Гибридный ультразвуковой передатчик-приемник для неинвазивного измерения скорости кровотока

Полезная модель относится к медицинской диагностике. Предложенный гибридный ультразвуковой передатчик-приемник для неинвазивного доплеровского измерения скорости кровотока содержит цилиндрический корпус с диэлектрической торцевой стенкой, предназначенной для контакта с кожей, и размещенные в корпусе: передатчик на основе пластинчатой пьезокерамики и приемник на основе пленочного пьезополимера, размещенные рядом, торцевыми поверхностями друг к другу и зазором между ними 0,5-5 мм, и передатчик, и приемник приклеены плоскими поверхностями к внутренней стороне диэлектрической торцевой стенки корпуса, пропускающей ультразвуковые волны с частотами 1-10 МГц. Техническим результатом является меньшая требовательность к точности позиционирования ультразвукового передатчика и повышение точности измерения или обеспечение возможности измерения скорости кровотока при долговременных (>1 часа) измерениях.

Полезная модель относится к медицинской диагностике.

Из существующего уровня техники известен допплеровский измеритель скорости кровотока (Chapter 2: C.J. Hartley "Ultrasonic blood flow and velocity measurement" in book "Biomedical Technology and Devices HandBook", CRC Press 2003, ISBN: 978-0-8493-1140-6, http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/9780203491492.ch2), имеющий пьезокерамический ультразвуковой передатчик, обеспечивающий передачу ультразвуковой волны, и пьезокерамический ультразвуковой приемник для регистрации ультразвуковой волны, отраженной от эритроцитов в потоке крове в артерии или в вене. Скорость кровотока определяется по изменению частоты отраженной волны: сдвиг частоты вызван эффектом Допплера и зависит от скорости движения эритроцитов.

Недостатком данного технического решения является малая чувствительность пьезокерамического ультразвукового приемника, которая требует тщательного позиционирования ультразвукового передатчика для увеличения отраженного ультразвукового излучения и затрудняет или делает невозможным долговременный мониторинг скорости кровотока при движении человека.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является гибридный ультразвуковой преобразователь ("Hybrid ultrasonic transducer", патент США N 5'389'848, 1995), в котором ультразвуковой передатчик выполнен из пьезокерамики, а ультразвуковой приемник - из полимерного пьезоэлектрического материала, имеющего повышенную чувствительность к ультразвуковому излучению по сравнению с традиционными пьезокерамиками.

Недостатком данного технического решения является то, что ультразвуковой приемник располагается между ультразвуковым передатчиком и объектом измерения. При таком расположении ультразвуковая волна от передатчика частично ослабляеттся полимерным пьезоэлектрическим материалом, через который она проходит, что уменьшает интенсивность передаваемой и отраженной ультразвуковых волн. Кроме того, в предложенном решении ультразвуковая волна передатчика вызывает огромный паразитный сигнал в приемнике на частоте излучения передатчика (за счет прохождения исходного излучения передатчика через приемник), что приводит к уменьшению точности измерений из-за уменьшения соотношения сигнал/шум.

Задачей полезной модели является создание устройства для неинвазивного измерения параметров кровотока, обеспечивающего меньшую требовательность к точности позиционирования ультразвукового передатчика и повышение точности измерения или возможность измерения скорости кровотока при долговременных (>1 часа) измерениях.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для неинвазивного доплеровского измерения скорости кровотока, содержащем цилиндрический корпус с диэлектрической торцевой стенкой, предназначенной для контакта с кожей, и размещенные в корпусе передатчик на основе пластинчатой пьезокерамики и приемник на основе пленочного пьезополимера, согласно предлагаемому техническому решению передатчик и приемник размещены рядом, торцевыми поверхностями друг к другу и зазором между ними 0,5-5 мм, и передатчик и приемник приклеены плоскими поверхностями к внутренней стороне диэлектрической торцевой стенки корпуса, пропускающей ультразвуковые волны с частотами 1-10 МГц.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является меньшая требовательность к точности позиционирования ультразвукового передатчика и повышение точности измерения или обеспечение возможности измерения скорости кровотока при долговременных (>1 часа) измерениях.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой схематически изображены торцевой вид и разрез устройства.

Устройство включает цилиндрический корпус 1 с диэлектрической торцевой стенкой 2, к которой с внутренней стороны приклеены передатчик 3 на основе пластинчатой пьезокерамики и приемник 4 на основе пленочного пьезополимера, расстояние между торцевыми поверхностями передатчика и премника составляет 0,5-5 мм.

Устройство работает следующим образом.

Торцевую стенку 2 устройства покрывают с внешней стороны гелем, пропускающим ультразвуковые волны с частотами в диапазоне 1-10 МГц, и плотно прижимают к коже вблизи кровеносной артерии или вены. Включают пьезоэлектрический передатчик 3, который излучает ультразвуковую волну с частотой в диапазоне 1-10 МГц. Эта волна проходит через диэлектрическую торцевую стенку 2, гель между стенкой 2 и кожей, проникает под кожу и достигает кровеносной артерии или вены. Часть ультразвуковой волны отражается назад от движущихся в потоке крове эритроцитов. Частота этой отраженной волны отличатся от частоты падающей волны на величину, определяемую эффектом Допплера и зависящую от скорости движения эритроцитов. Приемник 4 на основе пленочного пьезополимера улавливает отраженную ультразвуковую волну и формирует приемный ультразвуковой сигнал. Далее приемный сигнал поступает в электронную систему, которая обрабатывает его и определяет скорость кровотока по скорости движения эритроцитов. Скорость движения эритроцитов определяется по изменению частоты приемного ультразвукового сигнала относительно частоты ультразвуковой волны, излучаемой пьезоэлектрическим передатчиком 3. За счет использования расположенных рядом передатчика на основе пластинчатой пьезокерамики и приемника на основе пленочного пьезополимера сигнал передатчика не ослабляется, не вызывает значительный паразитный сигнал в приемнике на частоте излучения передатчика, приемник имеет относительно высокую чувствительность, обеспечивающую снижение требований к точности позиционирования передатчика и повышение точности измерения или возможность измерения скорости кровотока при долговременных (>1 часа) измерениях.

Гибридный ультразвуковой передатчик-приемник для неинвазивного доплеровского измерения скорости кровотока, содержащий цилиндрический корпус с диэлектрической торцевой стенкой, предназначенной для контакта с кожей, и размещенные в корпусе передатчик на основе пластинчатой пьезокерамики и приемник на основе пленочного пьезополимера, отличающийся тем, что передатчик и приемник размещены рядом, торцевыми поверхностями друг к другу и зазором между ними 0,5-5 мм, и передатчик и приемник приклеены плоскими поверхностями к внутренней стороне диэлектрической торцевой стенки корпуса, пропускающей ультразвуковые волны с частотами 1-10 МГц.