RS61310B1 - Pretvarač koji obuhvata uređaj za emitovanje torzionih ultrazvučnih talasa - Google Patents

Description

Opis

OBLAST TEHNIKE

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na piezoelektrične pretvarače korišćene u medicinskoj dijagnozi, kontroli u industriji i vazduhoplovnoj industriji, između ostalog. Određenije, ovaj pronalazak odnosi se na piezoelektrični pretvarač za generisanje i prijem torzionih ultrazvučnih i zvučnih talasa u kvazinestišljivim čvrstim sredinama (sa Poasonovim odnosom blizu 0.5), gelovima i određenim fluidima.

[0002] Oblast primene ovog pronalaska je nedestruktivne analize materijala, a posebno upotreba ultrazvučnih talasa za analizu, poželjno, bioloških tkiva. Uređaji ovog tipa omogućavaju dobijanje informacije o strukturi fizičkih i hemijskih sredina i postizanje električnih signala ili impulsa na osnovu ove informacije, ili obrnuto.

STANJE TEHNIKE

[0003] Torzioni talasi su prostorna raspodela transverzalnih talasa koji se prostiru duž neke ose kod kojih se kretanje čestica javlja po obimu čiji je centar pomenuta osa, tako da je amplituda kretanja u ravni generisanja srazmerna rastojanju od ose unutar prečnika pretvarača.

[0004] Ovi talasi se prostiru kroz čvrste i polučvrste sredine, ali ne kroz savršene tečnosti, tako da merenje brzine zvuka u sredinama ovog tipa može biti veoma korisno za izučavanje njihovih strukturnih karakteristika.

[0005] Pretvarač je uređaj koji može da transformiše ili konvertuje određenu vrstu ulazne energije u neku drugu različitu vrstu izlazne energije. Ovi uređaji uključuju, između ostalog, elektromehaničke pretvarače koji transformišu električnu energiju u mehaničku energiju u obliku dvosmernih premeštanja elastično povezanih sa naprezanjima.

[0006] Ultrazvučni pretvarači emituju i primaju ultrazvučne talase, koji omogućavaju, na osnovu mehanike čvrstih tela, identifikovanje promena u konzistenciji tkiva što može da ukaže na prisustvo tumora, i kvantifikovanje mehaničkih ili fizičkih promena u tkivu i mogu predvideti određene patologije brže nego što to mogu neke druge dijagnostičke tehnike. Danas, jedina praktična tehnika za skrining čvorova jeste manuelna palpacija.

[0007] Problem sa kvazi-stišljivim materijalima (meka tkiva i gelovi), čiji je Poasonov odnos oko 0.5, jeste što su njihovi modul stišljivosti i modul smicanja različiti. Talasi P- i S-tipa različitih veličina prostiru se u ovim materijalima; generisani su lažni P-talasi koji preovlađuju i maskiraju S-talase, koji onemogućavaju da komercijalni uređaji očitavaju S-talase koji obezbeđuju informaciju o modulu smicanja.

[0008] Pored toga, ultrazvučna tehnika je jeftina tehnika koja nema jonizujuće efekte poput drugih dijagnostičkih sredstava kao što su X-zraci.

[0009] Konvencionalni ultrazvučni pretvarači emituju i primaju P-talase i S-talase, pri čemu su P-talasi longitudinalni talasi, dok S-talasi predstavljaju talase koji se prostiru transverzalno. Takođe je poznato da je brzina P-talasa mnogo višeg reda veličine od brzine S-talasa. Oni se generišu električnom ekscitacijom piezoelektričnih kristala postavljenih u određenim pravcima u odnosu na njihovu polarizaciju, tako da oni generišu kompresiju ili pokrete smicanja.

