Схема ультразвукового аппарата: Структурная схема прибора УЗИ

Схема ультразвукового аппарата: Структурная схема прибора УЗИ — Студопедия

alexxlab | 15.01.1992 | 0 | Разное

Содержание

Структурная и функциональная схема прибора УЗИ, диагностика…

Привет, Вы узнаете про структурная схема узи, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое структурная схема узи, функциональная схема узи, узи, ремонт узи, диагностика узи , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры.

План

Принципы ультразвукового исследования
Проблемы с узи датчиками и решения
УСТРОЙСТВО УЗИ АППАРАТА. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ
Структурная схема прибора УЗИ
Функционльная схема аппарата УЗИ
Диагностика и ремонт аппарата УЗИ
Основные неисправности УЗИ аппарата и методы их диагностики и устранения
Проблемы с УЗИ датчиками и решения

Ультразвуковое исследование (УЗИ),

сонография — неинвазивное исследование организма человека или животного с помощью ультразвуковых волн.

Эластография – это новый и современный метод ультразвуковой диагностики внутренних органов, который выявляет минимальные патологические изменения внутренних

Принципы ультразвукового исследования (ультрасонография)

Современные успехи клинической диагностики во многом определяются совершенствованием методов исследования. Значительный скачок в этом вопросе был достигнут благодаря разработке и внедрению в практику принципиально новых способов получения медицинского изображения. Одним из таких наиболее стремительно развивающихся направлений современной медицины является ультразвуковая диагностика.

Чрезвычайно ценной особенностью данного метода является способность визуализировать внутреннюю структуру паренхиматозных органов, что было невозможно при традиционном рентгенологическом исследовании. Благодаря высокой информативности и достоверности ультразвукового метода диагностика многих заболеваний и патологий поднялась на качественно новый уровень. В настоящее время наравне с другими современными методами исследований, ультразвуковая диагностика используется повсеместно, являясь одним из ведущих диагностических методов во многих разделах клинической медицины.

Применение ультразвуковых волн в медицинской диагностике дает возможность получать информацию о состоянии внутренних органов и структур. Чтобы более грамотно подходить к процессу диагностики, необходимо знать принцип работы ультразвуковой диагностической установки, знать основы физики ультразвука и его взаимодействие с тканями тела человека. Это поможет избежать бездумного использования прибора, а, следовательно, повысит качество медицинского обследования.

Ультразвук это звуковые или акустические волны, частота которых выше 20 кГц, что выше максимальной частоты звука, воспринимаемой человеческим ухом. Акустические волны представляют собой механические колебания частиц в упругой среде и несущие собой энергию. Такие волны могут существовать и распространяться в твердых телах, жидкостях и газах. Например, мягкие ткани подобны жидким упругим средам, костные образования и конкременты (камни, плотные образования, встречающиеся в полостных органах и выводных протоках желез человека, могут быть разной величины, формы и консистенции) – подобны твердым упругим средам, а легкие, кишечник и желудок содержат в своем составе газовые образования(полости). По этой причине акустические волны могут распространяться во всех видах биологических тканей.

Пьезоэффект, благодаря которому получают ультразвуковые колебания, был открыт в 1881 году братьями Пьером и Жаком Кюри. Братья Кюри заметили, что при оказании давления на кристаллы кварца или Rochelle соли, генерируется электрический заряд. Этот заряд был прямо пропорционален прикладываемой к кристаллу силе; это явление было названо “пьезоэлектричеством” (от греческого – “нажать”). Кроме того, они продемонстрировали обратный пьезоэлектрический эффект, который проявлялся тогда, когда быстро изменяющийся электрический потенциал применялся к кристаллу, вызывая его вибрацию.

Свое применение это открытие нашло во время первой мировой войны, когда К.В. Шиловский и П. Ланжевен разработали сонар, использовавшийся для навигации судов, для определения расстояния цели и поиска подводных лодок. Эти работы внесли большой вклад в знания о генерировании и получении сверхзвуковых волн. В 1935 году Сергей Яковлевич Соколов сконструировал ультразвуковой дефектоскоп прямого видения, основанный на принципе сквозного “просвечивания” металлов (дефектоскопия).

Исследование внутренней структуры объектов с помощью ультразвука, причем не обязательно биологических, называется ультразвуковой эхоскопией. Ультразвуковая эхоскопия – это методы и технические средства получения визуальной информации о внутренней структуре различных объектов и сред путем использования явления отражения, рассеяния и поглощения ультразвуковых сигналов, образующихся при взаимодействии ультразвукового излучения с исследуемым объектом. Результаты исследований Ланжевена и других физиков привели к возникновению большого интереса к применению ультразвука в качестве терапевтического средства. Позднее ультразвук стал применяться в медицине для целей диагностики.

Попытки использования ультразвука в целях медицинской диагностики привели к появлению в 1937 году одномерной эхоэнцефалографии. Братья Теодор и Фридрих Дуссики использовали передатчик в 1,5 МГц, чтобы зарегистрировать изменения в амплитуде энергии, обнаруженной при сканировании человеческого мозга. Однако лишь в начале пятидесятых годов удалось получить ультразвуковое изображение внутренних органов и тканей человека. С этого момента ультразвуковая диагностика стала широко применяться в диагностике многих заболеваний и повреждений внутренних органов.

В 1950 г. Гельмут Герц приступил к изучению приложений ультразвука в медицинских исследованиях. Эти труды принесли ему мировую известность. Он предположил, что ультразвук может играть роль в оценке состояния сердца. В сотрудничестве с врачом Инге Эдлером он создал эхокардиографию, бескровный метод обследования сердца.

В 1960-ых годах ограничением ультразвуковой технологии был медленный и утомительный сбор изображений и небольшая разрешающая способность изображения, вызванная движением пациента. Несмотря на эти стеснения, ультразвук заработал уважение медицинского сообщества и быстро становился рутинным методом диагностики. За следующие два десятилетия, усовершенствования в технологии ультразвука ускорялись, и ее использование во многих медицинских специальностях стало незаменимым.

В ультразвуковых диагностических системах используется эхолокационный принцип получения информации о тканях и органах, при котором излучаются сигналы и принимаются сигналы, отраженные от неоднородностей биологической среды, таким образом, получая акустическое изображение. Отраженные сигналы, которые принимаются датчиком и используются для диагностики, называются эхо-сигналами.

Основными физическими характеристиками эхо-сигнала являются:

Отражение – физическое явление, при котором для получения информации о тканях используются отраженные волны, т.е. волны, отраженные в сторону от волн, излученных датчиком первоначально.

На информацию, получаемую датчиком с помощью отраженных волн, в существенной мере влияют такие физические свойства волны как поглощение, преломление и рассеяние.

Поглощение – переход энергии ультразвуковых волн в другие виды энергии, например, в тепло, что вызвано вязкостью среды.

Преломление – изменение распространения волн при переходе из одной среды в другую, что может приводить к геометрическим искажениям получаемого изображения.

Рассеяние – множественное изменение направления распространения ультразвуковой волны, обусловленное мелкими неоднородностями биологической среды, что, в свою очередь, приводит к многочисленным отражениям и преломлениям.

Все вышеперечисленные характеристики являются причиной затухания эхо-сигнала в биологических тканях, которое характеризует уменьшение энергии ультразвуковых волн при распространении.

УСТРОЙСТВО УЗИ АППАРАТА. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ

УЗИ сканер – это технологически сложное оборудование, каждый блок узи аппарата отвечает за определенные функции, при поломке одного из блоков узи аппарат выходит из строя полностью или частично – и в том и другом случае необходим ремонт узи сканера.

Основными составляющими УЗИ аппарат являются:

Устройство вывода информации – монитор
Устройство ввода данных или панель управления, которая включает в себя клавиатуру, трекбол и сенсорную панель
Устройство для хранения данных – жесткий диск
Ультразвуковые датчики
Принтер
Блок питания
Блок, состоящий из электронных плат

Монитор УЗИ аппарата должен обладать хорошей разрешающей способностью и иметь удобную для пользователя диагональ для полноценного вывода исследуемого объекта.

Панель управления, как правило состоит из кнопочной части/клавиатуры и трекбола, а современные модели узи аппарата оснащены сенсорными дисплеями. Необходимо бережно относиться к клавиатуре и исключить попадание жидкости на нее, т.к. в этом случае будет необходима замена клавиатуры. Для полноценной работы трекбол нуждается в своевременной и периодической чистке.

Жесткий диск находится внутри оборудования. Если оборудование новое, то как правило у пользователей не возникает проблем с жестким диском, но если оборудование используется более 3х лет, жесткий диск изнашивается и есть вероятность выхода жесткого диска из строя. Мы советуем делать периодическую копию диска для того, чтобы не потерять данные.

Ультразвуковые датчики для УЗИ сканера приобретаются в зависимости от вида исследований, которые проводятся на данной машине. Как правило, в комплекте в узи аппарата всегда идут линейный, абдоминальный и внутриполостной датчик, остальные датчики приобретаются, если вид исследования этого требует.

Принтер УЗИ сканера необходим для распечатки исследований, рекомендуем приобретать оригинальную бумагу, рекомендуемую производителем принтера, с ином случае головка принтера перегревается и принтер выходит из строя.

Блок питания отвечает за преобразование напряжение, которое идет в блок с электронными платами. Поэтому часто блок питания выходит из строя, т.к. элементы перегорают. Для того, чтобы обезопасить блок питания и исключить ремонт блока питания узи, мы рекомендуем использовать ИБП (источник бесперебойного питания) с двойным преобразованием.

Блок, состоящий из нескольких плат . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Данный блок отвечает за преобразование ультразвукового луча в картинку, корректную работу всех функций, подключение узи датчиков, формирование расчетов и множество других функций. Это сердце узи аппарата. С этим блоком наши инженеры и имеют дело при ремонту узи сканера.

Структурная схема прибора УЗИ

Структурная схема аппарата ультразвукового сканирования представлена на рис. 1.1.1.

УЗИ-аппарат включает в себя следующие основные блоки:

Генератор импульсов – многоканальное устройство, которое по каждому из каналов передает на формирователь луча короткие электрические импульсы. Основными задачами, выполняемыми генератором импульсов является:

· генерирование импульсов как можно меньшей длительности, т.к. чем короче импульс, тем лучше продольная разрешающая способность;

· обеспечение амплитуды импульсов необходимого уровня, но не более допустимого с точки зрения безопасности пациента;

· осуществление сдвига по времени между импульсами. Для формирования луча с требуемым фокусом необходимо некоторое время. Кроме того, во время задержки между импульсами происходит получение сигнала от тканей.

