DE2648589A1

DE2648589A1 - Verfahren und einrichtung zum messen bzw. untersuchen der eigenschaften von koerperlichen teilen bzw. von materialien

Info

Publication number: DE2648589A1
Application number: DE19762648589
Authority: DE
Inventors: Bruce D Sollish
Original assignee: Yeda Research and Development Co Ltd
Current assignee: Yeda Research and Development Co Ltd
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-12
Also published as: IL50750A; IL50750A0; US4056970A

Description

KRAUS & WEISERT PATE NTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-I NS. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 -TELEFON 089/79 7077-79 70 78 · TELEX O5-21215 6 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

1388 JS/MY

YEDA RESEARCH AND DEVELOPMENT CO. LTD. Rehovot / Israel

Verfahren und Einrichtung zum Messen bzw. Untersuchen der Eigenschaften von körperlichen Teilen bzw. von Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Eigenschaften von körperlichen Teilen bzw. von Materialien, insbesondere der Fortpflanzungszeiten, und dieses Verfahren sowie diese Einrichtung dienen dazu, verschiedene Werte, wie beispielsweise die Fortpflanzungsgeschwindigkeit, sowie insbesondere die Dicke bestimmter Gegenstände, wie z.B. von Rohrwänden, zu bestimmen.

Ein wichtiger Faktor bei der Qualitätskontrolle der Gebäude- und Bau- bzw. Konstruktionsindustrie ist die Art des verwendeten Materials. Es sind verschiedenste Verfahren vorgeschlagen und verschiedenste Einrichtungen hergestellt worden, die dazu brauchbar sind, bestimmte Arten von Rissen und Fehlern in Rohrleitungen und Rohrwänden zu bestimmen. Bei einem dieser Verfahren werden Ultraschallwellen zum Bestimmen der Zusammensetzung dieser Rohrleitungen oder Rohrwände benutzt. Die Ultraschallabbildung ist besonders gut für diese Bestimmung geeignet, da sie ziemlich empfindlich auf die Zusammensetzung, die Dichte, die Elastizität und die

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Form anspricht. Jedoch können diese Werte mit bekannten Einrichtungen nur bestimmt werden, wenn gewisse Variablen, wie beispielsweise die Wanddicke, bereits bekannt sind. Beispielsweise erfordern die derzeit verfügbaren industriellen Dickemessungen, daß man vorher die Fortpflanzungsgeschwindigkeit durch das zu untersuchende Material kennt.

Mit der Erfindung sollen infolgedessen die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. -

Weiterhin wird mit der Erfindung eine verbesserte Messung von Materialwerten, basierend auf der Fortpflanzungsgeschwindigkeit, ermöglicht, wobei jedoch beim Beginn " der Messung weniger Wissen über das zu messende Material erforderlich ist.

Außerdem wird mit der Erfindung eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die die Zusammensetzung bzw. den Aufbau eines speziellen Materials bestimmen kann.

Darüberhinaus wird mit der Erfindung eine Einrichtung vorgeschlagen, die es ermöglicht, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit eines speziellen Materials zu bestimmen.

Weiterhin wird mit der Erfindung eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, mit der es möglich ist, die Dicke der Wände eines bestimmten Materials, wie z.B. eines Rohrs, zu bestimmen.

Außerdem wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke von Rohrwänden vorgeschlagen.

Darüberhinaus wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit in einem bestimmten Material zur Verfügung gestellt.

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Schließlich wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins von Fehlern oder Rissen in gewissen Materialien geschaffen.

Endlich wird es durch die Erfindung ermöglicht, abnormales Körpergewebe, beispielsweise bösartige Wucherungen bzw. bösartiges Gewebewachstum, zu bestimmen.

Die obigen sowie weitere Vorteile der Erfindung werden durch ein in hohem Maße betriebssicheres bzw. zuverlässiges Verfahren und eine entsprechende Einrichtung für die Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit und die Dickenmessung von gewissen Materialien, wie z.B. Rohrwänden, erbracht. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Wandler benutzt, der mit einer ErZeugungseinrichtung für die Erzeugung von elektrischen Hochspannungsimpulsen verbunden ist. Der Wandler ist in der Nähe eines Halters bzw. Behälters angeordnet, der eine reflektierende Oberfläche und außerdem ein Strömungsmittel, dessen Fortpflanzungsgeschwindigkeit bekannt ist, enthält. Es wird dann eine Α-Abtastung der reflektierenden Oberfläche vorgenommen, daraufhin wird das zu untersuchende Material vor die reflektierende Oberfläche eingefügt bzw. zwischengefügt. Diese unterschiedlichen Abtastungen werden in einer Wiedergabeeinrichtung wiedergegeben bzw. dargestellt, die mit dem Wandler verbunden ist. Der Unterschied zwischen bestimmten Echo impulsen, die auf der Wiedergabeeinrichtung dargestellt sind, kann dazu benutzt werden, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Materials und/oder dessen Dicke zu bestimmen.