[0010] Pomoću jednačina prostiranja elastičnih talasa, prostiranje torzionih talasa je u korelaciji sa modulom smicanja, dok je prostiranje longitudinalnih talasa u korelaciji sa modulom stišljivosti. Kod mekih tkiva, modul stišljivosti samo se menja za delove procenta sa patologijama, dok se modul smicanja menja za nekoliko redova veličine, tako da se korišćenjem ultrazvučnih pretvarača zasnovanih na torzionim talasima, može postići osetljivost daleko veća od one dobijene ultrazvučnim pretvaračima zasnovanim na P-talasima i S-talasima.

[0011] Poznati su generatori za generisanje torzionih talasa kroz namotaje; međutim, oni imaju glavni nedostatak gornje granice frekvencije jer onemogućavaju emitovanje ultrazvučnih talasa, a najvažnije, uključuju kontaminaciju drugim lažnim talasima kao rezultat kompleksnosti sistema i sprege između nekoliko režima kretanja. Ovo je slučaj kod patentnog dokumenta US 5,321,333, koji opisuje dvostrani uređaj (koji generiše odgovarajuće talase na svakom kraju) za generisanje pokreta smicanja na osnovu kombinacije polarizovanih piezoelektričnih elemenata koji su pričvršćeni za čvrstu šipku za prenošenje kretanja.

[0012] Takođe su poznati pretvarači koji emituju torzione talase kao što su oni opisani u patentnom dokumentu WO 2012172136. U ovom patentnom dokumentu, torzioni talasi se generišu kao rezultat prenosnog diska koji kombinuje par elastičnih diskova koji obezbeđuju inerciju potrebnu za smanjenje rezonantne frekvencije i krutost za smanjenje dilatacionih talasa, i izbor transverzalno polarizovanih piezoelektričnih elemenata koji transformišu električni signal u mehaničko kretanje. Ništa manje, signal primljen od strane opisanih uređaja sadrži suviše šumova, pa njegova analiza ima ozbiljnih problema. Nedostatak kvaliteta ovog signala onemogućava ispravnu rekonstrukciju strukturnih karakteristika uzorka u određenim situacijama.

[0013] Takođe su poznate tehnike za ocenjivanje elastičnosti tkiva [Parra-Saavedra, M., Gomez, L, Barrero, A., Parra, G., Vergara, F., i Navarro, E. (2011) Ultrasound in Obstetrics \&Gynecology 38, 44-51], [Peralta, L, Bochud, N., i Rus, G. (2013) Submitted to J. Mechanical Behavior of Biomedical Materials], [Feltovich, H., Hall, T., i Berghella, V. (2012) American journal of obstetrics and gynecology 207, 345-354] ili [Feltovich, H., Hall, T., i Berghella, V. (2012) American journal of obstetrics and gynecology 207, 345354], kao što su elastografija talasa smicanja (SSI) ili indeks cervikalne konzistencije (CCI) i histogram srednjeg nivoa sive boje. Ove tehnike imaju nekoliko nedostataka jer generišu lažne kompresione talase koji maskiraju relevantne smicajne talase. Pored toga, brzina koja definiše krutost grlića materice obično je mnogo veća od maksimalne brzine smicajnih talasa s obzirom da je ona ograničena brzinom snimanja od SSI. S druge strane, mapa u boji kvazi-estetske elastografije je samo kvalitativni opis relativne raspodele napona, a da nikada nije bila kvantitativni opis stvarne krutosti tkiva.

[0014] Fizički princip za određivanje mehaničkih karakteristika strukture sredine je: fizička veličina prostire se u obliku talasa kroz sredinu koja se ispituje, koja izobličava talas sve dok se ne izmeri na pristupačnoj površini. Mehanički parametri odgovorni za modifikaciju talasa mogu se izvesti iz merenja izvedenih pomoću teorije inverznog problema zasnovane na modelu. Ova tehnika je najmoćnija strategija poznata do danas.

