202650. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lágy biológiai szövetek rugalmasságának noninvazív akusztikai viszgálatához
7 HU 202 650 B 8 Egy másik jellegzetes példa a biológiai szövetek rugalmasságának meghatározására az az eset, mikor a mérési eredményeket összehasonlítják az emberi bőr rugalmasságát kriomasszázzsal történő kezelése előtt és után. így például vékony bőrű asszonyok arcának szövetében a felületi hullámok sebessége a kriomasszázs előtt 20 ± 2 m/s értékű volt. A kriomasszázs után meghatározott hangsebesség 90 ± 8 m/s értékűre adódott és a kiindulási értékre történő visszaállás 9 ± 1 perc elteltével következett be. A találmány szerinti vizsgálat alkalmazására további példaként adjuk meg az összehúzódó izmok mint biológiai szövetek állapotának az ellenőrzése kapcsán meghatározható eredményeket Az izom kontrahálása előtt a felületi hullámok terjedési sebessége az izomrostok mentén 10 m/s értékű volt. Az izom kontrahált állapotában (elektromos árammal történő stimulálás után) a mérhető hangterjedési sebesség 35 m/s értékű volt A fenti példát igazolják, hogy a felületi hullámok terjedési sebessége jelentős információtartalommal rendelkezik, különféle fajtájú élő szövetek állapotának jellemzésére vonatkoztatva. A változási tartomány többszáz százalékot tesz ki, szemben a volumelasztikus tulajdonságokkal, amelyek csupán néhány százaléknyi változást mutatnak. A lágy biológiai szövetek rugalmasságának noninvazív akusztikus vizsgálatára szolgáló eljárás foganatosítására alkalmas berendezés egy adórészt és egy elektronikus egységet tartalmaz. Az adórész felépítése a 2-4. ábrákon látható és sugárzó 1 piezoelektromos átalakítót, valamint két vevő 2 és 3 piezoelektromos átalakítót tartalmaz, amelyek rendre 4, 5, 6 érzékelővel vannak ellátva. Az 1, 2, 3 piezoelektromos átalakítók bimorf szerkezetűek és méretük úgy van meghatározva, hogy működési frekvenciájuk 0,5-30 kHz tartományban legyen. A sugárzó 1 piezoelektromos átalakító rugalmas betétek segítségével 7 tartóba van beépítve, míg a vevő 2, 3 piezoelektromos átalakítók ugyancsak rugalmas betétekkel második 8 tartóban vannak elhelyezve. A 7, 8 tartók hosszúkásán vannak kialakítva, mivel ezek az akusztikus impulzus számára egyúttal késleltető vonalat képeznek, amely impulzusok a sugárzó 1 piezoelektromos átalakítóból a szerkezeti elemeken át a vevő 2, 3 piezoelektromos átalakító felé terjednek. Mindkét 7 és 8 átalakító másik vége 9 alaplapba van beépítve, amely egy elülső 10 házból és hátulsó 11 sapkából összeállított testbe van beszerelve. Az adórészben továbbá a rányomó erő egységesítésére szolgáló szerkezet van beépítve (lásd a 3. ábrát). Ez az egység csöves 12 tokot, első 14 rugót, valamint cső alakú 15 állóérintkezőt tartalmaz, amely egy szigetelőbetéten át rá van szerelve a 9 alaplapra. A 12 tok tüske alakú 13 mozgóérintkezővel van ellátva. A cső alakú 15 állóérintkezőn belül szigetelőhüvelyben elhelyezeti 16 mozgóérintkező, valamint egy második 17 rugó van elrendezve, amely 17 rugó összenyomottságának mértéke 18 állítócsavarral szabályozható. Az elektronikus egység (lásd 5. ábra) bemeneti 19 differenciaerősítőt tartalmaz, amelynek bemenetéire csatlakoznak a vevő 2 és 3 piezoelektromos átalakítók. A 19 differenciaerősítő kimenetére 20 komparator bemeneté csatlakozik. A sugárzó 1 piezoelektromos átalakítóra 21 impulzusgenerátor kimenete csatlakozik. A 21 impulzusgenerátor kimenetére továbbá 22 