SU896539A2 - Ультразвуковой датчик дл биологических исследований - Google Patents

Description

t

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в медицине и биологии дл  определени  свойств биологических объектов, таких как плотность, скорость и коэффициент поглощени  ультразвука.

По основному авт. св. № 793568 известен ультразвуковой датчик дл  биологических исследований, содержащий под углом направленный приемно-излучающий преобразователь и угломер, приемно-излучающий преобразователь прикреплен к основанию угломера, выполненному в виде призмы, а к подвижной части угломера при помощи микрометрического устройства перемещени  прикреплен рефлектор,  вл ющийс  одновременно захватом исследуемого вещестна 1.

Недостатком этого датчика  вл етс  невозможность измерени  плотности м гких тканей, что значительно сужает его функциональные возможности.

Цель изобретени  - расщирение функциональных возможностей за счет измерени  плотности биологических объектов.

Поставленна  цель достигает(  тем, что датчик снабжен дополнительным приемно излучающим пьезопреобразователем, идентичным по акустическим свойствам и размерам основному, установленным на меньшей из параллельных граней призмы неподвижной части угломера таким образом, что точка ввода его колебаний совпадает с точ5 кой ввода колебаний основного пьезопреобразовател .

На чертеже представлена схема ультразвукового датчика в случае измерени  продольными волнами.

,jj Датчик содержит приемно-передающий пьезопреобразователь 1, закрепленный на неподвижной части угломера, выполненной в виде трапецеидальной призмы 2 с острым углом at .

К подвижной части 3 угломера при помощи микрометрического устройства 4 перемещени  прикреплен рефлектор 5, образующий с неподвижной частью 2 угол и  вл ющийс  одновременно захватом исследуемого вещества 6. В исследуемом веществе распростран ютс  продольные вол20 ны 7 и поперечные волны 8. К меньшей из параллельных граней трапецеидальной призмы неподвижной части 2 угломера прикреплен второй идентичный приемно-излучающий пьезопреобразователь 9, излучающий продольные волны 10.

Датчт работает следующим образом.

Высокочастотный импульс напр жени  генератора возбужает пьезопреобразователь 1, который излучает акустический импульс в призму 2, имеющую акустический контакт с исследуемым биологическим веществом 6. При наклонном падении продольных ультразвуковых волн на .исследуемое вещество б они преломл ютс  и трансформируютс  в продольные волны 7 и поперечные волны 8. В случае измерени  коэффициента поглощени  ультразвука в биологических веществах толщину d сло  исследуемого вещества 6 измер ют при помощи микрометрического устройства 4. При измерении скорости коэффициента поглощени  продольных волн угол поворота рефлектора 5 устанавливают равным L, при котором продольные волны 7 отражаютс  перпендикул рно от рефлектора 5. Отразивщиес  волны возвращаютс  обратно и принимаютс  преобразователем 1. В этом случае на выходе пьезопреобразовател  1 получаетс  напр жение Ui. Затем рефлектор 5 перемещают на величину d при неизменном угле fti между рефлектором 5 и неподвижной частью 2 угломера, и выходное напр жение становитс  равным Uj. Коэффициент поглощени  продольных волн L в исследуемом веществе 6 определ ют по формуле: tr,.

V Vt.

-Fd

Аналогичным образом определ етс  коэффициент поглощени  поперечных волну. В этом случае угол устанавливаетс  равным , при котором поперечные волны 8 отражаютс  перпендикул рно от рефлектора 5.

Скорость продольных CL и поперечных С. ультразвуковых волн в биологическом веществе 6 согласно закону Снелиюса рассчитываетс  по формуле:

с sin L,T

t.T SindL X

где с - скорость продольных волн в материа ле призмы 2.

При измерении плотности дополнительно возбуждаетс  пьезопреобразователь 9, который излучает перпендикул рно границе

раздела исследуемого вещества 6 и трапецеидальной призмы 2 импульс продольных волн 10. Отраженные в обратном направлении волны 10 принимаютс  пьезопреобразователем 9.

При этом измер етс  отнощение напр жений , получаемых на пьезопреобразователе 9 в двух случа х: при наличии ткани 6 и, когда ткань 6 отсутствует. Это отнощение равно коэффициенту v отражени  от границы раздела. По измеренным величинам Pi. и V плотность J, исследуемой ткани 6 определ етс  согласно формуле:

. (i-fViJsinaL -ч

(I-V) Sin/Bi.

где J - плотность материала призмы 2.

Таким образом предлагаемый датчик

дл  биологических исследований позвол ет

провести одновременные измерени  нескольких физических параметров (плотности, скорости и поглощени  ультразвука) в м гких ткан х организма in vivo,  вл ющихс  важными показател ми при диагнозировании р да заболеваний, например, раковых, а его конструкци  обеспечивает проведение измерений в разнообразных м гких биологических ткан х.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2689240/25-10, кл. G 01 N 29/04. 1978 (прототип).