[0015] Poznati su razni komercijalni proizvodi među uređajima za elastosonografiju, kao što je Fibroscan® (http://www.fibroscan.co.uk/) koji samo emituje impuls niskofrekventnih kompresionih talasa, čije se prostiranje prati pomoću elastografskog principa korišćenjem drugog fronta visokofrekventnih kompresionih talasa. Prema tome, postoji potreba za razvojem alternativnih pretvarača koji mogu da emituju i primaju torzione talase sa ultrazvučnom frekvencijom koja omogućava dobijanje osetljivosti pogodne za detekciju nepravilnosti u konzistenciji tkiva koje su bile nedetektabilne do sada osim pomoću palpacije, a da signal nije kontaminiran lažnim talasima.

PREDMET PRONALASKA

[0016] Ovaj pronalazak odnosi se na uređaj koji omogućava identifikovanje promena u konzistenciji kod materijala koji se ispituju.

[0017] Obezbeđeni su pretvarač prema patentnom zahtevu 1 i postupak upotrebe prema patentnom zahtevu 5.

[0018] Posebno, prvi aspekt ovog pronalaska opisuje emiter torzionih talasa, u nastavku "emiter ovog pronalaska", koji obuhvata elektromehanički pokretač stimulisan pomoću generatora signala koji omogućava generisanje torzionih talasa sa većom amplitudom.

[0019] Drugi aspekt ovog pronalaska odnosi se na ultrazvučni pretvarač, u nastavku "pretvarač ovog pronalaska", koji obuhvata emiter ovog pronalaska.

[0020] Ovaj pronalazak zasnovan je na generisanju i merenju ultrazvukova pomoću nekonvencionalne upotrebe površinskih i/ili smicajnih talasa umesto longitudinalnih talasa, s obzirom da su smicajni talasi nekoliko redova veličine osetljiviji na promene u mikrostrukturi relevantne strome grlića materice, koje su blisko povezane sa viskoelastičnim modulima smicanja tkiva.

[0021] Za razliku od poznatih uređaja, posebno onih opisanih u patentnom dokumentu WO 2012172136, talasi su generisani elektromehaničkim pokretačem stimulisanim generatorom električnih signala i prevedeni u signal veličine do 10 puta veće (polazeći od vrednosti između 2 i 3 mV do maksimalnih vrednosti između 20 i 40 mV), koji značajno smanjuje nivo šuma, a, prema tome, olakšava analizu primljenih talasa.

[0022] Na sličan način, emiter ovog pronalaska omogućava emitovanje torzionih talasa na nekoliko frekvencija pomoću električne ekscitacije na pomenutim frekvencijama, a čija brzina prostiranja zavisi direktno od modula smicanja, glavni indikator konzistencije mekih tkiva. Upotreba torzionih talasa nudi veću osetljivost u detekciji nepravilnosti u konzistenciji tkiva i ima prednost eliminisanja praktično svih kompresionih talasa koji kontaminiraju signal zbog njihovih složenih načina prostiranja.

[0023] Upotreba ultrazvučnih talasa kao fizičke veličine ima dve osnovne prednosti. Prvo, to je mehanički talas koji se može kontrolisati, a, zbog toga, osetljiviji je na mehaničke karakteristike u odnosu na bilo koje drugo indirektno merenje. Drugo, talas se generiše u niskoenergetskom režimu koji je osetljiviji na promene u konzistenciji tkiva od talasa generisanih u visokoenergetskom režimu.

[0024] Prema tome, pretvarač ovog pronalaska omogućava identifikovanje, zasnovano na mehanici čvrstih tela, promena u konzistenciji tkiva koje mogu da ukazuju na prisustvo tumora i bilo koji poremećaj koji se manifestuje u obliku pomenutih promena u konzistenciji.

OPIS NACRTA

[0025]

Fig.1 prikazuje emiter. Mogu se videti kontaktni element (1), elektromehanički pokretač (2) i generator (3) električnih signala, gde (e) predstavlja osu emitera.

Fig.2 prikazuje kontaktni element (1). (B) predstavlja veću osnovu zarubljene kupe i (b) predstavlja manju osnovu.

