Розробка акустотермометра для ранньої функціональної діагностики і контролю глибинної температури тіла людини

Розроблена методична основа для розрахунку акустотермометра та проведена її експериментальна перевірка.
Вперше виявлений ефект просторової режекторної фільтрації дифузійного випромінювання чвертьхвильовими шарами, який полягає в тому, що додатково до відомого з гідроакустики зменшення коефіцієнта перетворення теплового випромінювання плоскими антенами, шарами він послабляється до рівня без шарів, тоді як активна складова опору п’єзоприймача у стільки ж разів збільшується. У результаті відношення інтенсивності прийнятого шуму до інтенсивності власного шуму п’єзоприймача квадратично зменшується. Ефект дозволяє одержати точність вимірювання глибинної температури тіла людини С з розробленим сфокусованим п’єзоприймачем акустотермометра із плосковгнутою еліптичною лінзою з великою фокусною відстанню, і в реальному часі.

В якості приймача акустичного випромінювання тіла людини використано п'єзоелектричний перетворювач який, разом з схемами підсилення і детектування слабкого шумового сигналу, забезпечує точність вимірювання 0,2°С. Це дозволяє застосувати прилад для функціональної ранньої діагностики, в тому числі і тривалого моніторингу немовлят з дня їх народження.

У розробленому акустотермометрі в якості еквівалента фокусуючого перетворювача використана електронна схема з опором, що служить генератором теплового шуму з інтенсивністю, рівній сумі інтенсивностей акустичного випромінювання тіла і власного шуму п’єзоперетворювача. Аналогічна схема служить в якості шумового еталона. Шумовий еталон і еквівалент п’єзоприймача являють зв’язані контури з полосою пропускання, в якій середній рівень шумової напруги визначається напругою шуму на резонансній частоті п’єзоприймача.

Застосування електронної комутації п’єзоприймача і шумового еталона дозволило виключити зі схеми акустотермометра блок механічного модулятора, що використовується у аналогів. Це зробило можливим вимірювання глибинної температури тіла людини у реальному масштабі часу.

Застосування еліптичної лінзи для фокусування прийомного ультразвукового пучка дозволяє вимірювати глибинну температуру тіла людини одночастотним та одноканальним методом. На відміну від мультиспектрального метода, що використовується у аналогів, частоту можна вибрати низькою, що забезпечую більшу глибину вимірювання температури.

У результаті виконання роботи розраховано і створено лабораторний макет (на базі двох серійних приладів) динамічного одноканального акустотермометра для контролю глибинної температури внутрішніх органів людини при фізіотерапевтичній дії на них і гіпертермічному впливі на злоякісні пухлини, який здатний вимірювати температуру тіла людини на глибині до 7 см з точністю 0,20С до верхньої границі 44°С, і з просторовою роздільною здатністю 1 мм.