Die Verwendung einer reflektierenden Oberfläche zur Erzielung eines Referenzsatzes von Echos ermöglicht die Berechnung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit in Termen eines einfachen Verhältnisses von zwei Zeitdauern. Die Dicke des zu untersuchenden Materials geht nicht in die Berechnung ein.

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Infolgedessen kann ein Gegenstand von unbekannter oder sogar sich verändernder Dicke und von unbekannter oder sich verändernder Fortpflanzungsgeschwindigkeit gemäß der Erfindung charakterisiert werden bzw. können bestimmte Eigenschaften dieses Gegenstandes gemäß der Erfindung ermittelt werden.

Eine Einrichtung nach der Erfindung kann dazu dienen, die Dicke irgendeines Materials ohne vorheriges Wissen zu messen. Infolgedessen können Verbundstrukturen, komplizierte Legierungen, Schichtenmaterialien von willkürlicher Zusammensetzung etc· in ihrer Dicke alle mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung gemessen werden. In gleichartiger bzw. ähnlicher Weise kann man gemäß der Erfindung Geschwindigkeitsmessungen an komplizierten Strukturen vornehmen, ohne daß man vorher etwas über die Dicke weiß, und die Einrichtung nach der Erfindung kann infolgedessen dazu verwendet werden, Geschwindigkeits- oder Dickenmessungen an Objekten bzw. Gegenständen mit variierender· Zusammensetzung und/oder Dicke durchzuführen. Auf diese Weise ergeben sich viele Anwendungen der Erfindung bei der zerstörungsfreien Prüfung, der Materialbestimmung und der medizinischen Diagnose. Eine spezielle Anwendung in der medizinischen Diagnose ist die Brustkrebsdiagnose. Mit einer automatisierten Ausführung der Einrichtung kann die Brust abgetastet werden, so daß man ein zweidimensionales Geschwindigkeitsprofil erhält.

Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit sowie der Dicke von unterschiedlichen Substanzen oder Körpern, wie beispielsweise von Rohrwänden, unter Benutzung eines Wandlers, der mit einer A-Abstasteinrichtung verbunden ist, geschaffen. Das Material wird in einem Halter bzw. Behälter zwischen dem Wandler und einer reflektierenden Oberfläche angeordnet, wobei der Halter bzw. Behälter ein Strömungsmittel enthält, das eine bekannte Fort-

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Pflanzungsgeschwindigkeit hat. Der Wandler wandelt elektrische Hochspannungsimpulse, die durch einen Generator erzeugt worden sind, in Ultraschallvibrationen bzw. -impulse um, und er wandelt weiterhin Echosignale, die von der reflektierenden Oberfläche und dem Material empfangen werden, in elektrische Impulse zurück. Eine Darstellungs- bzw. Sichteinrichtung, die mit dem Wandler verbunden ist, stellt diese Impulse dar, und deren genaue Position auf der Darstellungs- bzw. Sichteinrichtung wird dazu benutzt, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und die Dicke des Materials zu bestimmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung, die die Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 ein Proben-Ausgangssignal, das gemäß der Erfindung gewonnen worden ist; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei der Wandler, die Rückplatte und die Probe gezeigt sind.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, mit der die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und die Dicke eines Probenmaterials 22, wie z.B. die Wand einer Leitung bzw. eines Rohrs, gemessen werden können, das eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit V und eine Dicke 1 hat und in einem Halter angeordnet ist, der ein Strömungsmittel 30 enthält, das eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit V besitzt, wobei das Probenmaterial 22 zwischen einem Wandler 10 und einer Rückplatte 24, die als reflektierende Oberfläche dient, angeordnet ist. Der Wandler 10 ist elektrisch mit einer Erzeugungseinrichtung 12, wie beispielsweise einem Impulsgenerator, der einen elektrischen Hochspannungsimpuls erzeugt, verbunden. Dieser Impuls wird dann von dem Wandler 10 in Ultraschallener-

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gie umgewandelt, und der Wandler überträgt diese Energie durch das Strömungsmittel in dem Halter bzw. der Halterung und empfängt Echoimpulse, wenn der Impuls auf die Rückplatte 24 und die inneren und äußeren Wände der Probe 22 auftrifft.