Формирователь луча – многоканальное устройство, соединенное с датчиком многожильным кабелем в соответствии с общим числом элементов преобразователя. Основная функция заключается в обеспечении необходимой формы ультразвукового луча на передачу и прием.

В коммутаторе происходит изменение общего числа каналов пьезопреобразователя на число, равное числу каналов приемника и передатчика.

На головке датчика располагаются пьезоэлементы, которые преобразуют электрическую энергию в энергию ультразвуковой волны.

Управление режимами сканирования. Управление работой всех элементов осуществляется с помощью программы, разработанной для каждого аппарата индивидуально. В зависимости от сложности прибора, происходит управление функциями сканконвертера, обработка результатов измерения, изменение частоты импульсов в зависимости от выбранного типа датчика.

Приемник получает от формирователя луча эхо-сигналы, усиливает их, подвергает определенным преобразованиям, суммирует сигналы со всех каналов и подает суммарный сигнал на сканконвертер

Сканконвертер – цифровое устройство, которое служит для преобразования информации, получаемой с выхода приемника, в форму, удобную для отображения на мониторе аппарата.

С выхода сканконвертера информация для отображения поступает на цифровое устройство памяти. Запись происходит в той же скоростью, с которой происходит сканирование. На выходе информация считывается уже в темпе, необходимом для получения изображения в телевизионном стандарте.

Устройствами вывода информации являются принтер для получения бумажного носителя полученного изображения и монитор.

Рис. 1.1.1 Структурная схема аппарата ультразвукового сканирования

Функционльная схема аппарата УЗИ

Типовая схема ультразвукового приемопередатчика показана на рисунке 1. Для получения ультразвукового изображения высоковольтный передатчик формирует синхронизированные высоковольтные импульсы. Эти импульсы возбуждают ультразвуковой преобразователь (пьезоэлемент), который генерирует направленные звуковые сигналы. Сигналы распространяются и, отражаясь от неоднородностей в теле пациента, принимаются тем же самым преобразователем. Далее они поступают в приемный тракт приемопередатчика.

Приемник содержит несколько функциональных блоков: ключ приема-передачи (transmit/receive switch, T/R), усилитель с низким уровнем шумов (low-noise amplifier, LNA), программируемый усилитель (variable-gain amplifier, VGA), антиалайзинговый фильтр (anti-alias filter, AAF) и аналогово-цифровой преобразователь (analog-to-digital converter, ADC). Для защиты от высоковольтных импульсов малошумящий фильтр подключен к преобразователю через приемопередающий ключ. Коэффициент усиления LNA для снижения чувствительности к шумам фиксирован. Программируемый усилитель VGA используется для компенсации затухания ультразвука в теле человека. Это позволяет согласовать входной сигнал с динамическим диапазоном АЦП. Наличие антиалайзингового фильтра AAF в приемном тракте необходимо для удаления высокочастотных шумовых составляющих, выходящих за границы анализируемого частотного спектра. Усиленные и оцифрованные отсчеты обрабатываются цифровой системой формирования потока для получения направленного и сформированного сигнала. Полученный сигнал используется для создания 2D-изображений или получения дополнительной информации о смещении спектра при работе с сигналами Доплера в импульсном режиме.

Приемник также содержит отдельный блок формирователя потока для работы с сигналами Доплера в полноволновом режиме (continuous-wave Doppler, CWD). Блок CWD расположен сразу после малошумящего усилителя LNA. Это связано с тем, что режим работы CWD очень требователен к динамическому диапазону входного сигнала, который выходит за границы возможностей блоков VGA/ADC. Для получения требуемого выходного потока данных необходимо смешать входной сигнал с частотным сигналом локальных генераторов и суммировать полученные результаты. По этой причине блок CWD должен включать высокодинамические микшеры и программируемые генераторы.

Вполне очевидно, что трансиверы обладают широкой функциональностью, и разместить 128 подобных устройств в форм-факторе персонального компьютера является непростой задачей. Производители электроники отвечают на него повышением уровня интеграции. В настоящее время несложно отыскать микросхемы с восемью приемниками, включающими LNA, VGA, AAF и ADC, и умещающимися в корпусе размерами 10×10 мм. Высоковольтные излучатели также выпускаются в четырех- и восьмиканальном исполнении с размерами корпуса 10×10 мм. Это повышение интеграции является чрезвычайно важным. Оно и сыграло ключевую роль в появлении современного поколения портативных систем. Однако, забегая вперед, стоит сказать, что это не предел возможностей интегральных технологий.

Микросхема MAX2082 содержит восемь приемопередатчиков (рисунок 2), и представляет собой яркий пример наиболее современных достижений в области ультразвуковых высокоинтегрированных решений. Микросхема включает в себя полноценный приемный тракт, приемопередающий ключ, развязывающие конденсаторы и трехуровневый датчик импульсов. Все это размещено в корпусе размером 10×23 мм. Такой приемопередатчик экономит занимаемую площадь, сокращает время на разработку, снижает общую стоимость системы.

кономия занимаемой площади при использовании таких микросхем может быть значительной. Даже использование только одного интегрированного приемопередающего ключа уже экономит много места. Рассмотрим типовую и наиболее распространенную схему реализации такого ключа (рисунок 3). Как видно из рисунка, она требует девяти дискретных компонентов. Это значит, что в устройстве со ста двадцатью восемью каналами число дискретных компонентов, необходимых для создания только приемо-передающих ключей, перевалит за 1000!

Рис. 4. 128-канальная плата на базе восьмиканальных приемопередатчиков

Рисунок 4 демонстрирует печатную плату (ПП) 128-канального приемопередатчика на базе MAX2082. Плата имеет площадь менее 10 квадратных дюймов, что в два раза меньше, чем получается при использовании отдельных микросхем восьмиканальных приемников, восьмиканальных передатчиков и дискретных T/R-ключей.

Управление питанием приемопередатчика

Организация питания устройств с высокой степенью интеграции представляет сложную задачу. Во-первых, большинство ультразвуковых аппаратов является портативными и должно работать от аккумулятора без подзарядки, как минимум, в течение часа. Во-вторых, отвод тепла также является большой проблемой. Плотность расположения компонентов на ПП достаточно высока, а расстояние между ними мало, что приводит к недостатку места для воздушных потоков. Важно отметить, что ультразвуковые приемопередатчики вносят значительный вклад в общее энергопотребление системы, это требует повышенного внимания при проектировании.

За последние десять лет потребление ультразвуковых приемников сократилось вдвое. Сейчас не проблема найти интегральный приемник, имеющий LNA, VGA, AAF, АЦП, потребление которого – менее 150 мВт на канал. Кроме того, новое поколение ресиверов имеет гибкую систему управления питанием, позволяющую пользователю находить компромисс между потреблением и производительностью, использовать спящие режимы с быстрым пробуждением для экономии энергии в неактивном режиме.

Есть и другие перспективы улучшения свойств приемопередатчиков. Так, например, один ключ T/R потребляет до 80 мВт. Это связано с необходимостью протекания токов смещения через диоды для снижения их сопротивления и улучшения шумовых характеристик. А ведь эта мощность равна потреблению всех компонентов приемопередатчика вместе взятых! Новейшие интегральные T/R-ключи, например, MAX2082, имеют лучшие шумовые характеристики, потребляя при этом всего 15 мВт.

Баланс между шумовыми характеристиками и миниатюризацией

Повышение степени интеграции и снижение потребляемой мощности являются основной задачей при создании ультразвуковых систем. Однако не сразу становится очевидным, что эти проблемы напрямую связаны с миниатюризацией оборудования.

Снижение уровня шумов в рабочем частотном диапазоне

Ультразвуковые системы чрезвычайно чувствительны к кондуктивным и радиопомехам, возникающим на частотах 2…15 МГц. Входная чувствительность каждого канала может составлять всего 1 нВ/Гц. В 128-канальных приборах коэффициент усиления нежелательных сигналов может достигать 21 дБ в зависимости от величины задержки между работой каналов при формировании рабочего потока. В результате этого даже шум с малой плотностью 0,09 нВ/√Гц (в рабочем диапазоне частот) отчетливо виден и проявляется в виде артефактов на получаемом изображении. Такие артефакты являются общеизвестными, их часто называют «мерцающими огнями», они напоминают яркие вспышки в тех местах изображения, для которых установлен наиболее высокий коэффициент усиления. Существует большое количество источников кондуктивных и радиопомех, вызывающих такие шумы.

Разработчикам ультразвуковых схем необходимо затратить множество усилий, чтобы сформировать контуры заземления, а также физически оградить и экранировать чувствительные аналоговые элементы от шумных цифровых схем. К сожалению, инженерам, создающим портативные ультразвуковые приборы, в большинстве случаев недоступна такая роскошь, как физическое разделение чувствительных и шумных схем, а экранирование затруднено из-за ограниченного пространства и проблем с отводом тепла. В результате наличие шумов в рабочем диапазоне частот является практически неизбежным явлением, особенно в тех приборах, где в непосредственной близости находятся одноплатные компьютеры, которые необходимы для обсчитывания получаемых данных и вывода их на экран. Таким образом, необходимо уделять максимальное внимание вопросам заземления и экранирования на самых ранних этапах проектирования. Попытки изменить устройства с высокой степенью интеграции на более поздних этапах, когда создаются опытные прототипы, могут оказаться чрезвычайно сложными и затратными.

Минимизация аудиошумов

Рис. 5. Примеры влияния уровня шумов при анализе доплеровских сигналов

В ряде случаев акустический шум может быть источником еще более сложных проблем. При выполнении УЗИ движение крови определяется по небольшому Доплеровскому смещению отраженных и принятых волн. Любая низкочастотная модуляция излучаемого или принимаемого сигнала от неподвижных объектов вызывает шум, который может заглушать полезные сигналы или даже формировать ложные пики в рабочем спектре частот (рисунок 5). При работе с доплеровскими сигналами в импульсном режиме соотношение «сигнал/шум» в диапазоне смещения 1 кГц должно быть больше, чем 140 дБ/Гц относительно несущей. Для полноволнового режима CWD требования еще жестче – не менее 155 дБ/Гц относительно несущей.

Существует большое количество источников низкочастотного шума, но наиболее значимыми и распространенными среди них являются низкочастотные импульсные источники питания. Именно создаваемые ими помехи приносят больше всего вреда при использовании доплеровского эффекта. Их шум может вызывать дрожание частоты генераторов приемника и передатчика, которое, в свою очередь, приведет к сужению динамического диапазона или к появлению нежелательных пиков в спектре. Эти же шумы могут воздействовать на схему управления коэффициентом усиления VGA, что приведет к дополнительной модуляции принятого сигнала и, следовательно, к затенению полезного доплеровского сигнала.

