Разработка акустотермометра для ранней функциональной диагностики и контроля глубинной температуры тела человека

Разработана методическая основа для расчетов акустического термометра и проведена ее экспериментальная проверка.

Впервые обнаружен эффект пространственной режекторной фильтрации диффузного излучения четвертьволновыми слоями, который заключается в том, что дополнительно к известному из гидроакустики уменьшению коэффициента преобразования теплового излучения плоскими антеннами, слоями он ослабляется до уровня без слоев, тогда как активная составляющая сопротивления пьезоэлектрического приемника в столько же раз увеличивается. В результате отношение интенсивности принятого шума к интенсивности собственного шума пьезоэлектрического приемника квадратично уменьшается. Эффект позволяет получить точность измерения глубинной температуры тела человека С с разработанным сфокусированным пьезоэлектрическим приемником акустотермометра с плосковогнутой эллиптической линзой с большим фокусным расстоянием, и в реальном времени.

В качестве приемника акустического излучения тела человека использован пьезоэлектрический преобразователь который, вместе со схемами усиления и детектирования слабого шумового сигнала, обеспечивает точность измерения 0,2°С. Это позволяет применить прибор для функциональной ранней диагностики, в том числе и продолжительного мониторинга грудных детей со дня их рождения.
В разработанном акустическом термометре в качестве эквивалента сфокусированного преобразователя использована электронная схема с сопротивлением, которое служит генератором теплового шума с интенсивностью, равной сумме интенсивностей акустического излучения тела и собственного шума пьезоэлектрического преобразователя. Аналогичная схема служит в качестве шумового эталона. Шумовой эталон и эквивалент пьезоприемника представляют связанные контуры с полосой пропускания, в которой средний уровень шумового напряжения определяется напряжением шума на резонансной частоте пьезоэлектрического приемника.

Применение электронной коммутации пьезоприемника и шумового эталона позволило исключить со схемы акустического термометра блок механического модулятора, который используется у аналогов. Это сделало возможным измерение глубинной температуры тела человека в реальном масштабе времени.
Применение эллиптической линзы для фокусирования приемного ультразвукового пучка позволяет измерять глубинную температуру тела человека одночастотным и одноканальным методом. В отличие от мультиспектрального метода, который используется у аналогов, частоту можно выбрать низкой, что обеспечивает большую глубину измерения температуры.

В результате выполнения работы рассчитан и создан лабораторный макет (на базе двух серийных приборов) динамического одноканального акустического термометра для контроля глубинной температуры внутренних органов человека при физиотерапевтическом воздействии на них и гипертермическом влиянии на злокачественные опухоли, который способен измерять температуру тела человека на глубине до 7 см с точностью 0,20С до верхней границы 44°С, и с пространственной разрешающей способностью 1 мм.