Der Wandler 10 wandelt die Ultraschallechoimpulse in elektrische Impulse um und stellt sie, insbesondere oszillographisch, auf einem Sichtgerät 14 dar, wie z.B. auf einem Reflektoskop der Automation Industry, und zwar nachdem die elektrischen Impulse durch eine Signalverarbeitungseinrichtung 11 decodiert worden sind. Das Reflektoskop selbst kann die Signalverarbeitungseinrichtung 11 und den Generator 12 enthalten bzw. umfassen. Ein Oszilloskop 16, wie z.B. ein Überwachungsoszilloskop der Firme Tectronix ist dem Reflektoskop 14 nebengeordnet, so daß es durch das Oszilloskop 16 ermöglicht wird, die Wellenform unter Verwendung einer Sofortbildkamera oder einer anderen Einzelbildkamera oder einer Aufnahmekamera 18 für bewegten Film zu photographieren.

Zum Bestimmen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit oder der Wanddicke ist es erforderlich, zunächst eine Abtastung der Halterung ohne die Probe vorzunehmen, und dann wird eine Abtastung durchgeführt, bei welcher die Probe 22 zwischen den Wandler 10 und die Rückplatte 24 in das Strömungsmittel 30 eingefügt ist. Eine Probedarstellung ist in Fig. 2 gezeigt, in der Δ T.- die Verschiebung zwischen den inneren und den äußeren Wänden des Materials 22 bedeutet, während ΔT₂ die Position der Rückplatte bedeutet, wenn die Probe 22 an Ort und Stelle vorgesehen ist (reflektierter Impuls 32), und die Position der Rückplatte, wenn die Probe 22 nicht an Ort und Stelle vorgesehen ist (reflektierter Impuls 34). Wenn das Rückplattenecho bei eingefügter Probe nach links verschoben ist, dann ist Λ Tp negativ, wenn dagegen das Rückplattenecho bei eingefügter Probe nach rechts verschoben ist, dann ist Λ^Τ2

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Es sei nun eine Ableitung für die benutzten Gleichungen wiedergegeben:

In Fig. 1 ist L der Abstand zwischen der Wandleroberfläche und der reflektierenden Rückplatte. Y_Q ist die Ultraschallfortpflanzungsgeschwindigkeit in dem Medium bzw. dem Strömungsmittel. V ist die Ultraschallfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Probe, und 1 ist die Dicke der Probe.

Die Zeitintervalle Δ T₁ undAT₂ seien nachstehend wie folgt definiert: AT₁ ist die ümlauffortpflanzungszeit durch die Probe, wie sie auf einem Reflektoskop oder auf einer ähnlichen Einrichtung, die in geeigneten Einheiten, wie z.B. Mikrosekunden/Teilung, geeicht ist, dargestellt wird.ΔT₂ ist definiert als die Umlauf fortpf lanzungs zeit für den Weg vom Wandler zur Rückplatte mit der Probe, abzüglich der Umlauffortpflanzungszeit vom Wandler zur Rückplatte ohne Anordnung der Probe an Ort und Stelle.

Aus den obigen Betrachtungen ergibt sich die Umlauffortpflanzungszeit Δ T₁ aus der Probendicke 1 und der Fortpf lanzungsgeschwindigkeit V in einfacher Weise zu

(D

worin sich der Faktor 2 dadurch ergibt, daß der Schall einen Umlauf durch die Probe erfährt (hin und her).

