Войти
Сономикрометрия - это метод измерения расстояния между пьезоэлектрическими кристаллами на основе скорости акустических сигналов через среду, в которую они встроены. Обычно кристаллы покрываются эпоксидной «линзой» и помещаются в материал обращенных друг к другу. Электрический сигнал, отправленный на любой кристалл, будет преобразован в звук, который проходит через среду, в конечном итоге достигая другого кристалла, который преобразует звук в электричество, обнаруживаемое приемником. Расстояние между кристаллами может быть рассчитано исходя из времени, необходимого для распространения звука между кристаллами, и скорости звука в среде.
Ассортимент кристаллов сономикрометра Сономикрометрия изначально применялась при исследовании сердечных заболеваний. функция у исследованных животных была проведена в 1956 году и была быстро принята биологами, работающими в биомеханике, а также в других физиологических системах и структурах органов (желудочно-кишечные, мочеполовые и скелетно-мышечные). Производители медицинских устройств также используют сономикрометрию для оценки физических характеристик, прочности и долговечности устройств на этапе исследований и разработок. Сономикрометрия в настоящее время является наиболее распространенным методом определения изменений длины мышц во время передвижения животных, кормления и других биомеханических функций.
Первоначально разработанные десятилетия назад, были приняты меры для правильной ориентации кристаллов, чтобы обеспечить удовлетворительное обнаружение сигнала между кристаллами, но более современные версии аппаратного обеспечения сономикрометра (обычно датируемые с 1995 года по настоящее время) не требуют такого внимания. к ориентации кристалла.
Сономикрометрические системы используются учеными, инженерами и биологами для измерения свойств мягких твердых тел, гелей и жидкостей. Несмотря на то, что они используются для измерения механики и функции мышечной ткани, нет никаких известных медицинских или терапевтических применений для этих устройств. Сономикрометры не используются для лечения или диагностики заболеваний у животных или людей.
Основным критерием для проведения измерений сономикрометром является то, что промежуточное пространство или материал между кристаллами должен обладать способностью проводить ультразвуковой звук в диапазоне частот от 100 кГц до по крайней мере нескольких МГц. Обычно это означает, что кристаллы должны работать в среде или на ней, состоящей из жидкостей, гелей, мягких твердых веществ и некоторых твердых твердых веществ, включая биологические ткани (кровь, мышцы, жир и т. Д.). Измерение расстояния между кристаллами становится проблематичным или полностью прекращается, если между кристаллами возникают воздушные зазоры или твердые предметы.
Измерения сономикрометром точны только тогда, когда среда, окружающая кристаллы или объект, который они измеряют, имеет одинаковую скорость звука. В биологических условиях почти все ткани имеют скорость звука в диапазоне от 1550 до 1600 метров в секунду, что является удовлетворительно однородным, чтобы давать точные измерения в пределах от 3% до 4%, а чаще с точностью до 1%.
Сономикрометр измеряет расстояние, выполняя временное измерение звука, передаваемого одним кристаллом и принимаемого одним (или несколькими) соседними кристаллами. Способность разрешать небольшие различия в этом времени прохождения (или «время прохождения») напрямую коррелирует со способностью разрешать небольшие изменения расстояний между кристаллами. Сономикрометры первого поколения были аналоговыми устройствами, в которых время пролета интегрировалось как функция линейного изменения напряжения. Их разрешение зависело от крутизны пандуса и электрических шумов компонентов системы. Эти системы выводят измерения длины в виде аналогового напряжения. Второе поколение сономикрометров было цифровым - они измеряли время пролета путем увеличения быстродействующих цифровых счетчиков. Обычно это счетчики от 12 до 16 бит, работающие в диапазоне от 32 до 128 МГц. Цифровая система выводит измерения длины в виде цифрового числа (значение счетчика времени пролета). Благодаря их цифровой природе, разрешение может быть точно указано как функция тактовой частоты счетчика. Например, при проведении измерений в биологической ткани при температуре тела (скорость = 1590 м / с) цифровой сономикрометр, работающий с тактовой частотой 128 МГц, будет иметь пространственное разрешение 12 микрометров.
Сономикрометрия часто используется в исследованиях физиологии животных, где требуются точные расстояния с высоким временным разрешением, особенно когда такие расстояния невозможно измерить извне. Кристаллы сономикрометрии чаще всего имплантируются в ткань скелетной или сердечной мышцы для отслеживания изменений длины во время активности (сердцебиение, взмах крыла, жевание и т. Д.). Однако они могут быть очень полезны для отслеживания движения целых структур, которые не видны, но погружены в жидкость, например, кости во рту рыбы во время кормления.