Fig.3 prikazuje presek prijemnika na kom se mogu videti prsteni (prednji prsten 4a, i zadnji prsten 4b) i piezoelektrični elementi (5). (e') predstavlja osu prijemnika.

Fig.4 prikazuje sklop emitera i prijemnika u kom se mogu videti kontaktni element (1), prsteni (4) i piezoelektrični elementi (5). (e') predstavlja osu prijemnika koja se podudara sa osom emitera u ovom sklopu.

Fig.5 šematski prikazuje kontakt između pretvarača i uzorka (S). (P) predstavlja ravan kontakta, (1) kontaktni element, (2) elektromehanički pokretač, (4a) prednji prsten, (4b) zadnji prsten i (5) piezoelektrični elementi (5).

Fig.6 prikazuje piezoelektrični element (5) i smer njegove polarizacije (P).

Fig.7 prikazuje presek pretvarača ovog pronalaska na kom se može videti sklop emitera, gde (1) predstavlja kontaktni element i (2) elektromagnetni pokretač, u odnosu na prijemnik, (4a) i (4b) predstavljaju gornje i zadnje prstene, a (5) piezoelektrične elemente, i njegov sklop unutar kućišta (7) zajedno sa elementima (8) za atenuaciju.

OPIS PRONALASKA

[0026] U ovom opisu, "uzorak" se mora shvatiti kao materijal, poželjno tkivo, tkivna kultura ili ćelijska kultura, kroz koji talasi emitovani od strane pretvarača treba da prolaze kako bi se ispitale njegove strukturne karakteristike (elastični parametri, viskoelastični parametri, geometrija mikrostrukture, poroznost, ili modeli disipacije energije, između ostalog).

[0027] Za svrhu ovog pronalaska, "elektromehanički pokretač" biće shvaćen kao uređaj koji može da transformiše električnu energiju u kretanje, naročito obrtno kretanje. U posebnom načinu ostvarivanja pogodnom za ovaj pronalazak, elektromehanički pokretač stimulisan je električnim signalom generisanim pomoću generatora električnih impulsa i može da transformiše pomenuti signal u minimalni udeo rotacije koji će se koristiti za generisanje talasa koji se naknadno analizira.

[0028] Primer pokretača ovog tipa može da se sastoji od elektromagnetnog motora.

[0029] Za svrhu ovog pronalaska, elektromehanički pokretač stimulisan je sredstvom koje može da generiše električne signale ili talase, u daljem tekstu "generator električnih signala."

[0030] "Električni signal" smatra se električnom veličinom čija vrednost zavisi od vremena. Za svrhu ovog pronalaska, konstantne veličine biće razmatrane kao pojedinačni slučajevi električnih signala.

[0031] Električni signali generisani pomoću generatora električnih signala mogu biti periodični signali (sinusni, kvadratni, trougaoni, u obliku "zuba testere", itd.). Prema tome, povezivanjem generatora sa pokretačem koji transformiše signal u obrtno kretanje, pomenuti pokretač obrće najmanji deo zavoja zavisno od napon, frekvencije i/ili vremena između impulsa određenih signalom.

[0032] Bilo koje električno kolo koje digitalizuje električne signale na željenim frekvencijama može da se koristi kao generator električnih signala. Drugi primer generatora električnih signala korišćenog u eksperimentalnim dizajnima ovog pronalaska može biti osciloskop, jer on omogućava emitovanje električnog signala sa promenljivim naponom tokom određenog vremena.

[0033] "Biokompatibilni materijal" smatraće se materijal čiji sastav ne ometa ili ne uzrokuje degradaciju biološkog medijuma u kom se koristi. Ovi materijali obično se koriste za izradu sredstava ili njihovih elemenata koji moraju biti u neposrednom trenutnom ili produženom kontaktu sa unutrašnjim fluidima i tkivima tela, kao što su sonde, špricevi, proteze, itd. Jedan primer ovog materijala je polilaktična kiselina (PLA).