In gleichartiger bzw. ähnlicher Weise kann der Faktor AT₂ abgeleitet werden. Ohne Probe zwisehen dem Wandler und der Rückplatte ist die Umlauf fortpflanzung einfach 2L/V . Wenn sich die Probe an Ort und Stelle befindet, dann pflanzt sich der Ultraschall durch zwei Medien fort, nämlich das flüssige Medium und die Probe. Der Umlaufabstand, der durch das flüssige Medium zurückgelegt wird, ist 2(L-I) , und zwar bei einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit V , und der Umlauf abstand, der durch die Probe zurückgelegt wird, ist 21, und zwar mit einer

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Fortpflanzungsgeschwindigkeit V. Die Gesarntumlauffortpflanzungszeit zwischen dem Wandler und der Rückplatte bei an Ort und Stelle befindlicher Probe beträgt daher:

Aus den beiden letzten Ergebnissen findet man, daß der Unterschied in der Umlauffortpflanzungszeit zwischen dem Wandler und der Rückplatte bei an Ort und Stelle befindlicher Probe und ohne an Ort und Stelle befindlicher Probe wie folgt ist:

A T₂ . [ SiL=U. + fl ] - ^ . 21 (f - f) (2)

^vo ο ο

Hat man nun £ T₁ und Δ T₂ in Tennen der unbekannten Größen 1 und V und in Tennen der bekannten Fortpflanzungsgeschwindigkeit V durch das Verlustmedium, dann kann man 1 und V aus den gemessenen Werten νοηΔΤ,. und ΔΤρ berechnen

Aus der Gleichung (1), wonach 21 = VAT₁, erhält man unter Einfügung dieses Ausdrucks in die Gleichung (2) folgendes Ergebnis:

Δτ₂ = VAt₁ (1 - l·-) =at, -At₁ v/v

_{1 0}

Eine entsprechende Auflösung ergibt:

Δ τ. -₉

- ¹ AVAT (3)

Nun erhält man den Wert für die Probendicke. Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß 1 = 1. Substituiert man diesen Ausdruck in der Gleichung (3)» dann erhält man

1 = (1-AT₂MT₁) (4«)

Es sei nunmehr folgende Definition gegeben:

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O^V² (5)

Die physikalische Bedeutung der Gleichung (5) besteht darin, daß 1 die scheinbare Dicke der Probe ist, die sich ergibt, wenn die Probe eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit V anstelle von V hätte.

Der Wert von V kann direkt vom Reflektoskop abgelesen werden, das für eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit V_Q geeicht ist. Aus den Gleichungen (4·) und (5) erhält man:

= V₀ (1 -AT₂MT₁) (4)

Das vervollständigt dann die Ableitung der Gleichungen 1 bis

Die folgenden Gleichungen kommen dann zur Anwendung: ₁ = 2/vZ (1)

ψ =24 -f) (2)

v/v₀ = 1 -At₂Mt₁ (3)

ι = I₀ (1 -^t₂Mt₁) (4)

Aus den diesen letzteren beiden Gleichungen (1) und (2) erhält man

Für eine lineare Darstellung ist die Größe ΔΤ₂/ΔΤ.. das Verhältnis der dargestellten Rückplattenechoverschiebung zur dargestellten Probendicke. Wenn das Reflektoskop 14 zusätzlich richtig für das spezielle Strömungsmittel 30 geeicht ist, dann kann der Term 1_Q direkt von der Darstellung abgelesen werden (d.h. daß die Gleichung (5) dann von dem Reflektoskop selbst eingehalten wird). Um Schwierigkeiten mit Mehrfachechos zu vermeiden, sollte der Abstand zwischen Wandler

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und Probe größer als der Abstand zwischen Probe und Rückplatte sein. Andererseits sollte der Abstand zwischen Probe und Rückplatte groß genug sein, damit sich Mehrfachechos, die innerhalb der Probe entstehen, nicht mit dem verschobenen Echo der Platte 24 überlagern.

Eine beispielhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist in Fig. 3 gezeigt, und diese Anordnung dient zum Messen einer Rohrdicke und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit. Diese Anordnung weist den Wandler 10 auf, der teilweise in einer Wasser als Strömungsmedium 30 enthaltenden Halterung 28 eingetaucht ist, und dieses Wasser hat eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit von 1,48 χ 10^ m/sec. Es wird eine Po2y vinylchlorid-Rückplatte 24 verwendet. Obwohl viele Arten von Wandlern benutzt werden können, wurde gefunden, daß ein flacher Wandler von 5 MHz, der eine Bündelbreite von 1 cm besitzt bzw. liefert, ziemlich zufriedenstellende Ergebnisse erbringt.

Das A-Abtastungsgerät wird in Gang gesetzt, und es wird eine Messung des Rückplattenechos durchgeführt, ohne daß das Rohr 26 zwischen dem Wandler 10 und der Rückplatte 24 angeordnet ist. Die Position dieses Echos wird auf dem Reflektoskop 14 dargestellt und an einen geeigneten Ort auf dessen Sichtschirm gebracht. Das spezielle Reflektoskop, das bei diesem Experiment benutzt worden war, war in solchen Termen geeicht, daß eine Teilung 2 mm entsprach.