Эффективным способом снижения уровня аудиошумов, вызванных источниками питания, остается активное управление потреблением. В традиционных крупногабаритных установках УЗИ для этих целей используют множество отдельных неэффективных линейных регуляторов, которые распределяют по всей системе. Очевидно, что в портативных приборах такой подход недоступен.

В результате разработчикам для повышения эффективности приходится применять распределенную систему импульсных регуляторов. К сожалению, при переключениях этот тип регуляторов создает значительные кондуктивные и радиопомехи, которые сложно контролировать даже при качественной разводке и фильтрации. Спектр доплеровского сигнала чувствителен к таким шумам. Обычно они приводят к появлению дополнительных тонов на частотной характеристике. Единственный способ борьбы с данным явлением состоит в синхронизации импульсных источников с рабочей частотой системы. В этом случае возникающие шумы легче вывести из рабочего диапазона. Таким образом, необходимо проявлять максимальную осторожность при использовании импульсных регуляторов в таких устройствах, чтобы минимизировать потребление и избежать негативного влияния.

Диагностика и ремонт аппарата УЗИ

Тестирование работоспособности может состоять из следующих работ ;

Чистка системы вентиляции и фильтров, плат и блоков, проверка вентиляторов охлаждения.
Тестирование блока питания
Тестирование основных плат
Тестирование периферийных плат
Тестирование основных сигнальных разъемов и разъемов питания

Тестирование оперативной памяти
Комплексное тестирование программного обеспечения
Тестирование монитора
Тестирование трекбола (с чисткой)
Тестирование клавиатуры
Проведение инструктажа по работе с ультразвуковым аппаратом
Рекомендации правильной эксплуатации для персонала (дезинфекция датчиков и поверхностей аппарата в соответствии с требованиями производителя оборудования)
Внешний осмотр УЗИ аппарата и датчиков на предмет выявления повреждений
Проверка работы датчиков
Восстановление / замена аппаратной части (плат, модулей, блоков питания и прочего)
Восстановление / замена клавиатуры, консоли управления
Резервное копирование программного обеспечения

Основные неисправности УЗИ аппарата и методы их диагностики и устранения

1. Выход из строя блока питания

Основные признаки выхода из строя источников питания:

УЗИ сканер не включается
УЗИ оборудование периодически не включается
При включении узи аппарата можно услышать звуки треска

Узи сканер может выключиться сам по себе

В большинстве случаев такие неисправности появляются из-за проблем с напряжением. Скачки параметров сети, отключение электричества – все это может нанести значительный ущерб сканеру. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта рекомендуем использовать ИБП (источник бесперебойного питания) с двойным преобразованием, что значительно продлевает жизнь блока питания. Также эта проблема наблюдается у оборудования, которое уже длительное время находится в эксплуатации, ведь элементы блока питания тоже имеют свой срок службы.
Симптомы – УЗИ сканер не включается либо самопроизвольно перезагружается.
Решение – замена блока питания либо ремонт блока питания на компонентном уровне

Компонентный ремонт блоков питания – это замена элементов на новые, что в разы сложнее блочной замены, но данный вид ремонта – дешевле и быстрее

подробнее читайте тут

АЛГОРИТМЫ НАХОЖДЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ БЛОКА ПИТАНИЯ ПК
ремонт блока питания ,диагностика блока питания
неисправность блока питания , алгоритмы нахождения неисправностей блока питания пк ,

2. Проблема с жестким диском

Как правило, проблема связана с возрастом узи сканера, жесткий диск изнашивается и выходит из строя, поэтому не забывайте периодически делать бэкап данных вашей системы.

У многих производителей эта возможность уже встроена в систему, но даже если ее нет, сохранить данные и сделать полный бэкап всего архива можно через внешние системы.

Главное – доверить это специалисту, чтобы в процессе сохранения случайно не повредить структуру диска или сами данные.

Симптомы – УЗИ аппарат не загружается до конца, периодически зависает

Решение – замена жесткого диска.

подробнее читайте тут

Жесткий диск издает звуки:Проверка HDD на ошибки и битые сектора. Симтомы проблем с жестким диском
жесткий диск издает звуки , проверка hdd на ошибки ,
Состояние жестких дисков,
ремонт жесткого диска, диагностика жесткого диска
состояние жёстких дисков , технология smart ,

3. Выход их строя монитора, принтера

Если периферийные устройства сломались – это не повод менять их, очень часто их с успехом получается восстановить.

подробнее читатйте тут
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЖК – МОНИТОРОВ И МЕТОДИКА ИХ РЕМОНТА
ремонт монитора,диагностика монитора
ремонт принтера,диагностика принтера
неисправность монитора , ремонт монитора ,

4. Проблемы с УЗИ датчиками

Проблем с ультразвуковыми датчиками более чем достаточно, начиная от дефектов изображения заканчивая физическими дефектами самого датчика. В этой статье мы описали основные проблемы, с которыми мы сталкиваемся при ремонте узи датчиков

подробнее читайте ниже

5. Неполадки клавиатуры и трекбола (залипание или заедание, полная неработоспособность).

Проблемы возникают, как правило, из-за отсутствия технического обслуживания.
Решение – чистка либо замена.

подробнее читайте тут

ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДРУГИХ ВИДОВ ПЕРИФЕРИЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ДИАГНОСТИКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ УСТРОЙСТВ ВВОДА – КЛАВИАТУРЫ И МАНИПУЛЯТОРА ТИПА МЫШЬ
ремонт клавиатуры,диагностика клавиатуры
поиск неисправностей периферийного оборудования , диагностика устройств ввода ,

Проблемы с УЗИ датчиками и решения

1. На экране УЗИ аппарата стали появляться полосы или рябь

Проблема может быть связана с выходом из строя пьзоэлементов либо возникает из-за проблем с кабелем. В этом случае необходима диагностика узи датчика.
Но прежде, чем отправлять датчик в ремонт нужно исключить вероятность того, что рябь и полосы появляются при электромагнитных помехах. Внешние наводки и помехи могут создавать работающий в соседнем кабинете рентген или МРТ, сварочные аппараты и телекоммуникационные вышки, находящиеся рядом и др источники излучения.

2. Тень на картинке при использовании 3D датчика

Возможная причина – разгерметизация, попадание воздуха в датчик.

Решение – пересборка и ремонт 3D датчика

3. Пузырь под линзой, порезы или стирание акустической линзы

Проблема возникает с течением времени либо при неправильной обработке ультразвукового датчика.
Решение – замена акустической линзы.

4. 3D датчик перестал работать

Проверьте работоспособность датчика в режиме 2D, если датчик работает, то, вероятно, вышел из строя механизм 3D.
Решение – ремонт механизма 3D

Каждый тип датчика может иметь определенные проблемы

Конвексный датчик УЗИ Частые неисправности :

Стирание акустической линзы
Проблемы с кабелем, манжетой
Выход из строя пьезоэлементов
Трещины на корпусе

Микроконвексный датчик УЗИ

Датчик по своему строению идентичен конвексному, разница только в том, что микроконвексный датчик меньше в размерах.

Линейный УЗИ датчик Частые неисправности данного типа узи датчиков:

Воздушные пузыри на акустической линзе
Проблемы с коннектором
Выход из строя пьезоэлементов

Секторный УЗИ датчик Частые проблемы с секторными датчиками:

Проблемы с линзой
Трещины корпуса
Проблемы с манжетой

Внутриполостной(полостной) ультразвуковой датчик (гинекологический / урологический УЗИ датчик)

Основные проблемы с полостными узи датчиками:

Стирание акустической линзы

При неправильной обработке или с течением времени акустическая линза узи датчика может отслоиться или протереться. Работать с таким датчиком нельзя, необходима замена акустической линзы.

Выход из строя пьезоэлементов

Пьезоэлементы можно повредить при ударе, либо они могут выйти из строя при использовании датчика с поврежденной акустической линзой

Проблемы с кабелем

Часто по неосторожности узи аппаратом наезжают на кабель, что вызывает необратимые последствия. В данном случае необходима замена кабеля.

Проблемы с 3D механизмом в полостных объемных узи датчиках

При ударах, при долгом использовании хрупкий 3D механизм выходит из строя. В этом случае не обязательно покупать новый узи датчик, наша сервисная служба без проблем может его восстановить.

3D и 4D объемные УЗИ датчики Чаще всего можно столкнуться со следующими проблемами 3D/4D датчиков:

Обрыв тросов
Утечка масла
Проблемы с механизмом 3D

Чреспищеводные (транспищеводные) или TEE датчики Основные неисправности этих датчиков:

Разгерметизация
Датчик нагревается
Нарушение целостности наружной оболочки
Обрыв тяг

См. также

ультрасонография , узи ,
ремонт блока питания
диагностика блока питания
Состояние жестких дисков
ремонт жесткого диска
диагностика жесткого диска
ремонт монитора
диагностика монитора
ремонт принтера
диагностика принтера
ремонт клавиатуры
диагностика клавиатуры
Устройство и Принцип работы ультразвукового датчика( УЗИ )
неисправности оперативной памяти , неисправности ram ,
ремонт портов ввода-вывод , ремонт com ,
производительности материнской платы , производительность процессора ,
диагностика активных элементов , диагностика пассивных элементов ,
диагностика неисправностей видеокарты , ремонт видеокарты ,
неисправность ata-диска , ata-диск ,
неисправности материнской платы , оборудование для диагностики материнки ,
ремонт тв , диагностика монитора ,
неисправности аппаратной части hdd нжмд их характер проявления алгоритм их устранения ,
поиск неисправностей , методы поиска неисправностей ,
составление алгоритма отыскания неисправностей ,
неисправность блока питания , алгоритмы нахождения неисправностей блока питания пк ,
алгоритм диагностики неисправности , поиск неисправностей ,
неисправности сетевого оборудования , блок-схема диагностики сети ,

В общем, мой друг ты одолел чтение этой статьи об структурная схема узи. Работы в переди у тебя будет много. Смело пишикоментарии, развивайся и счастье окажется в ваших руках. Надеюсь, что теперь ты понял что такое структурная схема узи, функциональная схема узи, узи, ремонт узи, диагностика узи и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры

Cоздаем портативные аппараты УЗИ на базе современных аналоговых микросхем

7 октября 2015

Maxim IntegratedстатьяАЦП/ЦАП

Требования уменьшения габаритов и снижения стоимости приводят к пересмотру принципов построения современных аппаратов УЗИ. В статье рассматриваются последние достижения аналоговой интегральной технологии, которая позволяет создавать малогабаритные ультразвуковые системы, а также обсуждаются проблемы борьбы с шумами в наиболее компактном и современном оборудовании данного типа.

