Ультразвуковой датчик для биоло-гических исследований

Авторы патента:

G01N29/04A61B10 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Ay) ф(фа «; .. г «,4 (, л«

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 793568

Союз Советских

Социалистических

Республик в ". У O фй

« (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.78 (21) 2689240/25-10 с присоединением заявки K (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень )че 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл. б 01N 29/04

А 61В 10/00

Гасударственный комитет (53) УДК 534.232(088.6 пв делам изабретений и открытий (72) Авторы изобретения О. В. Серейкайте, Л. В. Юозонене и С. И. Саяускас (71) Заявители Каунасский медицинский институт и Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть применено для измерения скорости и коэффициента поглощения продольных и поперечных ультразвуковых волн в биологических веществах.

Известен ультразвуковой датчик, состоящий из твердой призмы с острым углом и преобразователя, прикрепленного к ней (1).

Однако этот датчик не позволяет производить измерений методами, требующими из- 10 менения измерительной базы.

Известен также ультразвуковой датчик, состоящий из приемно-излучающего преобразователя, прикрепленного к одной из стенок пустотелой камеры в виде призмы, за- 15 полненной жидкостью, при изменении давления которого изменяется угол падения волн, исходящих из датчика (2).

Недостатком этого датчика является отсутствие возможности проведения измере- 20 ний коэффициента поглощения ультразвука в биологических веществах, так как они не обеспечивают изменения толщины слоя и перпендикулярного отражения ультразвуковых волн. 25

Наиболсе близким по технической сущности к изобретению является датчик, содержащий приемно-излучающий преобразователь и установленный на основании угломер (3). 30

Недостатками его является отсутствие возможности измерений биологических объектов, которые нельзя поместить в кювету.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей устройства за счет дополнительного измерения скорости распространения сдвиговых волн и затухания в биологических тканях.

Это достигается тем, что приемо-излучающий преобразователь прикреплен к основанию угломера, выполненному в виде призмы, а на подвижной части угломера установлен рефлектор с возможностью осевого перемещения.

На чертеже схематически изображен предложенный ультразвуковой датчик.

Ультразвуковой датчик для биологических исследований состоит из приемно-излучающего преобразователя 1, прикрепленного к основанию 2 угломера, выполненному в виде призмы с углом сс, а к подвижной части 3 угломера при помощи микрометрического устройства 4 перемещения прикреплен рефлектор 5, образующий с основанием

2 угол Р< и являющийся одновременно захватом исследуемого вещества б. На чертеже показаны рабочие ультразвуковые волны вЂ” продольные 7 и поперечные 8, а положение рефлектора 5 изображено в случае измерения продольными волнами.

793568

Ультразвуковой датчик действует следующим образом.

Высокочастотный импульс напряжения генератора возбуждает преобразователь 1, который посылает акустический импульс в призму 2, имеющую акустический контакт с исследуемым биологическим веществом 6.

При наклонном падении продольных ультразвуковых волн на исследуемое вещество 6 они преломляются и трансформируются в 10 продольные 7 и поперечные 8 волны. В случае измерения коэффициента поглощения ультразвука в биологических веществах 6 толщину слоя последнего изменяют при помощи микрометрического устройства 4. При 15 измерении скорости и коэффициента поглощения продольных волн угол поворота рефлектора 5 устанавливают такой, при котором продольные волны 7 отражаются перпендикулярно от рефлектора 5. Отразивши- 20 еся волны возвращаются обратно и принимаются преобразователем 1. В этом случае на выходе преобразователя 1 получается напряжение:Ul. Затем рефлектор 5 перемещают на величину сс при неизменном угле 25

Pz между рефлектором 5 и основанием 2 угломера, и выходное напряжение становится равным Uq. Коэффициент поглощения продольных волн у в исследуемом веществе 6 определяют по формуле 30

01 н

73 =

2а

Аналогичным образом определяют коэффициент поглощения поперечных волн ут.

В этом случае угол т устанавливают таким, чтобы поперечные волны 8 отражались перпендикулярно от рефлектора 5, 40

Скорость продольных С и поперечных

С> ультразвуковых волн в биологическом веществе 6 согласно закону Снеллюиса рассчитывают по формуле

С Cslll I3Li iT

Сь,т = !

Sill а где С вЂ” скорость продольных ультразвуковых волн в материале призмы 2.

Конструкция ультразвукового датчика позволяет получить перпендикулярное отражение ультразвуковых волн, а так же изменять толщину слоя ткани, что обеспечивает проведение измерений разнообразных биологических тканей.