Das Rohr 26 wird dann in Position zwischen die Rückplatte 24 und den Wandler 10 geschoben, und die neue Position des Rückplattenechos 32 sowie die Position desjenigen Echos, das den äußeren und inneren Wänden des Rohrs 26 entspricht, werden aufgezeichnet. Die Probenablesungen sind in Fig. 2 dargestellt.

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Aus diesen vier Echoorten ergibt sich das Fortpflanzungsgeschwindigkeitsverhältnis V/V . Beide Enden des Rohrs 26, das eine Wanddicke 1 von etwa 5 mm hat, wurden bei diesem Experiment benutzt, wobei die in Tabelle I aufgezeichneten Ergebnisse erhalten wurden.

	Tabelle I	1
Erstes Ende des Rohrs 26		4,9 mm
Messung	v/v_o	5,0
1.	2,23	4,9
2.	2,27	4,5
3.	2,23	4,7
4.	2,25
5.	2,24	1
Zweites Ende des Rohrs 26		5,1
Messung	v/v₀	5,2
1.	2,13	5,0
2.	2,17	4,9
3.	2,17	5,0
4.	2,23	5,1
5.	2,08
6.	2,13

Dieser Vorgang wurde für eine Anzahl von Stellen an jedem der beiden Enden des Rohrs wiederholt, und die Durchschnittsfortpflanzungsgeschwindigkeit des Rohrs sowie die Standardabweichung wurden dann für jedes dieser beiden Enden berechnet. Für das Ende Nr. 1 betrug das Durchschnittsgeschwindigkeitsverhältnis V^/V = 2,24 mit einer Standardabweichung von €"_Λ = 0,017. In absoluten Termen bedeutet das, da V₀ = 1,48 χ 1Q-* m/sec und v\j = 3 321 m/sec waren, daß CT^= 25 m/sec betrug. Führt man die gleichen Berechnungen für das zweite Ende des Rohrs 26 durch, dann ergibt sich

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?₂/V_o = 2,15 («5^2 = °»°51) und infolgedessen V₂ = 3 185 m/sec ((5^₂ = 75 m/sec). Da V₁ - V₂ = 2<o₂ gibt, ergibt sich, daß der Unterschied in der Fortpflanzungsgeschwindigkeit statistisch bedeutend ist. Infolgedessen zeigt sich, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit durch ein inhomogenes oder heterogenes Rohr leicht gemessen werden kann und daß ein Unterschied in der Fortpflanzungsgeschwindigkeit von nur wenigen Prozenten ermittelt werden kann. Demgemäß ist diese Art der Geschwindigkeitsmessung geeignet, bestimmte Arten von Rissen, Narben, Flecken, Sprüngen, Blasen, Gußnarben, Flinsen etc. sowie von Defekten in der Rohrwand nachzuweisen.

In gleicher Weise kann diese Art der Geschwindigkeitsmessung mit Vorteil bei medizinischen Diagnosen benutzt werden, und zwar ergibt sich eine spezielle Anwendungsmöglichkeit bei der Bestimmung des Vorhandenseins von Brustkrebs. Die Brust kann abgetastet werden, indem man die A-Abtastung benutzt, um ein Geschwindigkeitsprofil zu erhalten, und da krankhafte Veränderungen unterschiedliche Fortpflanzungsgeschwindigkeiten gegenüber umgebendem normalem Gewebe aufweisen, kann das Vorhandensein dieser krankhaften Veränderungen ermittelt werden, wobei das Verfahren auch die X- Y-Koordinaten der krankhaften Veränderung erbringt. In dieser Situtation wird die Brust nicht in der Halterung angeordnet, sondern der Wandler kann vielmehr in ein Wasserbad eingetaucht und gegen bzw. gegenüber einer Gummimembran oder einer anderen geeigneten Substanz angeordnet werden, wobei die Brust auf der anderen Seite dieser Membran angeordnet wird. In diesem Falle kann eine Reflexionsoberfläche, die sich außerhalb des Körpers befindet, für die Ermittlung der Referenzdaten verwendet werden.

Bei flachen Proben kann das entfernte Ende der Probe gegen die Rückplatte bzw. an die Rückplatte anstoßend angeordnet werden. In diesem Falle f^Ht das Probenecho mit dem versetzten Rückplattenecho zusammen. Das kann den Meßvorgang vereinfachen.