За последнее десятилетие в области медицинского ультразвукового оборудования произошла настоящая революция. Достижения аналоговой интегральной технологии позволили производителям значительно снизить как габариты, так и стоимость мощной медицинской техники. Те приборы, которые раньше весили несколько сот килограмм и требовали тележку для перевозки, теперь имеют размер, сопоставимый с размером ноутбука. Нет необходимости говорить о том, какое огромное значение это имело для медицинского персонала и для больных. В развитых странах снижение цены оборудования привело к снижению стоимости лечения. В развивающихся странах УЗИ стало доступным гораздо большему кругу больных, в том числе – проживающих в сельской местности. Таким образом, новые бюджетные и компактные устройства оказали значительное влияние на медицину. При этом перспективные технологии обещают еще больше преимуществ.

Стоит отметить, что путь совершенствования устройств ультразвуковой диагностики не так-то прост. Всегда существовали и будут существовать проблемы, которые необходимо решать, чтобы снизить габариты, уменьшить стоимость, увеличить производительность. В данной статье рассматриваются основные проблемы, возникающие перед разработчиками такого оборудования.

Высококачественная ультразвуковая диагностика и снижение габаритов

Для получения качественного изображения разработчики компактных систем пытаются разместить как можно больше ультразвуковых приемопередатчиков в ограниченном пространстве корпуса прибора. Это достаточно сложная задача. Так, например, в стандартных на сегодняшний день аппаратах число используемых трансиверов составляет 128 и даже более.

Рис. 1. Функциональная схема ультразвукового приемопередатчика

Рис. 2. Ультразвуковой приемопередатчик MAX2082

Рис. 3. Реализация приемопередающего ключа требует девяти дискретных компонентов

Экономия занимаемой площади при использовании таких микросхем может быть значительной. Даже использование только одного интегрированного приемопередающего ключа уже экономит много места. Рассмотрим типовую и наиболее распространенную схему реализации такого ключа (рисунок 3). Как видно из рисунка, она требует девяти дискретных компонентов. Это значит, что в устройстве со ста двадцатью восемью каналами число дискретных компонентов, необходимых для создания только приемо-передающих ключей, перевалит за 1000!

Рис. 4. 128-канальная плата на базе восьмиканальных приемопередатчиков

Управление питанием приемопередатчика

Баланс между шумовыми характеристиками и миниатюризацией

Снижение уровня шумов в рабочем частотном диапазоне

Минимизация аудиошумов

Рис. 5. Примеры влияния уровня шумов при анализе доплеровских сигналов

Заключение

Разработка ультразвуковых систем является серьезной задачей для инженеров-разработчиков. Среди наиболее значимых проблем можно отметить ограничение пространства, обеспечение питания в условиях ограниченной занимаемой площади, возрастающие требования к производительности. Разработчикам следует разумно использовать новые микросхемы, которые сочетают в себе высокий уровень интеграции, малое потребление, необходимое быстродействие. При создании устройств необходимо знать о распространенных проблемах с шумами в компактных устройствах и уделить большое внимание системному проектированию, чтобы этих проблем избежать.

Трудности при создании новых портативных систем с лихвой искупаются преимуществами. Уже сейчас невооруженным глазом видно их положительное влияние на уровень здравоохранения во всем мире. Есть основания полагать, что эта тенденция сохранится, пока будут появляться новые более совершенные аналоговые интегральные схемы, доступные для разработчиков компактных медицинских приборов.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Тема-7-Аппараты терап УЗИ

Раздел 7. Физические обоснования и методика проведения процедур ультразвуковой терапии Ультразвуковые терапевтические аппараты.

Физические обоснования и методика проведения процедур ультразвуковой терапии.

В тканях организма так же, как и в любом твердом, жидком или газообразном веществе, могут возникать механические (упругие) колебания и волны. Механические колебания и волны при частоте ниже 16 Гц называют инфразвуковыми. Лечебное применение подобных колебаний можно видеть на примере вибрационного массажа. Механические колебания и волны в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц называются звуковыми и воспринимаются ухом. Механические колебания и волны с частотой выше 20 кГц называются ультразвуковыми (или просто ультразвуком) и ухом не воспринимаются. Верхний предел спектра ультразвуковых колебаний не установлен. В настоящее время получают ультразвуковые колебания с частотой в несколько сот миллионов герц.

В звуковых и ультразвуковых волнах колебания частиц происходят в том же направлении, что и распространение волны. Такие волны, называемые продольными, представляют собой чередующиеся участки сгущения и разрежения вещества, перемещающиеся в направлении распространения волны. В твердых веществах могут образовываться, кроме продольных, также и поперечные звуковые или ультразвуковые волны.

Расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одной фазе (например, между центрами двух соседних участков сгущения или разрежения), называется длиной волны. Между частотой ультразвуковых колебаний f и длиной волны λ существует зависимость

λ =c/f, где с —скорость распространения волны в данной среде. Скорость распространения зависит от упругих свойств и плотности среды; в жидкостях она выше, чем в газах, а в твердых телах выше, чем в жидкостях.

В воздухе ультразвуковые волны распространяются со скоростью около 330 м/с. Скорость распространения ультразвука в различных мягких тканях организма находится в пределах 1445—1600 м/с, не отличаясь более, чем на 10% от скорости распространения в воде (около 1500 м/с).

В костной ткани скорость распространения выше — около 3370 м/с. Таким образом, при наиболее часто используемой в ультразвуковой терапии частоте 880 кГц длина волны в воде и мягких тканях тела имеет величину порядка 1,6—1,8мм.

Для создания и поддержания ультразвуковой волны требуется постоянная передача в среду энергии источника колебаний. Эта энергия в процессе колебания частиц среды около положения равновесия передается от одной частицы другой так, что в ультразвуковой волне происходит передача энергии без переноса самого вещества.

Количество энергии, переносимое за 1 с через площадку 1 см², перпендикулярную направлению распространения волны, называется интенсивностью ультразвуковых колебаний. Поскольку величина энергии за 1 с есть мощность, то интенсивность равна мощности колебаний, приходящейся на 1 см².

Происходящие в ультразвуковой волне колебательные движения частиц вещества характеризуются очень малой амплитудой смещения и чрезвычайно большими ускорениями. Так, например, при частоте 880 кГц частицы тканей тела, в которых распространяется волна с интенсивностью 2 Вт/см² (максимальная интенсивность, используемая при ультразвуковой терапии), колеблются с амплитудой порядка 3,5-10″⁶ см. Максимальное ускорение достигает при этом 90-10⁶ см/с², что превышает величину ускорения свободного падения тел почти в 100 тыс. раз.

На колеблющиеся частицы вещества действуют значительные вели-: чины переменного (акустического) давления. Так, например; при терапевтическом применении ультразвука с вышеуказанными параметрами амплитуда переменного давления достигает 2,7 атм.

Огромные ускорения и значительные давления, испытываемые частицами среды при ультразвуковых колебаниях, определяют в значительной степени действие ультразвука (в том числе и лечебное) на ткани организма.

При распространении ультразвуковой волны происходят потерн энергии на нагрев частиц среды. Интенсивность ультразвука уменьшается при этом по экспоненциальному закону. Для характеристики этого процесса используют понятие «глубина проникновения». Глубина проникновения равна расстоянию до поверхности, на которой интенсивность ультразвуковой волны уменьшилась в е раз (е = 2,7 — основание натуральных логарифмов). Поглощение энергии увеличивается с частотой колебаний, соответственно уменьшается глубина проникновения. На частоте 880 кГц глубина проникновения ультразвуковой энергии в мышечные ткани составляет около 5 см, в жировые ткани — около 10 см, в кости — около 0,3 см. Малые потери энергии в слоях жировой ткани и, следовательно, незначительный их нагрев при достаточном проникновении энергии в мышцы обеспечивают хорошие условия для терапевтического применения ультразвука.

Вместе с тем, распределение ультразвуковой энергии между слоями тканей тела имеет характерную особенность, заключающуюся в интенсивном нагреве костных тканей. Это отличает действие ультразвука от действия электромагнитной волны и должно учитываться при проведении процедур ультразвуковой терапии.

Источником ультразвуковых волн является какое-либо тело, находящееся в колебательном движении с соответствующей частотой. Для получения ультразвука частотой в несколько десятков килогерц обычно используется явление магнитострикции, которое заключается в том, что под действием переменного магнитного поля несколько изменяется дли_:на расположенного вдоль поля стержня из ферромагнитного материала. Это периодическое удлинение и укорочение стержня приводит в колебательное движение прилежащие к концам стержня частицы среды, в которой образуется ультразвуковая волна. В медицине для целей терапии применяется ультразвук относительно высокой частоты порядка €00—3000 кГц, который получается с помощью так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что во многих кристаллах (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др. ) под действием электрического поля происходит некоторое взаимное смещение полярных групп атомов, составляющих основную структуру вещества, что вызывает соответствующее изменение размеров кристаллов.

Между воздухом и телом происходит практически полное отражение ультразвуковой волны. Поэтому между головкой и телом больного не должно быть воздушных прослоек. Для этого поверхность облучаемого участка тела покрывают слоем промежуточной среды, обычно вазелинового масла, заполняющего все возможные воздушные промежутки между излучателем и телом.

На поверхности тела сложной формы, например, стопу, воздействие ультразвуком производится через воду в ванне (рис. IV—4). В ванну с теплой водой помещают конечность и излучатель. Излучатель или располагается неподвижно на небольшом рас-стояний от поверхности тела, или его медленно и плавно перемещают над областью воздействия. Если нужно осуществить воздействие снизу, то на дне ванны устанавливают плоский металлический отражатель, направляющий волну излучателя на облучаемую поверхность.

Действие ультразвуковых колебаний на ткани организма имеет сложный механизм, в котором можно различить три основных составляющих: механическую, тепловую и химическую.

Механическое действие ультразвука, обусловленное колебаниями частиц ткани, представляет своеобразный «микромассаж» тканей. Происходящие при этом изменения взаимного пространственного расположения клеточных структур приводят к их перестройке, к сдвигам в их Химическое действие ультразвука является следствием ука (энных механических и тепловых эффектов. Основными биохимическими сдвигами, вызываемыми ультразвуком, являются изменения интенсивности окислительных процессов, усиление процессов диффузии и др.

Дозиметрия при ультразвуковой терапии заключается в установке заданной величины интенсивности ультразвука и длительности воздействия. Интенсивность в Вт/см² указывается, как правило, на шкале регулятора выходной мощности аппарата; обычные величины применяемых интенсивностей при подвижной методике составляют 0,5—1,5 Вт/см², при неподвижной методике 0,05—0,3 Вт/см².

