Измеритель поглощения ультразвука в биологических средах Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

1 . 1

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике медицинского назначения и может быть использовано при медицинской диагностике и других измерениях.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений за счет использования цифровой техники.

На фиг.1 изображена структурная схема измерителя поглощения ультразвука в биологических средах; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Измеритель поглощения ультразвука в биологических средах содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, двухчастотный генератор 2, преобразователь 3, усилитель 4, коммутатор 5 и индикатор 6, второй вход которого соединен с синхронизатором 1, триггер 7, включенный между выходом синхронизатора 1 и входом коммутатора 5, выход триггера 7 соединен- с управляющим входом двухчастотного генератора 2, выход преобразователя 3 соединен с вхоДом коммутатора 5, схему 8 формирования маркеров и схему 9 цифровых измерений, первый вход схемы 8 формирования маркеров соединен с выходом синхронизатора 1, а второй - с первым выходом схемы 9 цифровых измерений, первый выход схемы 8 формирования маркеров соединен С первым входом схем1з 9 цифровых измерений, второй выход - с вторым входом схемы 9 цифровых измерений, третий выход - с входом индикатора 6, второй выход схемы 9 цифровых измерений соединен с управляющим входом усилителя 4, третий вход - с выходом триггера 7, а четвертый вход - с выходом коммутатора 5, схема 8 формиро вания маркеров выполнена в виде последовательно соединенных счетчика 10 схемы 11 сравнения и схемы ИЛИ 12, двух управляемых вручную реверсивных счетчиков 13 и 14, выходы которых со единены с входами схемы 11 сравнения второго коммутатора 15, входы которо го соединены с выходами схемы сравне ния, вычитателя 16, соединенного с выходами реверсивных счетчиков 13 и 14, вход счетчика 10 образует первый вход схемы 8 формирования маркеров, вход второго коммутатора 15 - второй вход, выход вычитателя 16 -первый вы ход, выход второго коммутатора 15

314502

второй выход, а выход схемы ИЛИ 12 - третий выход, схема 9 цифровых измерений выполнена в виде последовательно соединенных аналого-цифрового пре5 образователя 17, двух параллельно включенных регистров 18 и 19, схемы 20 ззычитания, схемы 21 деления, схемы 22 умножения и индикаторного табло 23, последовательно соединенных второго

10 триггера 24, третьего регистра 25 и цифроаналогового преобразователя 26, селектора 27, первый вход которого соединен с входом второго триггера 24, второй вход - с входом аналого15 цифрового преобразователя 17, выходы - с входами первого 18 и второго 19 регистров, вход третьего регистра 25 соединен с выходом схемы 20 вычитания, выход второго триггера 24 соеди20 нен с входом индикаторного табло,

второй вход схемы 21 деления образует первый вход схемы 9 цифровых из лере- . НИИ, второй вход селектора 27 - второй вход, первый вход селектора 27 - тре25 тий вход, вход аналого-цифрового преобразователя 1 7 - четвертый вход, выход второго триггера 24 - первый выход, выход цифроаналогового преобразователя 26 - второй выход схемы 9

30 цифровых измерений. Позициями 28-35 обозначены сигналы диаграммы работы на фиг.2,

Работа измерителя поглощения ультразвука в биологических средах основана на формировании эхограмм биологических сред методом эхоимпульс- ной локации поочередно на двух частотах и сравнении амплитуд эхосигнапов этих эхограмм, полученных в соответствии с целеуказанием оператора от границ исследуемого участка среды согласно выражению

B, BaCAi- А.) . .

- -irrf f У-

45 ,

где 06 - постоянная поглощения;

f, - частота 1-го зондирующего

сигнала; частота 2-го зондирующего

сигнала, причем f 2 ™

1-17- - I I , ,

- толщина исследуемого участка среды;

А,- амплитуда эхосигнала от начальной границы исследуемого участка среды на частоте f, ;

амплитуда эхо-сигнала от начальной границы исследу35

40

50

55

и В, емого участка среды на частоте fj ;

амплитуды зхосигналов от конечной границы на частотах f и f2 соответственно. Измеритель поглощения ультразвука

в биологических средах работает следуницим образом.