Формула изобретения

Ультразвуковой датчик для биологических исследований, содержащий приемноизлучающий преобразователь и установленный на основании угломер, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного измерения скорости распространения сдвиговых волн и затухания в биологических тканях, приемно-излучающий преобразователь прикреплен к основанию угломера, выполненному в виде призмы, а на подвижной части угломера установлен рефлектор с возможностью осевого перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 283715, кл. В 06В 1/10, 1968.

2. Патент США № 3.175.106, кл. 340 вЂ, 1971.

3. Ультразвук. вЂ” Научные труды Высших учебных заведений Литовской ССР, 1971, № 3, с. 127 вЂ” 133, 793568

Составитель В. Пирогов

Редактор T. Клюкина Техред А. Камышникова Корректор О. Тюрина

Заказ 1897/13 Изд. PJ о 163 Тираж 1048 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Ультразвуковой датчик для биоло-гических исследований

Устройство для определения коэффициента рассеяния звука // 792133

Способ определения концентрации свободного газа в жидкости // 792132

Устройство для измерения локального объемного паросодержания // 792130

Устройство для измерения акустического сопротивления // 792128

Способ определения зрелости хлопковых волокон // 792127

Способ определения коэффициента затухания продольных акустических волн // 789734

Устройство для контроля размеров вкраплений полезного компонента в потоке пульпы // 785755

Способ контроля магнитострикционных изделий // 785751

Автоциркуляционное устройство для измерения скорости ультразвука в средах // 785735

Способ измерения плотности критического тока образцов втсп- керамики // 2102771

Изобретение относится к способам измерения физических свойств ВТСП-материалов

Резонансная установка для определения кинетики структурообразования вяжущих материалов типа цемента // 2104517

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для исследования процессов твердения вяжущих материалов, например цементов

Способ определения коэффициента структурных напряжений // 2104518

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при определении коэффициента структурных напряжений вяжущей композиции для оценки, например, эффективности механического уплотнения

Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий // 2106625

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука

Ультразвуковой способ измерения механических характеристик напряженно-деформированного состояния материала деталей конструкций // 2107288

Изобретение относится к области неразрушающих методов диагностики материалов и конструкций и может быть использовано для измерения напряженно-деформированного состояния (НДС) стержневых конструкций, болтовых и шпилечных резьбовых соединений при строительстве, монтаже и эксплуатации объектов ответственного назначения в различных отраслях промышленности и транспорта (тепловая и атомная энергетика, машиностроение, химическая и др.) Известен ультразвуковой (УЗ) способ контроля механических напряжений в твердых телах, заключающийся в излучении в изделие до приложения нагрузки и после приложения двух импульсов УЗ колебаний сдвиговых волн с взаимно-перпендикулярной ориентацией вектора смещения, измерении изменения их скоростей и вычислении величины напряжения по относительному изменению скорости УЗ колебаний и акустоупругому коэффициенту [1]

Ультразвуковой способ измерения механических напряжений при затяжке болтовых соединений // 2107907

Способ контроля состава однотипных изделий из двухфазного материала // 2111483

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в материаловедении для массового контроля состава (пористости) изделий одного форморазмера (например, из твердых сплавов WC-Co и электрических сплавов)

Способ акустического контроля состава однотипных изделий из двухфазного материала // 2111484

Изобретение относится к неразрушающим средствам анализа свойств материалов акустическими методами и может быть использовано для массового экспрессного контроля состава (пористости) двухфазных сплавов (например, твердых сплавов группы ВК одного форморазмера)

Ультразвуковой способ определения напряженно- деформированного состояния эксплуатируемых болтовых соединений // 2112968

Изобретение относится к неразрушающим методам диагностики материалов конструкций и может быть использовано для определения фактического напряженно-деформированного состояния (НДС) ранее затянутых болтовых соединений в конструкциях, находящихся в эксплуатации объектов ответственного назначения в различных отраслях промышленности и транспорта (тепловая и атомная энергетика, машиностроение, химическая и др.) и заключается в том, что в исследуемый затянутый болт вводят непрерывные УЗ-колебания на частоте основного резонанса стоячей волны, при этом амплитуду возбуждающих колебаний устанавливают на уровне, обеспечивающем в теле болта стоящую волну малой интенсивности, принимают в принятом сигнале, затем устанавливают амплитуду возбуждающих колебаний на уровне, обеспечивающем установление амплитуды стоячей волны на границе колебаний малой и конечной интенсивности, и измеряют амплитуды первой, второй и третьей гармоник, а о напряженно-деформированном состоянии материала болта и величине механических напряжений судят по отношениям амплитуд гармоник, измеренных при высоком уровне возбуждающих колебаний, к амплитуде колебаний стоячей волны, измеренной при низком уровне возбуждающих колебаний

Малогабаритный акустический микроскоп // 2112969