Помимо непрерывного действия, в ультразвуковой терапии широко используется также и импульсный (прерывистый) режим воздействия. При этом длительность импульса регулируется в пределах 4 -10 мс, при частоте следования 50 Гц. Средняя интенсивность колебаний в этом случае меньше указанной на шкале во столько раз, во сколько длительность импульсов меньше периода их следования.

В эксплуатации должен производиться периодический контроль калибровки шкалы регулятора интенсивности. Для этого с помощью специального прибора измеряется выходная ультразвуковая мощность аппарата. По известным значениям мощности и рабочей площади излучателя может быть определена интенсивность ультразвуковых колебаний. Измерения мощности основаны на том, что распространяющаяся ультразвуковая волна оказывает постоянное давление на поверхность тела, препятствующего ее распространению. Величина этого давления при полном отражении от препятствия прямо пропорциональна интенсивности и обратно пропорциональна скорости распространения ультразвука. Несмотря на то что оказываемое волной давление очень невелико (при максимальных терапевтических интенсивностях в воде или тканях тела — десятитысячные доли атмосферы), его можно измерить чувствительными приборами (см. § 2 раздела 2), которые градуируются в величинах излучаемой источником ультразвука мощности.

Вместе с тем, распределение ультразвуковой энергии между слоями при использовании излучателей с площадью 0,5 и 1 см² во избежание их перегрева не следует пользоваться ступенями 1,5.»и 2 Вт/см²в непрерывном режиме. | | * По истечении заданного времени процедуры раздается звуковой сигнал, и гаснет красная лампа за диском процедурных часов. По окончании работы аппарат выключают нажатием кнопки «Выкл.».

Аппарат для ультразвуковой терапий УЗТ-31. Аппарат предназначен для лечения акушерско-гинекологических заболеваний, но применяется также в оториноларингологии, стоматологии, дерматологии и в других областях медицины.

Основные технические данные аппарата:

частота ультразвуковых колебаний 2,64 МГц +0,1%;

интенсивность ультразвуковых колебаний регулируется четырьмя ступенями 0,05; 0,2; 0,5 и 1,0 Вт/см²;

эффективная площадь большого излучателя 2 см², малого — 0,5 см²; предусмотрен импульсный режим работы при длительности импульсов 2, 4 и 10 мс, частоте следования 50 Гц;

питание от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В +10%; потребляемая мощность не более 50 ВА;

по защите от поражения электрическим током аппарат выполнен по классу I; габаритные размеры 342X274X142 мм; масса (с комплектом) не более 10 кг.

Структурная схема аппарата УЗТ-31

Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов — 2, 4 и 10 мс и постоянной частота следования — 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора.

Принципиальная электрическая схема аппарата приведена на рис. IV—9, схема узлов на рис. IV—10—IV—12.

Блок высокочастотного генератора (рис. IV—10) включает в себя автогенератор, буферный каскад и усилитель. . Автогенератор (транзистор V2) собран по осцилляторной схеме с кварцевой стабилизацией. С выхода автогенератора высокочастотное напряжение подается на буферный каскад, представляющий собой эмиттерный повторитель (транзистор V4). В эмиттерной цепи повторителя включены контакты кнопочного переключателя S1, коммутирующие делитель на резисторе 9 и потенциометрах 10—13. Кнопки переключателя выведены на панель управления аппарата («Интенсивность, Вт/см²»). При нажатии одной из кнопок в эмиттерную цепь включается соответствующий потенциометр, с движка которого напряжение через разделительный конденсатор 11 подается «а усилитель. С помощью потенциометров 10—13 производится регулировка интенсивности на каждой ступени при производстве аппарата или его ремонте.

Принципиальная электрическая схема аппарата УЗТ-31.

Усилитель (транзистор V5) имеет на выходе четырехполюсник (конденсаторы 13—17 и катушка индуктивности 3), согласующий выходное сопротивление транзистора V5 со входным сопротивлением выходного усилителя (см. ниже). В блоке генератора находится также оконечный каскад (транзистор V3) импульсного модулятора. Каскад работает в ключевом режиме по параллельной схеме. При подаче на его вход прямоугольного импульса (через контакты 11—12 вилки XI) транзистор V3 открывается, шунтируя вход буферного усилителя и создавая тем самым паузу в генерации ультразвуковых колебаний.

Модулятор импульсный (рис. IV—11) собран на цифровой микросхеме D1 и аналоговой А1. Напряжение с частотой сети, снимаемое с обмотки 3—4 (см. рис. IV—9) силового трансформатора, через контакты 13—14 вилки XI подается на -вход триггера Шмитта, собранного на двух элементах Dl,l и D1.2 цифровой микросхемы D1, Стабилитрон VI и резистор 1 — элементы защиты входа микросхемы. Поступающие с выхода триггера прямоугольные импульсы, следующие с частотой сети, запускают ждущий мультивибратор (микросхема А1, конденсаторы 1—5, потенциометры 3—5). Длительность импульсов, создаваемых ждущим мультивибратором, устанавливается с помощью кнопочного переключателя S1 (кнопки «Режим работы» на панели управления). При подключении к выводам 3—4 микросхемы одной из цепочек R3 — С2, R4 — СЗ, R5 — С4, С5 длительность импульсов составит соответственно 2, 4 или 10 мс. Установка номинального значения длительности импульсов производится с помощью потенциометров 3—5.

С выхода микросхемы А1 (вывод 5) импульсы через инвертор (элемент D1.4) поступают на вход ключа модулятора (контакты И—12 вилки XI). Применение инвертора позволяет исключить влияние на длительность импульсов входного сопротивления ключа. Это дает возможность настраивать плату модулятора независимо от ключа, смонтированного на плате высокочастотного генератора.

Выходной усилитель (транзистор VI, рис. IV—12) обеспечивает необходимый уровень интенсивности на большом и малом излучателях. Выходное гнездо Х2 («Выход» на панели управления), к которому подключается кабель излучателя, соединено с усилителем через согласующий четырехполюсник: конденсаторы 5—7, катушка индуктивности 4 при большом излучателе и конденсатор 5, катушка 3 — при малом излучателе. Коммутация цепей четырехполюсника производится контактами кнопочного переключателя S/ (кнопки «Излучатели» на панели управления). Вторая пара контактов переключателя S1 коммутирует потенциометры 3, 4, с помощью которых для каждого излучателя устанавливается режим усилителя.

Питание аппарата осуществляется от сети через силовой трансформатор 77 (см. рис. IV—9). Вторичная обмотка питает выпрямитель — диодный мост V3. Выпрямленное напряжение стабилизируется параметрическим стабилизатором (транзистор VI, резистор 1, стабилитрон V2, конденсаторы 1, 2). Стабилизированное напряжение 27 В через контакты процедурных часов Е1 поступает для питания всех трех блоков аппарата.

Устройство аппарата. Аппарат (рис. IV—13) выполнен в унифицированном кожухе, используемом также для аппарата «Ультра-тон» (см. гл. III, раздел 3). На панели управления расположены: слева — четыре кнопки 1 ступенчатого переключателя интенсивности «Интенсивность, Вт/см²»; справа — ручка 2 процедурных часов, над ней глазок 3 лампы, сигнализирующей о включении сетевого напряжения; в центре — две кнопки 4 «Излучатели», гнездо 5 «Выход» для подключения кабеля излучателя, четыре кнопки 6 переключателя длительности импульсов «Режим работы».

На задней стенке размещена кнопка «Сеть» сетевого выключателя, контрольные гнезда для проверки режима работы узлов аппарата, держатель предохранителя, несъемный сетевой шнур.

На рис. IV—13 показан излучатель 7 с рабочей поверхностью 0,5 см³и излучатель 8 с рабочей поверхностью 2 см², соединенный коаксиальным кабелем 9 с выходом аппарата.

Аппарат со снятым кожухом показан на рис. IV—14. Слева на шасси установлен силовой трансформатор 1. К передней панели крепятся процедурные часы 2. Печатные платы смонтированы вертикально: плата 3 блока питания, плата 4 модулятора, плата 5 генератора, плата 6 выходного усилителя. На печатной плате 7 смонтирован сетевой выключатель 8, контрольные гнезда 9.

В связи с применением в аппарате частоты 2,64 МГц толщина пьезоэлектрической пластины излучателя составляет около 1 мм и ее механическая прочность резко уменьшается. Такую пластину можно применять при площади, не превышающей 1 см². По этой причине в излучателе с площадью 2 см² пьезопреобразователь состоит из двух пластин, соединенных между собой одноименными электродами. Соединение пластин произведено методом спекания. Отсутствие промежуточного слоя клея, обычно применяемого для этой цели, улучшило воспроизводимость резонансной частоты составного пьезопреобразователя.

В комплект аппарата входят коаксиальный кабель, футляр, в котором находятся два излучателя и 3 стеклянных сосуда емкостью 50 мл для дезинфицирующего, контактного и лекарственного веществ.

Подготовка к работе и управление аппаратом при проведении процедур. Установив кнопку выключателя сети на задней стенке аппарата в отжатое положение, включают вилку сетевого шнура в розетку с напряжением 220 В.

Подготавливают принадлежности — заполняют сосуды в футляре соответствующими жидкостями (спирт, вазелиновое масло, лекарственный раствор), укладывают вату в специальный отсек футляра с крышкой.

Подключают излучатель к соединительному кабелю, а кабель к гнезду «Выход» на панели управления. Нажав одну из кнопок «Излучатели», соответствующую выбранному излучателю, включают кнопку «Сеть». При этом загорается индикаторная лампа над процедурными часами.

Для проверки работоспособности аппарата поворачивают излучатели рабочей поверхностью вверх и наливают на нее несколько капель воды. Нажимают кнопку «Непрерывный» переключателя «Режим работы» и одну из кнопок переключателя «Интенсивность, Вт/см²». Включают генератор поворотом ручки процедурных часов по часовой стрелке. На поверхности воды на излучателе появляется легкая рябь (при малой интенсивности) или фонтанчик (при большой интенсивности). Колебания поверхности воды, но меньшей амплитуды должны иметь место и при переходе в импульсный режим (кнопки «2 мс, 4 мс, 10 мс» переключателя «Режим работы»). Следует иметь в виду, что при указанной проверке излучатель оказывается ненагруженным, поэтому во избежание его перегрева и возможного выхода из строя не следует включать генератор более чем на несколько секунд.

Повернув ручку часов против часовой стрелки в нулевое положение, отключают генератор. При этом должен раздаться звуковой сигнал.

