Ультразвуковой датчик для биологических исследований

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащий призму с двумя параллельными гранями и установленные на ней два пьезопреобразователя с одинаковой рабочей частотой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, угол 9 между одной из параллельных граней и основанием призмы выбран из условия 9-0,Barceirr(Celc), где Cg - скорость продольных волн в материале призмы; С.- фазовая скорость нулевой моды волн Лзмба в материале пьеэопреобразователей . размеры пьезопреобразователей выбраны из условия I 2 D /co52Q, где D, - диаметр первого пьезопрсобразователя; Do - диаметр второго пьезопреобразователя , оба пьезопреобразователя установлены на грани призмы, образующей с основанием угол Q таким образом, что оси пьезопреобразователей расположены в плоскости, пертендикулярной основанию призмы, расстояние S между центрами пьезопреобразователей выбрано из условия I 5«a(i-cos2e)/co&20, (Л с где а - минимальное расстояние межоу центром первого пьезопреобрязователя и ребром, образованным сонованием призмы и ее гранью, на которой установлены пьезопреобрао зователи, а размер k основания призмы в плоскости, :А Х проходящей через оси пьезопреобраэователей, выбран из условия D k(a+)/cose. :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 3150 6 01 и 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ размеры пьезопреобразователей выбраны из условия

>2 = D, с05 28, где 9, — диаметр первою пьезопреобразователя;

Э2 — диаметр второю ьезопреобразователя, оба пьезопреобраэователя установлены на грани призмы, образующей с основанием угол

6 таким образом, что оси пьезопреобразователей расположены в плоскости, перпендикулярной основанию призмы, расстояние

S между центрами пьезопреобразователей выбрано из условия б-а(,1-cos 26)/cos29, k >(a+ — )/caS e

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3486195/25-28 (22) 17.08.82 (46) 15.02.84. Б . Н 6 (72) Л. В. Юозонене, М.-Н. А. Серейкене и И. А. Гинтаутас (71) Каунасский медицинский институт (53) 620.179,16 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 793568, кл. А 61 В 10/00, 1979.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 896539, кл. G 01 N 29/04, 1980 (прототип). (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК ДЛЯ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащий призму с двумя параллельными гранями и установленные на ней два пьезопреобразователя с одинаковой рабочей частотой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, угол Ю между одной из параллельных граней и основанием призмы выбран иэ условия

9 =0,5 агсь й.(Се j С р), где С вЂ” скорость продольных волн в материале призмы;

С Р вЂ” фаэовая скорость нулевой моды волн Лэмба в материале пьеэопреобразователей, где а — минимальное расстояние между центром первого пьезопреобраэователя и ребром, образованным основанием призмы и ее гранью, на которой установлены пъезопреобразователн, а размер k основания призмы в плоскости, проходящей через оси пьезопреобразователей, выбран из условия

1073693 2

6 таким образом, что оси пьеэспреобразователей расположены в плоскости, перпендикулярной основанию призмы, расстояние Я между центрами пьезопреобразовате5 лей выбрано из условия

Изобретение относится к ультразвуковой технике, применяемой в медицине и биологии, и может быть иснользовано прн исследовании и контроле свойств биологических жидкостей и мягких тканей организма.

Известен ультразвуковой датчик для биологических исследований, содержащий угломер с основанием в вице призмы, установленный на ней пьезопреобразователь и рефлектор, установленный на подвижной части угломера с возможностью осевого перемещения (11.

Известному датчику присущи недостаточно . ц ирокие область применения и функциональные возможности, так как ои не позволяет проводить исследования при одностороннем до ступе к ткани и определение ее плотности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой датчик для биологических исследований, содержащий призму с двумя параллельными гранями и установленные на ней два пьезопреобразователя с одинаковой рабочей частотой. Кроме того., датчик содержит угломер, основанием которого является призма, и рефлектор, установленный на подвижной части угломера с возможностью осевого перемещения (2J.

Этому датчику присущи также недостаточно широкая область применения, вызванная необходимостью двустороннего доступа к исследуемой биологической ткани.

Целью изобретения является расширение области применения ультразвукового датчика для биологических исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом датчике для биологических исследований, содержащем призму с двумя параллельными гранями и установленные на ней два пьезопреобразователя с одинаковой рабочей частотой, угол 8 между одной из параллельных граней и основанием призмы 40 выбран .иэ чсловия

5 =0(1-Ñ05 2 9) IÑ05 Q g

4> Qt — co58. где СŠ— скорость продольных волн в матери

45 але призмы, С г — фазовая скорость нулевой моды волн Лэмба в материале пьезопреобразователей, размеры пьезопреобраэователей выбраны из

50 условн,я

22 =-В,((СОВ 26., где 2„— диаметр ьезопреобразователя", — диаметр второго пьезопреобразо" вателя, оба пьезопреобразователя установлены на грани призмы„образунццей с Основанием угол где a — минимальное расстояние между центром первого пьезопреобразователя и ребром, образованным основанием призмы и ее гранью, на которой установлены пьезопреобразователи, а размер основания призмы в плоскости, I проходящеи через оси пьезопреобразователей, выбран иэ условия

На чертеже представлена схема ультразвукового датчика для биологических исследований.