10

20

25

30

Синхронизатор 1 вырабатывает синхроимпульсы 28, запускающие схему 8 формирования маркеров, которая выра- батыщает такт овые импульсы 29 и формирует сигналы маркерных меток, перемещаемых по времени при помощи сигналов, с реверсивных счетчиков 13 и 14. Схема 16 вычитания вырабатывает код, соответствующий расстоянию между маркерными метками, который поступает на первый вход схемы 21 деления. Счетчик 10 формирует тактовые импульсы 29 в момент переполнения, определяя аксимальную глубину зондирования. Тек5пцее содержание счетчика 10 соответствует моменту времени зондирования. Содержимое реверсивных счетчиков 13 и 14, управляемых .сигналами с пульта управления, определяет граицы исследуемого участка маркерными етками 32 и 33. Сигналы 32 и 33, объединяемые схемой ИЛИ, поступают на индикатор 6, на котором высвечиватся как точки повышенной яркости. Эти же сигналы через коммутатор 15 поступают на вхдд АЦП 17 и селектора 27. Синхронно с формированием так-35 тового импульса 29 генератор 2 подает зондирующий импульс с частотой f| на преобразователь 3. Эхосигналы 30 преобразуются в электрические и пос Тупают через усилитель 4 и коммута- тор 5 на индикатор 6 и вход АЦП 17.

Работа измерителя поглощения ультразвука осуществляется в четыре такта.

При первом такте зондирование ды выполняется на частоте f/ . При этом на выходе триггера 7 формируется сигнал 31, равный логическому нулю, который управляет генератором 2, включая ультразвуковой преобразова- 50 тель 3, работающий на частоте f , коммутатором 5, который блокирует усилитель 4, пропуская эхосигналы на вход АЦП 17. Сигнал 31 поступает так- се на входы триггера 24 и селектора 55

27. На выходе триггера 24 устанавлива- тся сигнал 34, равный логическому улю, при котором через коммутатор

5

15 на селектор 27 поступает строб- импульс 35, соответствующий местоположению первого маркера. Цифровой код амплитуды эхосигнала, соответствующего местоположению первого маркера и полученного на частоте зондирования f , заноси тся под управлени19.

ем селектора /7 в регистр

При повторном зондировании (такт 2) происходит аналогичная процедура, только сигнал 31 на выходе триггера 7 имеет значение логической единицы, при котором преобразователь 3 зондирует среду на ультразвуковой частоте f , блокирование коммутатором 5 усилителя прекращается, эхосигнал через усилитель 4 поступает на вход АЦП 17. Селектор -27 при этом пропускает занесение кода амплитуды эхосигнала, полученного от того же отража

теля на частоте зондирования f в реги.стр 18. Содержимое регистров 18 и 19 сравнивается вычитателем 20, и разностный сигнал через регистр 25 и ЦАП 26 поступает на управляющий вход усилителя 4. В соответствии с управляющим сигналом усиление усилителя 4 эхосигналов увеличивается на величину (А,- А) (см.формулу 1) разности амплитуд эхосигналов, принятых от начальной границы исследуемого участка среды при частотах зондирования f J и f 2 .

Во время следующих двух тактов зондирование среды производится опять на частотах f, и измеритель работает аналогично, с той разницей, что схема 8 формирования маркеров под управлением сигнала 32 формирует строб- импульсы 31, обеспечивающие запись в регистры 18 и 19 поочередно эхосигналов В ( и В,