[0034] "Kontaktni element" odnosi se na deo ili element koji je smešten u zadnjem ili prednjem delu pretvarača i dolazi u kontakt sa uzorkom na koji talas treba da se prenese. Površina kontaktnog elementa koja dolazi u kontakt sa uzorkom mora biti znatno ravna da bi se omogućio pogodan prenos talasa.

Emiter ovog pronalaska

[0035] U definisanom kontekstu, prvi aspekt ovog pronalaska sastoji se od emiterskog uređaja ("emiter ovog pronalaska") za emitovanje torzionih ultrazvučnih talasa, koji obuhvata (Fig.1) generator (3) električnih signala povezan sa elektromehaničkim pokretačem (2) koji je, zauzvrat, povezan sa kontaktnim elementom (1), tako da kada pokretač primi električne signale, on indukuje obrtno kretanje kontaktnog elementa, a kada pomenuti kontaktni element dođe u kontakt sa uzorkom, on indukuje torzioni talas koji prolazi kroz pomenuti uzorak.

[0036] Ovom konfiguracijom, talas prenet pretvaračem ovog pronalaska je torzioni talas, nije longitudinalni talas, što poboljšava kvalitet primljenih signala. Za razliku od drugih poznatih pretvarača koji imaju ravan talasni front koji napreduje u dubinu, talasni front postignut emiterom ovog pronalaska je radijalno-prostirući i istovremeno-prodirući talasni front (toroidalni front).

[0037] Veličina signala sa maksimalnim vrednostima između 20 i 40 mV može se postići ovim emiterom.

[0038] Drugi aspekt ovog pronalaska odnosi se na postupak za emitovanje torzionih talasa pomoću emitera ovog pronalaska.

[0039] U posebnom načinu ostvarivanja, električni signal korišćen za stimulisanje pokretača u ovom postupku biće oscilirajući signal, poželjnije sinusoidni signal, a još poželjnije sinusni signal.

[0040] U ovom slučaju, promena napona tokom vremena odgovara sledećoj funkciji:

gde je A maksimalna amplituda talasa, koja odgovara maksimalnom naponu generisanja. Kontaktni element ima znatno oblik zarubljene kupe (Fig.2), tako da je njegova manja osnova (b) pričvršćena za elektromehanički pokretač, a njegova duža osnova (B) je smeštena na zadnjem kraju pretvarača ovog pronalaska tako da dolazi u kontakt sa uzorkom na koji će se smicajni talas preneti.

[0041] U poželjnom načinu ostvarivanja, kontaktni element izrađen je od biokompatibilnog materijala.

[0042] U nekom drugom posebnom načinu ostvarivanja, elektromehanički pokretač obložen je Faradejevim kavezom koji eliminiše elektronski šum. Posebno, elektromehanički pokretač obavijen je provodnom oblogom koja deluje kao Faradejev kavez.

Pretvarač ovog pronalaska

[0043] Drugi aspekt ovog pronalaska odnosi se na pretvarač koji može da generiše torzioni ultrazvučni impuls koji se širi prolazeći kroz uzorak, i koji može da pokupi izobličen impuls nakon što prođe kroz uzorak. Pomenuti pretvarač ("pretvarač ovog pronalaska") je pretvarač koji obuhvata emiter ovog pronalaska i sredstva za prijem izobličenog signala nakon što prođe kroz uzorak, u daljem

tekstu "prijemnik." Prijemnik pretvarača ovog pronalaska (Fig.3) obuhvata dva ili više piezoelektričnih elemenata (5) koji su postavljeni međusobno jednako udaljeni i smešteni između dva prstena (4a i 4b). Prsteni su izrađeni od neprovodnog materijala, poželjnije biokompatibilnog materijala, tako što je svaki piezoelektrični element u kontaktu sa dve elektrode različitog naelektrisanja, postavljene upravno na polarizaciju pomenutih piezoelektričnih elemenata. Prema ovom pronalasku (Fig.4), osa obrtanja (e') prstena (4) prijemnika i osa (e) kontaktnog elementa (1) moraju međusobno da se podudaraju, pri čemu je emiter smešten unutar tih prstena.