Ультразвуковой датчик для биологических исследований содержит призму 1 с двумя параллельными гранями 2 и 3 и основанием 4 и установленные на призме 1 первый 5 и второй 6 пьезопреобразователи. Угол 8 между гранью 2 и основанием 4 призмы 1 выбран из условия

6=0,5ан.с5 П(СqI С ), где C,e — cKopocTb продольных волн ll материале призмы 1;

С " — фазовая скорость нулевой моды волн Лэмба в материале пьезопреобраэователей 5 и 6, Пьезопреобраэователи 5 и 6 установлены на грани 2 призмы 1, образующей с основанием 4 угол 8 таким образом, что оси пьезопреобразователей 5 и 6 расположены в плоскости, перпендикулярной основанию 4 призмы 1, а расстояние $ между центрами щезопреобразователей 5 и 6 выбрано из условия з = С " - Coe 28) /ссс; 2 8 где с — максимальное расстояние между центром первого пьезопреобразователя 5 и ребром, образованным основанием 4 призмы 1. и ее гранью 2, на которой установлены ,пьезопреобраэователи 5 и 6.

Размеры пьезопреобразователей 5 и 6 выбраны из условия

5 2

45 P

С, н н». где С вЂ” скорость поперечных волн в материале призмы 1.

Таким образом, изобретение расширяет область применения датчика, позволяя исследо6 = 0,5 агс о(С (С ), а также благодаря выбранным размерам пьезопреобраэоватслей и основания призмы и расстоянию между центрами льезолреобраэователей. з 1073693 4 где З< — диаметр первого пьезопреобразова- плоскости, проходящей через оси пьеэопрео(2теля 5 раэователей 5 н 6, х отраженные волны в в

3 — диаметр второго пъеэопреобраэова- полностью попадают на пьеэопреобразователь

2 теля 6. 6 н преобразуются им в электрический сигРазмер k основания 4 призмы l в ллос- 5 нал амплитудой А„. Затем второй пьезопрекости, проходящей через оси пьезопреобраэо- обраэователь 6 возбуждается с помощью гене вателей 5 и 6, выбран иэ условия pampa и излучает в приэму 1 продольные ультразвуковые волны. Распространяясь or р э(дг IJgpgg грэнл 2 лрлэыы I, эгн лронольниэе волны

t0 нормально падают на грань 3, отражаются от льт азв ковой датчик для биологйчески нее и опять попадают на грань 2 и пьезопреий аботает сле щим образом. образователь 6, и преобразуются им в элект. исхо ом состоянии датчик находится в основание 4 н rpaw 3 прН3ММ и и еоб азователь 5 возбуждаакустический контакт с исследуемои биологигене то а,не показан и ческой тканью 7, опять возбуждают генератором пьеэопреобразователи 5 и 6, принимают призмы 1, продольные волны пад ольные волны падают лод

orраженные волны, которые преобразуются пьеэопреобразователями 5 н 6 в электрина основание 4, отражаются

20 ческие сигналы А н В Определяют т пола ают на г, ань 2. В месна г ань 2 и измы 1 от аженной коэффициенты Чв н Vn отражения пропродольной волны нах ди ной волны находится вто. и льезоп едольных волн or исследуемой биологической что об словлено выбо м ас ткани 7 соответственно прн угловом и ме центрами пьезопреобразованормальном паданиях из выражений телей 5 и 6. В пьезопреобраэователе 6 воз25 =А,А

0> буждается волна Пэмба нулевого порядка—

= 8118o. симметричная $в или антисимметричная о. в зависимости от выбранного угла межд>

8 жждд>, Скорость С распространения ультразвукогранью 2 и основанием призмы . л

4 и измы 1. Благода- вых колебаний в исследуемой биологической ря выбору размера пьезопрео ра опреобразователей 5 ткани 7 и ее плотность р определяют иэ и 6 D и 23 и основания 4 призмы 1 в 30 выражений ье

Се l<-Н4 (ЬИiНо)-((-Я -р„Сей Ví

С= (1-Чп1 (Ъ(1 ЧВ)-g (<- Я ь(п 9

Р

Р . И Н !- (<-V,ö ;, Е (Ъ(1+ЧВ -Я (21-ЯВ ) -р2 С (1 Ч )2,1 Ч )2 где )le — плотность материала призмы 1, вать биологические жидкости и мягкие ткаЪ,g — постоянные для конкретного дат- 40 ни организма при одностороннем достпуле чика, определяемые из формул к ткани, а также in vivo„что приводит к увеличению количества эон исследований на теле живого существа благодаря установке

Сосо 8

3 пьезолреобраэователей на грани призмы, образующей с основанием угол, выбранный из условия

1073693

Составитель В. Гондаревский

Техред СЛегеэа Корректор В. Бутяга

Редактор Л. Алексеенко

Заказ 322/44

Филиал ППП "Патент", r. Увтород, ул. Проектная, 4

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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