202650. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lágy biológiai szövetek rugalmasságának noninvazív akusztikai viszgálatához
5 HU 202 650 B 6 vés tartó külső homlokfelülete egybevág a piezoelektromos átalakítók érzékelőinek végével. Azáltal, hogy az adó homlokfelülete egybevág a piezoelektromos átalakítók érzékelőinek végével, az adóval való munkavégzés során megbízható és stabil érintkezés hozható létre az érzékelő és a vizsgálandó szövet között, és ezáltal növekszik a mérések megbízhatósága. A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alakjánál az elektronikus egység idő-sebesség átalakítót, átszámító egységet tartalmaz, amely a hanghullámoknak a sugárzó piezoelektromos átalakítótól a vevő piezoelektromos átalakítóig való haladási idejét terjedési sebességre átszámítja Az elektronikus egység továbbá digitális kijelzővel van ellátva, amely mutatja a sebességértékeket Az átszámító egység alkalmazása lehetővé teszi, hogy a mérési eredményt szabványos fizikai mennyiségben adjuk meg (terjedési sebesség, m/s) és így a biológiai szövetek rugalmasságának összehasonlító értékelése lehetségessé válik a találmány szerinti berendezés segítségével, aholis a piezoelektromos átalakítók érzékelői között a távolság esetlegesen eltérő. Egy további előnyös kiviteli alak esetében a találmány szerinti berendezés elektronikus egysége szabályozott erősítési tényezőjű bemeneti differenciaerősítőt tartalmaz, amelynek bemenetei a vevő piezoelektromos átalakítókra csatlakoznak. Az elektronikus egység tartalmaz továbbá egy impulzusgenerátort, amelynek kimenete a sugárzó piezoelektromos átalakító kapcsolódik. A bemeneti differenciaerősítő kimenetére egy komparátor csatlakozik. Az impulzusgenerátor kimenetére továbbá bemeneténél fogva késleltető egység csatlakozik. Az elektronikus egység továbbá flip-flopot tartalmaz, amelynek visszaállító bemenete a késleltetőegység kimenetére és állítóbemenete az impulzusformálón át a komparátor kimenetére kapcsolódik. Az időt sebességgé átalakító átszámító egység bemenetei a flip-flopra és az impulzusgenerátor kimenetére, és ennek kimenetei digitális kijelzőre csatlakozik. Az elektronikus egységben elrendezett és a piezoelektromos átalakítókra csatlakozó bemeneti differenciaerősítő növeli a berendezés érzékenységét és csökkenti a piezoelektromos átalakítók érzékelői közötti távolság változása által esetlegesen okozott mérési hibát. Az elektronikus egység kapcsolási elrendezése lehetővé teszi a találmány szerinti eljárás megvalósítását, amelynek révén mréhető az akusztikai impulzus futási ideje. A találmány révén elérhető további célokat és előnyös tulajdonságokat a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak és foganatosítási mód alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon: az 1. ábra akusztikus felületi hullámok keltésének és feldolgozásának folyamatát mutató elvi vázlat, amely alapját képezi, a 2. ábra a találmány szerinti berendezés adója hosszmetszetben, a 3. ábra a 2. ábra szerinti adórész D részlete kinagyítva, a 4. ábra a piezoelektromos átalakítók és érzékelőik tartóegységének megvalósítási formája, az 5. ábra az elektronikus egység kapcsolási elrendezése, a 6. ábra az idő-sebesség átalakító (átszámító egység) kapcsolási elrendezése, a 7. ábra a frekvenciaátalakító kapcsolási elrendezése, a 8. ábra az elektronikus egység fő egységeinek működési diagramjai. A találmány szerinti eljárás révén a szövetek rugalmasságát a következő módon határozzuk meg. Az 1. ábra szerinti vizsgálandó közeg A pontjára érintő irányban helyi lengő deformációt hozunk létre, például egy hajlító üzemmódban működő 1 piezoelektromos átalakító segítségével, amely a közeg felszínére merőlegesen van elrendezve, és amely a felületet érintő érzékelővel van ellátva. Az A ponttól L távolságnyira lévő B pontban, amely a deformáció irányában fekszik, az akusztikus hullámokat például egy érzékelővel ellátott és hajlító üzemmódban működő 2 piezoelektromos átalakítóval fogjuk fel. Eközben mind a két piezoelektromos átalakító azonos irányban (plánparalel módon) van elhelyezve, és geometriai méreteik határozzák meg a tartományban (0,5-30 kHz) a kiválasztott üzemi frekvenciát Az akusztikus impulzus terjedési V sebességét a mért At időtartam és az impulzus terjedési L távolság hosszából a következő összefüggés alapján határozhatjuk meg: A találmány szerinti eljárás során a közeg deformációjának gerjesztése után a kialakuló hullámoknak a deformáció irányában vett terjedési sebességét a következő összefüggés adja: V = 2Vr (2) ahol VR a Royleigh-féle hullámok terjedési sebessége a közegben. A gélalakú közegekben, amelyek közé biológiai szövetek is tartoznak, a VR sebesség nagyságára a következő kifejezéssel adható meg: VR = 0,955 (3) ahol p: a közeg sűrűsége, p: a csúsztató rugalmassági modulus. Amennyiben a szövet felületi rétegében strukturális anomáliák vannak, fonalszerű képződmények alakjában, amelyek az A, B pontok által meghatározott A-B irányba esnek, akkor ezek hozzájárulnak megfelelő módon a közeg rugalmasságához ebben az irányban, és következésképpen a hanghullámok teijedési V sebességéhez. Ha ez a strukturális anomália merőleges az A-B irányra, akkor csupán gyenge mértékben befolyásolja az A-B irányban vett közegrugalmasságot, és következésképpen kicsi a hatása a hang terjedési sebességére. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során például meghatározható a rugalmasság, mikoris a felületi hullámok sebességértékei m/s egységben adhatók meg az emberi test különböző területein. Ilyen értékeket tüntet fel a következő táblázat: Homlok Arc Áll Mell Ujj Láb 29 19 59 21 130 120 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