[0044] Na sličan način (Fig.5), kako bi i emiter i prijemnik bili u kontaktu sa uzorkom (S), spoljašnja površina jednog od prstena, koji se naziva prednji prsten (4a), i ravna površina kontaktnog elementa (1) moraju biti postavljene u istoj ravni (P) (ravan kontakta).

[0045] U nekom drugom posebnom načinu ostvarivanja, površine prstena koje dolaze u kontakt sa piezoelektričnim elementima (unutrašnje površine) biće prevučene provodnom smolom sa česticama srebra, koja će većinu vremena da deluje kao elektroda na površinama spoja između piezoelektričnih elemenata i prstena, tako što će svaki prsten delovati nezavisno kao anoda i katoda.

[0046] Polarizacija, koja se smatra da je smer između pozitivnog i negativnog naelektrisanja elektrode, piezoelektričnih elemenata može se izvesti na dva različita načina. U poželjnom načinu ostvarivanja, polarizacija je paralelna sa osom, pri čemu su elektrode smeštene na bočnim površinama pomenutih piezoelektričnih elemenata; u poželjnijem načinu ostvarivanja, polarizacija (P) je upravna na osu u radijalnom pravcu, pri čemu su elektrode smeštene u spoju između pomenutih piezoelektričnih elemenata i prstena (Fig.6).

[0047] U poželjnom načinu ostvarivanja, piezoelektrični elementi (5) izrađeni su od piezoelektrične keramike PZT-4 ili PZT-5.

[0048] Elementi prenosa i prijema pretvarača smešteni su unutar kućišta (7, Fig.7) koje, pored zaštite pretvarača od fizičkih udara (kao što su padovi ili ogrebotine), osigurava funkcionalnost uređaja jer je svaki element pričvršćen u svom ispravnom položaju.

[0049] U posebnom slučaju u kom je prijemnik pretvarača ovog pronalaska obrazovan pomoću koncentričnih prstena, kućište mora da omogući da emiter ostane smešten unutar pomenutih prstena, tako da su njihove ose obrtanja.

[0050] U poželjnom načinu ostvarivanja, kućište je izrađeno od polilaktične kiseline (PLA). Pretvarač ovog pronalaska dalje obuhvata element (8) za atenuaciju, poželjno smolu za atenuaciju, pričvršćen za spoljašnju površinu prstena koja je najudaljenija od zone kontakta sa uzorkom, da bi se sprečilo prostiranje torzionih talasa u smeru suprotnom onom uzorka, a, pri tom, takođe se sprečavaju gubici energije. Pri tom dolazi do efektivne emisije torzionih talasa samo na jednoj površini pretvarača, tj., površini stavljenoj u kontakt sa uzorkom, pri čemu je oscilacija zadnje površine poništena pomoću elementa za atenuaciju. Osim toga, poništavanje emitovanih talasa u smeru koji je suprotan smeru uzorka znači da emitovani talasi zahtevaju jednostavniju obradu, jer se postiže čistiji signal.

[0051] U još jednom posebnom načinu ostvarivanja, pretvarač ovog pronalaska koji omogućava emitovanje i prijem torzionih talasa obuhvata sledeće elemente:

• emiter koji obuhvata:

∘ generator električnih signala

∘ elektromehanički pokretač povezan sa generatorom električnih signala i zaštićen Faradejevim kavezom,

∘ kontaktni element povezan sa elektromehaničkim pokretačem tako da kada pokretač primi električne signale, on indukuje obrtno kretanje kontaktnog elementa; i

• prijemnik koji obuhvata:

∘ dva prstena poželjno izrađena od neprovodnog materijala,

∘ dva ili više piezoelektričnih elemenata postavljenih između prethodnih prstena i razdvojenih jednako udaljeno.

