 3) При подаче на управл ющий вход генератора 2 сигнала логической единицы генератор 2 вырабатывает ультрзвуковой сигнал с частотойf (is the frequency of the emitted ultrasonic signal (Fig. 3). When a signal of a logical unit is applied to the control input of generator 2, generator 2 produces an ultrasonic signal with frequency

fZ fZ

сЬ cb

(4)(four)

который поступает на первый пьезоэле which arrives on the first piezo

мент 9. При этом возбуждаетс  только соответствующий по толщине данной частоте узкий участок Б (фиг.4). Излученный вогнутой поверхностью ультразвуковой сигнал распростран етс  вдоль его акустической оси в виде узкого луча. Отраженный эритроцитами 14 сигнал принимаетс  соответстJQ вующим по толщине данной частотеStep 9. In this case, only the narrow section B corresponding to the thickness of this frequency is excited (Fig. 4). The ultrasonic signal emitted by the concave surface propagates along its acoustic axis in the form of a narrow beam. The signal reflected by the erythrocytes 14 is received according to the thickness of this frequency.

.участком В второго пьезоэлемента 10.Section B of the second piezoelectric element 10.

Далее электрический сигнал проходитNext, the electrical signal passes

по цеп м устройства так же, как и вalong the circuit as well as in

случае измерени  частоты fd,, . Фштьт15 ром 4 выдел етс  допплеровска  частотаcase of frequency measurement fd ,,. The Doctler frequency is allocated at 154.

и,.|.со.(.е)(1and,. | .co. (. e) (1

(5)(five)

где $г угол падени  ультразвукового луча;where $ g is the angle of incidence of the ultrasound beam;

2 - угол отражени  ультразвукового луча (фиг. 4). Уравнени  (3) и (5) составл ют систему двух уравнений с двум  неизвестными2 shows the angle of reflection of the ultrasound beam (Fig. 4). Equations (3) and (5) constitute a system of two equations with two unknowns.

30thirty

fd| L C08(4-)ff.fd | L C08 (4-) ff.

fd - Х-сов(, ,fd - X-owls (,,

(6)(6)

Учитыва , что 35 ..b. (7)Considering that 35 ..b. (7)

где г - заданный конструктивом датчика 1 параметр, завис щий от угла между ос ми пьезо- элементов 9 и 10,where g is a parameter defined by the constructive structure of sensor 1, which depends on the angle between the axes of piezoelectric elements 9 and 10,

а также использу  выражени  (2) и (4) можно решить систему (6) уравнений относительно скорости кровотокаand using expressions (2) and (4), one can solve the system of equations (6) with respect to the blood flow velocity

4545

v fd.v fd.

2fc2fc

(8)(eight)

ЧH

Провед  измерени  величин fd и fdЈ частотомером 8 за заданное врем , затем по формуле (8) находитс  (с помощью предварительно подготовленных номограмм или таблиц, или использу  вычислительную технику) средн   линейна  скорость кровотока.The measurements of the fd and fdЈ values by the frequency meter 8 over a specified time, then using the formula (8) are (using previously prepared nomograms or tables, or using computer technology) the average linear velocity of blood flow.

Устройство обладает повышенной точностью измерени  скорости кровоdtThe device has high accuracy in measuring blood velocity

Фиг. гFIG. g

Фие.ЗFi.Z

Claims (2)

Формула изобретенияClaim Устройство для измерения скорости кровотока, содержащее датчик, к входу которого подключен генератор сигналов, а к выходу - усилитель, и последовательно соединенные фильтр и индикатор уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при упрощении кон струкции, в.него введены формирователь управляющего сигнала, соединенный с управляющим входом генерато ра сигналов, смеситель, первый вход которого подключен к выходу генератора сигналов, а второй вход - к выходу усилителя, и частотомер, подключенный к выходу фильтра, а датчик выполнен в виде двух цилиндрических . пьезоэлементов переменного сечения, причем первый пьезоэлемент подключен к выходу генератора сигналов, а второй - к входу усилителя.A device for measuring blood flow velocity, comprising a sensor, to the input of which a signal generator is connected, and an amplifier, and a filter and level indicator connected in series, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy while simplifying the design, a shaper is introduced a control signal connected to the control input of the signal generator, a mixer, the first input of which is connected to the output of the signal generator, and the second input to the output of the amplifier, and a frequency meter connected to the filter output, and the sensor IR is made in the form of two cylindrical. piezoelectric elements of variable cross section, the first piezoelectric element connected to the output of the signal generator, and the second to the input of the amplifier. виях.Wii. Фиг.FIG. 2 i480811 фиг.З2 i480811 Fig. 3 Фиг. 9FIG. 9
SU874185521A 1987-01-22 1987-01-22 Device for measuring blood flow rate SU1480811A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874185521A SU1480811A1 (en) 1987-01-22 1987-01-22 Device for measuring blood flow rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874185521A SU1480811A1 (en) 1987-01-22 1987-01-22 Device for measuring blood flow rate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1480811A1 true SU1480811A1 (en) 1989-05-23

Family

ID=21282119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874185521A SU1480811A1 (en) 1987-01-22 1987-01-22 Device for measuring blood flow rate

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1480811A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1215659, кл. А 61 В 15/02, 09.01.84. Патент US № 4370985, кл. А 61 В 10/00, 01,02.83. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR860000380B1 (en) Device for ultrasonic diagnosis
US4062237A (en) Crossed beam ultrasonic flowmeter
US3987673A (en) Ultrasonic transducer devices
JPH0221258B2 (en)
KR20040101182A (en) Ultrasonic doppler effect speed measurement
SU1480811A1 (en) Device for measuring blood flow rate
US6393920B1 (en) Sound pressure sensing device
JPS60220051A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
US6340347B1 (en) Vibration displacement sensing device
JPH0368694B2 (en)
SU1499130A1 (en) Method of velocity measuring ultrasound in materials
SU1408239A1 (en) Ultrasonic vibration meter
SU1188643A1 (en) Ultrasonic converter for liquid investigation
SU1603290A1 (en) Apparatus for ultrasonic inspection of surface layer of materials
SU1506310A1 (en) Pressure sensor
SU753271A1 (en) Device for measuring speed of ultrasound
SU1404924A1 (en) Apparatus for measuring the propagation velocity and absorption coefficient of ultrasound
SU1726997A1 (en) Meter for measurement of rate of propagation of ultrasound oscillations in medium
SU1693388A2 (en) Medium speed ultrasonic meter
SU1698741A1 (en) Method of determining the acoustic waves absorption coefficient
SU438443A1 (en) Apparatus for measuring attenuation coefficient and ultrasound propagation velocity
SU624158A2 (en) Method of pulsed ultrasonic echo-location of media
SU1180708A1 (en) Method of measuring ultrasound phase velocity
SU811079A1 (en) Method and apparatus for determining ultrasound propagation speed
JPH01204653A (en) Ultrasonic doppler device