késleltető egység bemenetc csatlakozik. A 20 komparátor kimenetére a 24 impulzusformálón át 23 flip-flop állítóbemenete kapcsolódik. A 23 flip-flop visszaállító bemenete a 22 késleltető egység kimenetére csatlakozik. A 23 flipflop kimenetére 25 átszámító egység számolóbemenete és a 21 impulzusgenerátor kimenetére a 25 átszámító egység vezérlőbemenete csatlakozik. A 25 átszámító egység kimenetére továbbá 26 digitális kijelző kapcsolódik. A 25 átszámító egység (lásd 6. ábra) 27 koincidencia egységet tartalmaz, amelynek bemenetei össze vannak kapcsolva a 23 flip-flop kimenetével. A 27 koincidencia egység kimenetére első 28 bináris számláló E vezérlőbemenete kapcsolódik. A 28 bináris számláló kimenetére 29 frekvenciaátalakító első C, számlálóbemenete kapcsolódik. A 28 bináris számláló C számlálóbemenetére 30 óragenerátor lrimenete kapcsolódik. Ugyanez a kimenet össze van kapcsolva továbbá a 29 frekvenciaátalakító második C2 számlálóbemenetével. A 21 impulzusgenerátor kimenetére második 31 számláló bemenete kapcsolódik. A 31 számláló átszámítási tényezője kétszer akkora, mint a 28 bináris számláló átszámítási tényezője. Ezen túlmenően a 25 átszámító egység első 32 impulzusformálót tartalmaz, amelynek bemenete a 31 számláló kimenetére, és kimenete a 28 bináris számláló és a 29 frekvenciaátalakító R állító bemenetére kapcsolódik. A 31 számláló kimenetére további 33 inverteren át második 35 impulzusformáló bemenete kapcsolódik. A 33 inverter kimenetére továbbá 34 késleltető egység csatlakozik. A 29 frekvenciaátalakító a 35 impulzusformálő és a 34 késleltető egység kimenetei rendre harmadik 36 számláló C számiáló, R beállító és E vezérlőbemenetére csatlakoznak. A harmadik 36 számláló kimenetei rácsatlakoznak a 26 digitális kijelző bemenetéire. A találmány szerinti berendezés a következő módon működik. A 21 impulzusgenerátorok rövid idejű és mintegy 30 kHz frekvenciájú impulzusokat keltenek, amelyek a sugárzó 1 piezoelektromos átalakítóban hajlító rezgéseket keltenek. Mikor a 4, 5, 6 érzékelők megérintik a vizsgálandó szövet felszínét, akkor benne hanghullámokat gerjesztenek, amelyek viszont a vevő 2, 3 piezoelektromos átalakítókban hajlító rezgéseket és elektródjaikban elektromos jeleket hoznak létre. Mivel a vevő 2, 3 piezoelektromos átalakítók a 19 differenciaerősítő bemenetéire a hangjelet tekintve ellenfázisban vannak rácsatlakoztatva, ezért a 19 differenciaerősítő kimenetén olyan jel keletkezik, amelynek amplitúdója arányos a 2, 3 piezoelektromos átalakítókban keltett mechanikus rezgések amplitúdóinak összegével. Ezzel egyidejűleg az elektromos zavarjelek (beleértve az 50 Hz frekvenciájú jeleket is), amelyek a 2, 3 piezoelektromos átalakítókhoz vezető kábelekben keletkeznek, a 19 differenciaerősítő kivonja egymásból. Ezáltal egyrészt megnövekszik az adó érzékenysége a hanghullámokkal szemben, másrészt nagymértékben elnyomja az elektromos zavarjeleket. A 20 komparátor, a 22 késleltető egység a a 23 flip-flop együttesen egy olyan impulzust hoz létre, amelynek időtartama azonos azzal az idővel, amely alatt a sugárzó 1 piezoelektromos átalakítóból az akusztikus impulzusok rákerülnek a vevő 2, 3 piezoelektromos átalakítók érzékelőire. Ez a következő módon történik. Az indítás a 22 késleltető egység kimenetén lévő impulzus végénél kezdődik, a lezárást a 24 impulzusformáló abban az időpillanatban végzi, amikor a jel a 19 diffe5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