Проведя аналогичную проверку второго излучателя, убеждаются, что аппарат готов к работе.

При проведении процедуры подключают к кабелю выбранный тип излучателя и устанавливают заданный врачом режим колебаний и их интенсивность. Смазав подвергаемый воздействию участок тела вазелиновым маслом (пли лекарственной мазью), прикладывают к нему рабочую поверхность излучателя. Затем включают с помощью процедурных часов генератор на заданное для процедуры время.

При проведении процедуры (по лабильной или стабильной методике) необходимо следить за хорошим контактом между излучателем и телом. При отсутствии контакта ультразвуковые колебания в ткани тела не проходят, а излучатель перегревается.

По окончании процедуры очищенный излучатель устанавливают в специальное гнездо в футляре.

Рис. IV—13. Общий вид аппарата УЗТ-31.

Рис. IV— 14. Аппарат УЗТ-31 со снятым кожухом

ЛИТОТРИПСИЯ

Почечные камни могут доставлять пациенту огромные неудобства в то время, когда они проходят по мочевыводящим путям. В конечном счете, эти камни могут привести к потере функции пораженной почки. Для удаления камней может применяться хирургическая операция (дихотомия), однако эта процедура включает в себя все те риски, осложнения, дискомфорт и потерю трудоспособности, которые присущи большей части хирургических вмешательств. Напротив, литотрипсия (камнедробление) относится к числу хирургических процедур, выполняемых неин-вазивно, или с минимальным инвазивным хирургическим вмешательством, поэтому она не имеет таких рисков и осложнений. Эта процедура заключается в измельчении камня in vivo таким образом, чтобы он вышел по мочевыводящим путям в виде маленьких частиц, выведение которых не сопровождается серьезным дискомфортом и потерей трудоспособности (Bush, Branneb, 1988).

При подкожной литотрипсии зонд вводится через небольшой разрез к месту локализации почечного камня, причем процесс введения зонда контролируется при помощи рентгеновской флюорографии. Сам процесс дробления проводится либо с помощью механической ударной волны, вызванной при помощи управляемого электрического разряда на кончике зонда, либо при помощи генерирующего ультразвуковые волны преобразователя, вмонтированного в зонд. Раздробленные камни удаляют из почки по частям при помощи специального устройства на зонде. Некоторые из них выходят сами по мочевыводящим путям.

Экстракорпоральное дробление камней с помощью ударных волн является полностью неинвазивной процедурой, которая может использоваться при удалении камней в почках. Рис. 15 показывает основные элементы конструкции аппаратов, применяемых для проведения таких операций. Серия механических ударных волн генерируется в фокусе эллиптического отражателя таким образом, чтобы они сконцентрировались в сопряженном фокусе в нескольких сантиметрах от отражателя. И отражатель, и пациент погружены в обессоленную дегазированную воду так, чтобы пациента можно было перемещать до тех пор, пока камень не попадет в точку концентрации ударных волн. Правильное положение пациента очень важно, поэтому для позиционирования используется двухкоординатный рентгеновский аппарат, который также служит для слежения за процессом разрушения камня. Высоковольтный импульс (около 20 кВ) прикладывается к искровому промежутку, в котором разряд вызывает ударную волну. Эта волна распространяется в воде к сопряженному фокусу. Пациент располагается на специальной перемещающейся подставке, что позволяет изменять его положение с высокой точностью, в то время как оператор следит за локализацией камня по монитору двухкоординатного рентгеновского аппарата. Когда пациент будет находиться в нужном положении, в искровом промежутке генерируются ударные волны путем многократного разряда. Для разрушения почечного камня диаметром 1—2 мм на мелкие фрагменты, которые смогут безболезненно пройти по мочевыводящим путям, может потребоваться до 2000 разрядов.

После такого лечения большинство пациентов могут вернуться к обычной жизни через 2 дня. Это значительно меньше, чем требуется для восстановления после хирургической операции по удалению камня. Поэтому, хотя такой аппарат является дорогостоящим и сложным в эксплуатации устройством, его достоинства очевидны, как с точки зрения пациентов, так и с точки зрения эффективности лечебных учреждений.

Рис. 15 Экстракорпоральное дробление камней (литотрипсия).

Чтобы убедится, что камень находится в фокусе эллиптического отражателя генератора ударных волн, используется двухкоординатный рентгеновский аппарат (Х-лучи = рентгеновские лучи).

Схема ультразвукового отпугивания вредителей | Проекты самодельных цепей

Объясняемый ультразвуковой отпугиватель вредителей — это устройство, генерирующее ультразвук или очень высокочастотный шум в диапазоне более 20 кГц, который становится полезным для отпугивания или отпугивания животных, таких как бездомные собаки, кошки, мыши, летучие мыши и т. д. Это становится возможным, поскольку эти животные могут легко обнаруживать частоты в этом диапазоне и находить их неприятными для своих ушей, в то время как люди остаются незатронутыми из-за более низкого диапазона слуха.

Содержание

Что такое ультразвук или ультразвуковая частота

Животные, такие как собаки, мыши, летучие мыши, способны улавливать звуковые частоты до 40 кГц. Существуют различные типы жуков и вредителей, которые также могут слышать или реагировать на звуковые частоты на этом уровне.

Звуковая частота на этом уровне классифицируется как ультразвук и может использоваться в ряде функциональных приложений методом проб и ошибок. Объясняемый здесь блок может быть лучше всего применен для отпугивания бродячих собак и других нежелательных животных, в научных исследованиях и некоторых других интригующих целях.

Предложенная здесь схема непрерывно генерирует звуковую частоту, которая может быть намного выше способности восприятия человеческого уха, то есть в диапазоне от 18 000 до 40 кГц.

Как работает схема

Здесь для генерации необходимой частоты используется одиночная микросхема 4093 с четырьмя вентилями И-НЕ Шмидта.

Только один вентиль из 4 используется в качестве генератора через сеть RC, P1, R1 и C1. Все эти 3 компонента определяют частоту выходного сигнала и могут быть отрегулированы для оптимизации выходного отклика. Остальные 3 затвора используются как буферы для обеспечения достаточного управляющего тока для транзистора.

Указанный пьезоэлектрический преобразователь имеет оптимальную выходную мощность в диапазоне от 700 до 3000 Гц, хотя он также может работать на более высоких частотах, но генерировать меньшую мощность. Рекомендуемый источник питания — 9-вольтовая батарея.

Этот проект генерирует ультразвуковые частоты примерно между 18 000 и 40 000 Гц, хотя этот диапазон можно легко настроить, изменяя C1 в пределах значений 470 пФ и 0,001 мкФ. Частота может быть зафиксирована через P1 в диапазоне, определяемом C1.

Обратите внимание, что максимальный диапазон частот, который может генерировать IC 4093, составляет 500 кГц. Полную принципиальную схему ультразвукового генератора можно увидеть на рисунке ниже. первичное 110 В переменного тока; вторичный 6 В x 100 мА

R1 – 10 кОм, 1/4 Вт, резистор 5 %

R2 – 1 кОм, 1/4 Вт, резистор 5 %

P1 — подстроечный потенциометр 100K

C1 — 4,7 нФ керамический или металлопленочный конденсатор

C2 — 100 мкФ/16 В

S1 — переключатель SPST

B1 — 6 В или 9 В — см. текст AA или батарея

IC 4093 Изображение выводов

Изображение пьезопреобразователя

Пьезопреобразователь

Наложение компонентов и расположение дорожек на печатной плате можно увидеть на следующем рисунке.

Вся схема может быть заключена в компактный пластиковый контейнер. Преобразователь или пьезоэлемент могут быть установлены на передней панели.

Будьте внимательны при размещении деталей с соблюдением полярности, например, транзистора, электролитического конденсатора и входа питания. Если блок предназначен для непрерывной работы, убедитесь, что Q1 установлен на надлежащем радиаторе.

Характеристики трансформатора не имеют значения. Любой трансформатор, имеющий вторичную обмотку в диапазоне от 100 до 500 мА, может быть использован в этом проекте ультразвукового отпугивателя вредителей.

Идеи, которые можно доработать

Чтобы узнать больше о схеме или повысить ее эффективность:

Вы можете попробовать заменить пьезоэлектрический преобразователь на твитер и проверить отклик, улучшится он или нет.
Снимите T1 и BZ и поместите твитер между положительной линией и коллектором транзистора. Вы также можете попробовать измерить уровень генерируемой ультразвуковой мощности?
Схема также может быть настроена для создания звука в пределах слышимости человека.
Это можно сделать, просто заменив C1 любым другим конденсатором емкостью от 0,02 до 0,1 мкФ.

Отпугиватель насекомых с использованием микросхемы 555

В реальной жизни возможно использование непрерывной звуковой частоты для отпугивания или привлечения насекомых.

Диапазон частоты или глубины может зависеть от реализации и типа вредителя, который может быть определен с помощью некоторых испытаний.

Схема, показанная ниже, производит непрерывный шум, который можно использовать для отталкивания (или притягивания) нескольких видов насекомых.

Схема может управляться 9Аккумуляторы V, которые могут работать в течение длительного периода времени благодаря минимальному потреблению тока. В центре схемы находится КМОП-таймер 7555 lC, выполненный в виде звукового генератора, управляющего пьезоэлектрическим преобразователем.

Расположение деталей на самодельной печатной плате показано на приведенном ниже рисунке.

Точное местоположение может не иметь большого значения. Каждая из частей и блок питания могли быть заключены в компактный контейнер пластикового типа. Преобразователь БЗ может представлять собой кварцевый наушник или пьезоэлектрический преобразователь.

Расположение поляризованных элементов, таких как c2 и источник питания, должно быть тщательно подключено.

Нанести репеллент от насекомых очень просто. Вы должны точно настроить потенциометр триммера P1, чтобы генерировать шум с идентичным выбросом, соответствующим диапазону насекомых, которого вы хотите отогнать.

Прежде чем найти идеальную частоту для отпугивания определенного насекомого, необходимо провести пробы и ошибки.

Перечень деталей

Цепи отпугивателя вредителей, которые были испытаны и признаны рабочими

Рисунок №1

Схема исследуемого нами отпугивателя вредителей показана на рисунке 1 выше. Мы были поражены, увидев, что в схеме была только одна микросхема таймера 555, подключенная по типу генератора прямоугольных импульсов. По параметрам R1, R2 и C1 его частота составляла около 45 кГц.