• kućište koje omogućava da emiter ostane smešten unutar prijemnika tako da se ose kontaktnog elementa i prstena međusobno podudaraju i da spoljašnji deo pomenutog kontaktnog elementa i spoljašnja površina jednog od prstena ostanu u istoj ravni, tako da mogu da dođu u kontakt sa uzorkom.

[0052] Osim toga, u nekom drugom poželjnijem načinu ostvarivanja, pretvarač je upotpunjen membranom od lateksa prilagođenoj obliku uređaja, koja osigurava disipaciju talasa koji putuje kroz nju sa prilagođenom involucijom između emitera i prijemnika.

Postupak rekonstrukcije mehaničkih parametara

[0053] Za rekonstrukciju mehaničkih parametara uzorka koristi se računarski model koji je kombinovan sa algoritmom "inverznog problema" koji prima kao ulaz merenja mehaničkih parametara kao što je Jangov modul koji se odnosi na stišljivost uzorka, atenuaciju talasa koji se prenose kroz pomenute uzorke, kao i module stišljivosti i/ili smicanja ultrazvučnog talasa sa uzorkom.

[0054] Određenije, mehaničke karakteristike uzorka rekonstruisane su poređenjem primljenog talasa (oduzimajući talas koji putuje kroz kapsulu) sa talasom simuliranim iz signala ekscitacije elektromehaničkog pokretača, uzimajući u obzir karakteristiku unutrašnjeg kašnjenja sistema koja se odnosi na stvarnu transformaciju talasa od vremena kad je impuls emitovan u pokretaču do vremena kad dolazi do kraja biokompatibilnog elementa u kontaktu sa uzorkom. Slično talasu koji se prenosi kroz kapsulu, ovo unutrašnje kašnjenje nezavisno je od uzorka.

NAČIN OSTVARIVANJA

[0055] Način ostvarivanja pretvarača, koji je predmet ovog pronalaska, sledećih dimenzija i materijala predložen je na neisključiv način.

[0056] Pretvarač obuhvata:

• Kontaktni element oblika zarubljene kupe izrađen od PLA, čija će duža osnova doći u kontakt sa uzorkom, a čija je kraća osnova pričvršćena za vratilo elektromehaničkog pokretača.

• Elektromehanički pokretač koji se sastoji od minijaturizovanog motora prečnika 4 mm, pričvršćen za zadnji kraj (kraća osnova) kontaktnog elementa.

• Osciloskop povezan sa elektromehaničkim pokretačem tako da prenosi električni signal koji pokretač transformiše u obrtno kretanje koje kontaktni element konvertuje u smicajni talas kada dođe u kontakt sa uzorkom.

• Aluminijumski lim postavljen tako da obrazuje zaštitu za elektromehanički pokretač i njegove provodne elemente, i povezan sa negativnim kablom elektromehaničkog pokretača, tako da on deluje kao Faradejev kavez.

• Prvi prsten izrađen je od plastičnog materijala, poželjno PLA, a ima spoljašnji prečnik od 17 mm, unutrašnji prečnik od 13 mm i debljinu od 5 mm.

• Drugi prsten izrađen je od plastičnog materijala, poželjno PLA, a ima spoljašnji prečnik od 17 mm, unutrašnji prečnik od 13 mm i debljinu od 5 mm, pri čemu je postavljen paralelno prvom prstenu.

• Provodna obloga smeštena je na unutrašnjim površinama svakog prstena, tako da je u kontaktu sa elektrodama i deluje kao elektroda.

• 4 piezoelektrična elementa izrađena su od piezoelektrične keramike PZT-4 ili PZT-5, sa dimenzijama 1.5 x 1.5 x 2.5 mm, pričvršćeni za prstene. Ovi piezoelektrični elementi polarizovani su u obodnom pravcu paralelno prstenima, dok su elektrode smeštene u spoju između piezoelektričnih elemenata i unutrašnje površine prstena.