полученных согласно целеуказанию второго маркера, от задней границы исследуемого участка среды при частотах зондирования f и f2. Так как коэффициент усиления усилителя 4 увеличился на ( А,) , то в регистр 18 в четвертом такте работы схемы окажется занесен код величины Bj,+ ВгСА,- Ag). Разность В,-(В + В-(А,- А) с вычитателя 20 поступает на делитель 21, на другом входе которого находится код, соответствующий базе измерений f, т.е. расстоянию между маркер ами 32 и 33. Умножитель 22 производит умножение получен1ного кода на константу --y-Tn lpSiT и

s

на

1

индикаторное таовыдает результат ло 23. Занесение полученного значения постоянной затухания сУ. производится задним фронтом импульса 34 с триггера 24,

Введение в измеритель затухания ультразвука в биологических средах схемы формирования маркеров и схемы цифровых измерений позволяет автоматизировать процесс измерений , тем самым исключая субъективные ошибки. Поэтому увеличивается производительность и точность измерений.

Формула изобретения

Измеритель поглощения ультразвука в биологических средах, содержащий, последовательно соединенные синхронизатор, двухчастотный генератор, преоб- 2р диненных аналого-цифрового преобразователя, двух параллельно вктпоченных регистров, схемы вычитания, схемы деления, схемы умножения и индикаторного табло, последовательно соединен25 ных второго триггера, третьего регистра и цйфроаналогового преобразователя, селектора, первый вход которого соединен с входом второго триггера, второй вход - с входом аналого-цифро30 вого преобоазователя, выходы - с входами первого и второго регистров, вход Tpe fbero регистра соединен с выходом схемы вычитания, выход второго триггера соединен с входом индикаторного табло, второй вход схемы деления образует первый вход схемы цифровых измерений, второй вход селектора - второй вход, первый вход селектора - третий вход, вход аналого-цифрового

Q преобразователя - четвертый вход, выход второго триггера - первый выход, выход цифроаналогового преобразователя - второй выход схемы цифровых измерений .

разователь, усилитель, коммутатор и индикатор, второй вход которого соединен с синхронизатором, триггер, вклю ченный между выходом синхронизатора и i входом коммутатора, выход триггера соединен с управляющим входом двухчастот- ного генератора, выход преобразователя соединен с входом коммутатора, отличающийся тем, что, с це- лью повышения точности и производительности, он снабжен схемой формирования маркеров и схемой цифровых измерений, первый вход схемы формирования маркеров соединен с выходом синхронизатора, а второй - с первым выходом схемы цифровых измерений, первый выход схемы формирования маркеров соединен с первым входом схемы цифровых измерений, второй выход - с вторым входом схемы цифровых измерений, третий выход - с входом индикатора, второй выход схемы цифровых измерений соединен с управляющим входом усилителя, третий вход - с выходом

35

1231450

триггера, а четвертый вход - с выходом коммутатора, схема формирования маркеров выполнена в виде последовательно соединенных счетчика, схемы

5 сравнения и схемы ИЛИ, двух управляемых вручную реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с входами схемы сравнения, второго коммутатора входы которого соединены с выходами

10 схемы сравнения, вычитателя, соединенного с выходами реверсивных счетчиков, вход счетчика образует первый вход схемы формирования маркеров, вход второго коммутатора. - второй

15 вход, выход вычитателя - первый вы- тход, выход второго коммутатора - второй выход, а выход схемы ИЛИ - третий выход, схема цифровых измерений выполнена в виде последовательно соеI 36

19

го

V

Fti

ft

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике медицинского назначения. Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений. Схема формирования маркеров вырабатывает код длины исследуемой области под управлением двух реверсивных счетчиков, а также управляет триггером, который переключает частоты зондирующих импульсов . Схема цифровых измерений производит измерения амплитуд эхосиг- налов на двух частотах и увеличивает усиление усилителя на величину разности полученных амплитуд. Триггер переключает область измерений на глубину, заданную вторым маркером, после чего измерения повторяются на тех же частотах. Схема цифровых измерений выводит значение постоянной поглощения на индикаторное табло. 2 ил. а (Л

. Составитель А.Олохтонов Редактор Н.Слободяник Техред И.Гайдош Корректор С.Шекмар

Заказ 2559/49Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4

т Т