Модифицированный трапециевидный сигнал напряжения, подаваемый на контакт 5 таймера 555, модулирует несущую частоту 45 кГц. Комбинация C2, R3 и R4, подключенных к одной конечной точке мостового выпрямителя, генерирует модулирующее напряжение. Проверка с помощью осциллографа выявила развертку примерно на 20 кГц по обе стороны от базовой частоты.

В качестве динамика используется 2-дюймовый пьезоэлектрический твитер.

Схема, показанная на рисунке 2 ниже, представляет собой репеллент от вредителей, описанный в одном из французских изданий по электронике. Автор говорит в исследовании, что частоты в диапазоне от 20 до 40 кГц вызывают образование очень болезненных полостей в мозговой жидкости и кровеносных артериях мышей и насекомых, заставляя их бежать. Излучаемая мощность может составлять всего одну треть ватта.

Рисунок №2

Счетверенный логический элемент И-НЕ с двумя входами подключен как мультивибратор в схеме, который работает на частоте примерно 40 кГц. Остаточная пила 120 Гц на линии питания регулирует ультразвуковую частоту с наименьшей степенью фильтрации в источнике питания.

Пара NPN-транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, обеспечивают усиление мощности для оптимального управления динамиком.

Схема на рис. 3 ниже идеально подходит для экспериментов с эффектами непрерывных или импульсных высокочастотных сигналов, поскольку она может обеспечивать непрерывный или импульсный выходной сигнал.

Идея разработана компанией Signetics.

Рисунок №3

Ссылаясь на схему, один таймер 555, IC2, создает ультразвуковой прямоугольный сигнал с желаемой частотой 20 кГц. Дополнительный 555, IC1, может обеспечивать этот сигнал постоянно или как сигнал включения и выключения.

Просто поэкспериментировать с частотой и коэффициентом заполнения. Рабочий цикл — это процент времени, проведенного «включено» по сравнению с общим периодом, и он может регулироваться от чуть более 50% до почти 100%. Скважность схемы нестабильного мультивибратора определяется времязадающими резисторами RT1 и RT2, и равна RT1+(RT2/RT1)+2RT2.

Можно ожидать, что время включения будет равно 100 %, если значение RT1 чрезвычайно мало, и при максимальном ограничении тока через разрядный транзистор согласно техническому описанию время включения близко к 100 %.

Разрядный транзистор 555 представляет собой устройство NPN с открытым коллектором, в котором коллектор подключен к контакту 7, а эмиттер подключен к земле на контакте 1. Поскольку максимальный ток через него зависит от производителя, вам следует перепроверить данные производителя. лист, чтобы быть в безопасности.

УЗИ

Что такое медицинское УЗИ?
Как это работает?
Для чего используется УЗИ?
Есть ли риски?
Каковы примеры проектов, финансируемых NIBIB, с использованием ультразвука?

Что такое медицинский ультразвук?

Ультразвуковое изображение поперечного сечения плода Источник: Phillips Health Care — система iu22xMATRIX

Медицинское ультразвуковое исследование делится на две отдельные категории: диагностическое и терапевтическое.

Ультразвуковая диагностика — это неинвазивный диагностический метод, используемый для визуализации внутренних органов. Ультразвуковые датчики, называемые преобразователями, производят звуковые волны с частотами выше порога человеческого слуха (выше 20 кГц), но большинство используемых в настоящее время преобразователей работают на гораздо более высоких частотах (в диапазоне мегагерц (МГц)). Большинство диагностических ультразвуковых датчиков размещаются на коже. Однако для оптимизации качества изображения датчики могут быть помещены внутрь тела через желудочно-кишечный тракт, влагалище или кровеносные сосуды. Кроме того, ультразвук иногда используют во время операции, помещая стерильный зонд в оперируемую область.

Диагностическое ультразвуковое исследование можно дополнительно разделить на анатомическое и функциональное ультразвуковое исследование. Анатомическое УЗИ производит изображения внутренних органов или других структур. Функциональное ультразвуковое исследование объединяет такую информацию, как движение и скорость ткани или крови, мягкость или твердость ткани и другие физические характеристики, с анатомическими изображениями для создания «информационных карт». Эти карты помогают врачам визуализировать изменения/различия в функционировании структуры или органа.

Терапевтический ультразвук также использует звуковые волны выше диапазона человеческого слуха, но не создает изображения. Его цель – взаимодействовать с тканями в организме таким образом, чтобы они либо модифицировались, либо разрушались. Среди возможных модификаций: перемещение или выталкивание ткани, нагревание ткани, растворение тромбов или доставка лекарств в определенные места в организме. Эти деструктивные или абляционные функции стали возможными благодаря использованию лучей очень высокой интенсивности, которые могут разрушать больные или аномальные ткани, такие как опухоли. Преимущество использования ультразвуковой терапии заключается в том, что в большинстве случаев она неинвазивна. На коже не нужно делать надрезов или порезов, не оставляя ран или шрамов.

Как это работает?

Источник: Terese Winslow

Ультразвуковые волны генерируются преобразователем, который может как излучать ультразвуковые волны, так и обнаруживать отраженные ультразвуковые эхо-сигналы. В большинстве случаев активные элементы ультразвуковых преобразователей изготавливаются из специальных керамических кристаллических материалов, называемых пьезоэлектриками. Эти материалы способны создавать звуковые волны, когда на них воздействует электрическое поле, но могут также работать и в обратном направлении, создавая электрическое поле, когда на них попадает звуковая волна. При использовании в ультразвуковом сканере датчик посылает в тело пучок звуковых волн. Звуковые волны отражаются обратно к преобразователю от границ между тканями на пути луча (например, граница между жидкостью и мягкой тканью или тканью и костью). Когда эти эхо-сигналы достигают датчика, они генерируют электрические сигналы, которые отправляются на ультразвуковой сканер. Используя скорость звука и время возвращения каждого эха, сканер рассчитывает расстояние от датчика до границы ткани. Затем эти расстояния используются для создания двухмерных изображений тканей и органов.

Ультразвуковой преобразователь.

Во время ультразвукового исследования техник наносит на кожу гель. Это предотвращает образование воздушных карманов между датчиком и кожей, которые могут препятствовать проникновению ультразвуковых волн в тело.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть короткое видео о том, как работает УЗИ.

Для чего используется УЗИ?

Ультразвуковая диагностика. Ультразвуковая диагностика позволяет неинвазивно визуализировать внутренние органы тела. Однако он не подходит для визуализации костей или любых тканей, содержащих воздух, таких как легкие. В некоторых случаях ультразвук может отображать кости (например, у плода или у маленьких детей) или легкие и слизистую оболочку вокруг легких, когда они заполнены или частично заполнены жидкостью. Одно из наиболее распространенных применений ультразвука — во время беременности для наблюдения за ростом и развитием плода, но есть и много других применений, включая визуализацию сердца, кровеносных сосудов, глаз, щитовидной железы, головного мозга, молочной железы, органов брюшной полости, кожи, и мышцы. Ультразвуковые изображения отображаются в формате 2D, 3D или 4D (3D в движении).

Ультразвуковой датчик (преобразователь) помещается над сонной артерией (вверху). Цветное ультразвуковое изображение (внизу слева) показывает кровоток (красный цвет на изображении) в сонной артерии. Изображение формы волны (внизу справа) показывает звук текущей крови в сонной артерии.

Функциональное УЗИ. Функциональные ультразвуковые исследования включают ультразвуковую допплерографию и цветовую допплерографию для измерения и визуализации кровотока в сосудах тела или сердца. Он также может измерять скорость кровотока и направление движения. Это делается с помощью карт с цветовой кодировкой, называемых цветовой допплеровской визуализацией. Ультразвуковая допплерография обычно используется для определения того, блокирует ли накопление бляшек внутри сонных артерий приток крови к мозгу.

Другой функциональной формой ультразвука является эластография, метод измерения и отображения относительной жесткости тканей, который можно использовать для дифференциации опухолей от здоровых тканей. Эта информация может отображаться либо в виде цветных карт относительной жесткости; черно-белые карты, отображающие высококонтрастные изображения опухолей по сравнению с анатомическими изображениями; или карты с цветовой кодировкой, которые накладываются на анатомическое изображение. Эластографию можно использовать для проверки на фиброз печени, состояние, при котором в печени накапливается избыточная рубцовая ткань из-за воспаления.

Ультразвук также является важным методом визуализации вмешательств в организм. Например, игольчатая биопсия под ультразвуковым контролем помогает врачам увидеть положение иглы, когда она направляется к выбранной цели, такой как новообразование или опухоль в молочной железе. Кроме того, ультразвук используется для визуализации в режиме реального времени положения кончика катетера, когда он вводится в кровеносный сосуд и направляется по длине сосуда. Его также можно использовать для минимально инвазивной хирургии, чтобы направлять хирурга в реальном времени изображениями внутренней части тела.

Терапевтическое или интервенционное ультразвуковое исследование. Терапевтический ультразвук производит высокий уровень акустического выхода, который может быть сфокусирован на определенных объектах с целью нагревания, абляции или разрушения тканей. В одном из типов терапевтического ультразвука используются высокоинтенсивные звуковые лучи, направленные точно на цель, и он называется сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности (HIFU). HIFU изучается как метод модификации или разрушения больных или аномальных тканей внутри тела (например, опухолей) без необходимости вскрытия или разрыва кожи или повреждения окружающих тканей. Ультразвук или МРТ используются для идентификации и нацеливания на ткань, подлежащую лечению, направления и контроля лечения в режиме реального времени и подтверждения эффективности лечения. HIFU в настоящее время одобрен FDA для лечения миомы матки, для облегчения боли при метастазах в кости и совсем недавно для абляции ткани предстательной железы. HIFU также изучается как способ закрытия ран и остановки кровотечения, разрушения тромбов в кровеносных сосудах и временного открытия гематоэнцефалического барьера, чтобы лекарства могли пройти.

Есть ли риски?

Ультразвуковая диагностика обычно считается безопасной и не дает ионизирующего излучения, подобного рентгеновскому. Тем не менее, ультразвук способен производить некоторые биологические эффекты в организме при определенных настройках и условиях. По этой причине FDA требует, чтобы диагностические ультразвуковые устройства работали в допустимых пределах. FDA, а также многие профессиональные сообщества не одобряют случайное использование ультразвука (например, для видео на память) и рекомендуют использовать его только тогда, когда есть реальная медицинская необходимость.

Каковы примеры проектов, финансируемых NIBIB, с использованием ультразвука?