[0057] Piezoelektrični elementi i žice su vezani za elektrode provodnom smolom sa česticama srebra.

1

Claims (7)

1. [0058] Elektromehanički pokretač, koji indukuje torziono kretanje, povezan je sa svojom aluminijumskom oblogom sa provodnom smolom sa česticama srebra.

   [0059] Ceo sklop smešten je u kućištu izvedenom za dijagnostički uređaj i izrađenom od PLA što osigurava funkconalnost uređaja sa njegovim odgovarajućim elementima za atenuaciju emitera u odnosu na prijemnik i održava relativni raspored između emitera i prijemnika tako da se njihove ose obrtanja međusobno podudaraju, a prednji deo kontaktnog elementa i spoljašnji deo prednjeg diska ostaju u istoj ravni.

   [0060] Iz higijenskih razloga, pretvarač je upotpunjen membranom od lateksa prilagođenoj obliku uređaja. Upotreba lateksa osigurava disipaciju talasa koji putuje kroz nju sa prilagođenom involucijom između emitera i prijemnika.

   Patentni zahtevi

   1. Pretvarač koji obuhvata emiterski uređaj za emitovanje torzionih ultrazvučnih talasa, pri čemu emiterski uređaj obuhvata generator (3) električnih signala povezan sa elektromehaničkim pokretačem (2) koji je, zauzvrat, povezan sa elementom (1) koji dolazi u kontakt sa uzorkom, tako da kada pokretač prima električne signale, on indukuje obrtno kretanje kontaktnog elementa, a kad pomenuti kontaktni element dođe u kontakt sa uzorkom, on indukuje torzioni talas koji prolazi kroz pomenuti uzorak; i gde pretvarač dalje obuhvata sredstva za prijem izobličenog signala nakon što prođe kroz uzorak i koji je naznačen time, što ta sredstva za prijem izobličenog signala obuhvataju dva ili više piezoelektrična elementa (5) smeštena međusobno jednako udaljeno i postavljena između dva prstena (4a i 4b) izrađena od neprovodnog materijala i što se osa obrtanja prstena podudara sa osom obrtanja elektromehaničkog pokretača;

   pri čemu je element (8) za atenuaciju, poželjno smola za atenuaciju, pričvršćen za spoljašnju površinu prstena koja je najudaljenija od zone kontakta sa uzorkom; i

   pri čemu kontaktni element (1) ima znatno oblik zarubljene kupe tako da je njegova kraća osnova (b) pričvršćena za elektromehanički pokretač, a njegova duža osnova (B) smeštena je na zadnjem kraju pretvarača ovog pronalaska tako da dolazi u kontakt sa uzorkom na koji se prenosi smicajni talas.
2. 2. Pretvarač prema prethodnom zahtevu, naznačen time, što je elektromehanički pokretač zaštićen Faradejevim kavezom koji eliminiše elektronski šum.
3. 3. Pretvarač prema prethodnim zahtevima, naznačen time, što su spoljašnja površina jednog od prstena (4a) i površina elementa emiterskog uređaja koja dolazi u kontakt sa uzorkom smešteni u istoj ravni.
4. 4. Pretvarač prema prethodnim zahtevima, naznačen time, što je polarizacija piezoelektričnih elemenata (5) upravna na osu obrtanja prstena (4a, 4b) u radijalnom pravcu.
5. 5. Ex vivo postupak za emitovanje torzionih talasa upotrebom pretvarača prema bilo kom od zahteva 1-4.
6. 6. Postupak prema prethodnom zahtevu, naznačen time, što električni signal korišćen za stimulisanje pokretača u ovom postupku predstavlja oscilirajući signal, poželjnije sinusoidni signal, a još poželjnije sinusni signal.
7. 7. Postupak prema bilo kom od zahteva 5 ili 6, pri čemu je taj postupak za in vitro rekonstrukciju mehaničkih karakteristika uzorka.