Ниже приведены примеры текущих исследовательских проектов, финансируемых NIBIB, которые разрабатывают новые приложения ультразвука, которые уже используются или будут использоваться в будущем:

Акустическая радиационно-импульсная визуализация (ARFI). ARFI — это новая методика, разработанная исследователями из Университета Дьюка при поддержке NIBIB, которая использует ультразвуковую эластографию для дифференциации опухолей печени от здоровых тканей, а также для выявления наличия фиброза. Этот неинвазивный метод может сократить количество ненужных биопсий печени, которые могут быть болезненными, а иногда и опасными. ARFI получил одобрение FDA и теперь коммерчески доступен в США (изображение слева предоставлено Кэтрин Найтингейл, доктором философии, Duke Biomedical Engineering).

Недорогой миниатюрный ультразвуковой аппарат. Как и компьютеры, медицинские ультразвуковые устройства визуализации становятся все меньше и меньше. Одной из самых больших проблем является подключение ультразвукового преобразователя на конце зонда к обширной электронике для обработки сигналов и визуализации на основе компьютерных микросхем. Финансирование NIBIB сыграло важную роль в демонстрации такого уровня предельной миниатюризации — по сути, «системы внутри зонда».

Эта парадигма визуализации «система внутри зонда» впоследствии была расширена в устройстве GE Vscan. Vscan представляет собой ультразвуковой сканер размером с ладонь, который поддерживает как анатомическую визуализацию, так и цветовой допплер. Устройство в настоящее время используется в клинической практике и стоит значительно меньше, чем полноразмерный ультразвуковой сканер. Небольшие размеры и низкая стоимость, а также широкий спектр применения позволяют использовать его в машинах скорой помощи, отделениях неотложной помощи, полевых госпиталях и других удаленных местах. В настоящее время он используется более чем в 60 странах мира. (Изображение Vscan справа предоставлено Каем Томениусом, доктором философии, GE).

Нажмите здесь, чтобы посмотреть видео

Ультразвуковая допплерография показывает тромб, блокирующий кровоток у свиньи. Источник: Чжэнь Сюй, доктор философии, Univ. of Michigan После 5-минутной гистотрипсии тромб исчезает, и в кровеносном сосуде восстанавливается полноценный кровоток. Источник: Zhehn Xu, Ph.D., Univ. of Michigan

Метод гистотрипсии для растворения тромбов. Исследователи из Мичиганского университета изучают возможности растворения тромбов методом высокоинтенсивного ультразвука, называемого гистотрипсией, для неинвазивного лечения тромбоза глубоких вен (ТГВ). Этот метод использует короткие импульсы ультразвука высокой интенсивности, чтобы вызвать разрушение сгустка. Исследователи успешно продемонстрировали эффективность этого метода на свиньях и его возможное использование на людях. В настоящее время они работают над новыми методами, позволяющими избежать непреднамеренного повреждения сосудов во время лечения сгустком, а также обеспечить обратную связь в режиме реального времени для мониторинга лечения. Это исследование может оказать значительное влияние, поскольку современные традиционные методы лечения ТГВ включают медикаментозную терапию, а иногда и инвазивное удаление тромбов, что требует пребывания в больнице в течение нескольких дней и может привести к осложнениям после лечения. Напротив, метод неинвазивной гистотрипсии в 50 раз быстрее, чем текущий метод, не требует лекарств или внешних агентов и в случае успеха может использоваться как амбулаторная процедура.

Пересмотрено в июле 2016 г.

Миниатюра

US_patch_bp-thumb.jpg

Apple запатентовала ультразвуковые тактильные звуковые волны для шлемов виртуальной реальности, предоставляя пользователям возможности нового поколения, такие как ощущение ветра или дождя на лице во время игры. тактильные звуковые волны. Ультразвуковые звуковые волны могут быть направлены на пользователя для обеспечения тактильного выхода. Устройства тактильного вывода могут использоваться в системе, которая включает в себя одно или несколько электронных устройств, таких как головной дисплей, iMac, iPhone и iPad. Ультразвуковой тактильный выход может использоваться для имитации контакта с виртуальным объектом, имитации дождя, имитации ветра и/или имитации других ощущений в среде смешанной или виртуальной реальности.

В истории патентов Apple отмечается, что такие устройства, как носимые устройства, иногда содержат компоненты тактильного вывода. Компоненты тактильного вывода могут предоставлять пользователю тактильный вывод, когда пользователь взаимодействует с программным обеспечением, таким как игровое программное обеспечение.

Разработка тактильного устройства вывода может оказаться сложной задачей. Если не соблюдать осторожность, тактильный вывод может не обеспечить желаемого ощущения для пользователя, тактильный вывод может не применяться к соответствующему месту на теле пользователя, или устройство тактильного вывода может быть слишком громоздким или сложным в использовании.

Изобретение/выданный патент Apple распространяется на систему, которая может включать тактильные устройства вывода, такие как ультразвуковые компоненты тактильного вывода, которые генерируют ультразвуковые волны. Ультразвуковые звуковые волны могут быть направлены на пользователя для обеспечения тактильного выхода. Устройства тактильного вывода могут использоваться в системе, которая включает в себя одно или несколько электронных устройств, таких как устройство с дисплеем (например, дисплей на голове, дисплей настольного компьютера, дисплей планшетного компьютера, дисплей портативного компьютера, сотовый дисплей телефона и др.).

Схема управления может подавать управляющие сигналы на тактильные устройства вывода на основе данных датчиков, указывающих, где находится пользователь, и/или на основе того, что отображается для пользователя на дисплее. Ультразвуковой тактильный выход может быть направлен на руки пользователя, отдельные пальцы, лицо, ступни, ноги или другую часть тела.

Ультразвуковой тактильный выход может использоваться для имитации контакта с виртуальным объектом, имитации дождя, имитации ветра и/или имитации других ощущений в среде смешанной или виртуальной реальности.

Компоненты ультразвукового тактильного вывода могут быть автономными устройствами или могут быть установлены в головном дисплее, игровой базовой станции, портативном контроллере, устройстве для крепления на пальце или другом электронном оборудовании.

Компоненты тактильного вывода ультразвука могут быть расположены в виде массива на устройстве тактильного вывода. Ультразвуковые тактильные выходные компоненты могут включать в себя пьезоэлектрические компоненты, электроактивные полимерные компоненты, электромагнитные приводы и другие тактильные выходные компоненты.

Компоненты ультразвукового тактильного выхода могут быть установлены на подвижных опорных конструкциях. Подвижные опорные конструкции могут двигаться линейно вдоль оси и/или могут вращаться вокруг точки поворота.

Ультразвуковые тактильные выходные устройства могут быть съемно прикреплены к электронному устройству. Электронное устройство может иметь углубление, которое принимает ультразвуковое тактильное выходное устройство. Ультразвуковое тактильное выходное устройство может работать, будучи расположенным в углублении, и/или может быть извлечено из углубления и установлено на поверхность для обеспечения тактильного выхода в желаемое место на теле пользователя.

Патент Apple РИС. 1 ниже представлена схема иллюстративной системы; ИНЖИР. 2 представляет собой схему, показывающую, как ультразвуковое устройство тактильного вывода может обеспечивать тактильный выход, который перемещается на заданное расстояние для достижения пользователя в соответствии с вариантом осуществления.

Патент Apple РИС. 3 выше представляет собой вид в перспективе иллюстративного устройства, устанавливаемого на голове, имеющего ультразвуковые тактильные выходные компоненты, которые обеспечивают тактильный выход на лицо пользователя.

Патент Apple РИС. 4 выше представлен вид в перспективе иллюстративного устройства, устанавливаемого на голове, имеющего компоненты ультразвукового тактильного вывода, которые обеспечивают тактильный выход для руки пользователя для имитации контакта с виртуальным объектом.

Патент Apple РИС. 5 ниже представлен вид в перспективе иллюстративного контроллера и пальцевых устройств, имеющих ультразвуковые тактильные выходные компоненты ; ИНЖИР. 6 представляет собой вид в перспективе игровой станции, имеющей множество ультразвуковых тактильных выходных компонентов.

Патент Apple РИС. 7 ниже представлен вид в перспективе иллюстративных электронных устройств, имеющих ультразвуковые тактильные выходные компоненты, которые обеспечивают тактильный выход к различным частям тела пользователя; ИНЖИР. 8 представляет собой вид сбоку в разрезе иллюстративного ультразвукового тактильного выходного устройства.

Патент Apple РИС. 9 ниже представлен вид в перспективе иллюстративных ультразвуковых тактильных выходных компонентов, установленных на подвижной опорной конструкции, так что тактильный выход может обеспечиваться в разных направлениях; ИНЖИР. 10 представляет собой вид сбоку иллюстративного устройства, устанавливаемого на голове, с компонентами ультразвукового тактильного вывода, которые работают через дисплей.

Патент Apple РИС. 11 выше показан вид спереди иллюстративного устройства, устанавливаемого на голове, с ультразвуковыми тактильными выходными компонентами в дискретных местах по периферии дисплея ; ИНЖИР. 12 представляет собой вид спереди иллюстративного устройства, устанавливаемого на голове, с ультразвуковыми тактильными выходными компонентами , которые окружают периферию дисплея.

Патент Apple РИС. 13 выше представлен вид в перспективе иллюстративного наголовного устройства с ультразвуковым тактильным выходным устройством, которое можно отсоединить от наголовного устройства.

Патент Apple РИС. 14 выше представлен вид в перспективе иллюстративного электронного устройства, имеющего выдвижную часть с ультразвуковыми тактильными выходными компонентами.

Патент Apple РИС. 15 выше представляет собой вид сбоку в разрезе иллюстративного электронного устройства, имеющего ультразвуковое тактильное выходное устройство, установленное за отверстиями в электронном устройстве.

Apple отмечает, что тактильный выход № 28, представленный на патентных рисунках выше, может предоставляться в ответ на ввод данных пользователем и/или может предоставляться в ответ на просмотр содержимого на дисплее (например, на головном дисплее). , дисплей настольного компьютера, дисплей планшетного компьютера, дисплей портативного компьютера, дисплей сотового телефона и т. д.).

Пользовательский ввод, который запускает тактильный выход № 28, может быть движением тела пользователя (например, пальцев, рук, глаз, головы и т. д.), которое обнаруживается с помощью одного или нескольких датчиков в устройствах (например, таких датчиков, как как камера видимого света, камера инфракрасного света, датчик трехмерного изображения, точечный проектор или другой осветитель структурированного света и т. д.).

Отображаемый контент, запускающий тактильный вывод, может быть двухмерным отображаемым контентом, может быть трехмерным отображаемым контентом, может быть отображаемым контентом, связанным с виртуальной реальностью, смешанной реальностью и/или средой дополненной реальности, и/или может отображаться контент, не связанный с какой-либо виртуальной реальностью, смешанной реальностью или средой дополненной реальности.