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Die Erfindung hat eine große Anzahl von Vorteilen: Das Prinzip der Einrichtung ist einfach, und in der Praxis ist die Durchführung auch ziemlich einfach, wobei für den hauptsächlichen Teil eine konventionelle Ultraschallausrüstung benutzt wird. Messungen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit und der Dicke sind bis zu Λ% genau, und mit etwas aufwendigerer Ausrüstung, wie z.B. mit Laborprototypen und mit automatisierten, digital ablesbaren Modellmessungen, läßt sich sogar noch eine größere Genauigkeit erreichen.

Obwohl die Erfindung speziell in Verbindung mit ihrer Verwendung zum Ermitteln von Rissen und anderen Fehlern in Rohrwänden sowie auch hinsichtlich ihrer Anwendung zur Diagnose des Vorhandenseins von Brustkrebs erläutert worden ist, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anwendungen. Beispielsweise kann man mit nur geringer Abwandlung der Ausrüstung das Vorhandensein von Tumoren in anderen Teilen des Körpers feststellen.

Der Aufbau der Rückplatte 24 ist nicht kritisch; jedes Material, das die Impulse reflektiert, ist angemessen. In entsprechender Weise ist auch die Art des Strömungsmittels 30 nicht kritisch, solange dessen Fortpflanzungsgeschwindigkeit bekannt ist. Selbst wenn die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Mediums nicht bekannt ist, ergibt das beschriebene Verfahren noch genaue Messungen der relativen Fortpflanzungsgeschwindigkeit.

Die Messungen der Zeiten^T-i und^T£ und die Berechnung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit und der Dicke können entweder manuell oder automatisch durch eine dafür geeignete elektronische Schaltung durchgeführt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Messen bzw. Untersuchen der Eigenschaften von körperlichen Teilen bzw. von Materialien, insbesondere zum Bestimmen der Dicke und/oder der Fortpflanzungsgeschwindigkeit eines bestimmten Materials, dadurch gekennzeichnet, daß man eine reflektierende Oberfläche in einem Strömungsmittel, von vorzugsweise bekannter Fortpflanzungsgeschwindigkeit, vorsieht; daß man die Position der reflektierenden Oberfläche ermittelt, insbesondere aufzeichnet, indem man einen Wandler zur Erzeugung von Ultraschallwellen und Echos, die von der reflektierenden Oberfläche reflektiert sind, benutzt; daß man das zu messende bzw. zu untersuchende körperliche Teil bzw. Material zwischen dem Wandler und der reflektierenden Oberfläche anordnet, und zwar vorzugsweise in dem Strömungsmittel; und daß man die Echos der Ultraschallwellen ermittelt bzw. aufzeichnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Ultraschallimpulse durch den Wandler ausstrahlt und die Verschiebung zwischen den Ultraschallimpulsen und deren Echos ermittelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Position der Echos, die der äußeren und inneren Wand bzw. den äußeren und inneren Wänden des körperlichen Teils oder des Materials entsprechen, und die neue Position des Echos der reflektierenden Oberfläche ermittelt und/oder aufzeichnet; und daß man die zu messende bzw. zu untersuchende Eigenschaft, insbesondere die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und/oder die Dicke, des körperlichen Teils bzw. des Materials durch Benutzung der Position der Echos bzw. aus dieser Position bestimmt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Bestimmen des Vorhandenseins von krankhaften Veränderungen in der menschlichen Brust die letztere abtastet; daß man die Ergebnisse der Abtastung als zweidimensionales Geschwindigkeitsprofil, das unterschiedliche Bereiche hat, ermittelt und/oder aufzeichnet; und daß man die Fortpflanzungsgeschwindigkeit jedes Bereichs des Geschwindigkeitsprofils bestimmt, so daß man das Vorhandensein einer krankhaften Veränderung aus der unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der krankhaften Veränderungen gegenüber dem Rest der Brust ermitteln kann.

5. Einrichtung zur Durchführung des mit Ultraschall arbeitenden Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Wandlereinrichtung und einer dieser Leistung zuführenden Versorgungseinrichtung sowie mit einer Informationsaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen bzw. Sammeln von Informationen, welche die Eigenschaften des körperlichen Teils oder des Materials betreffen, das durch Ultraschall, der von dem Wandler ausgesandt wird, gemessen bzw. untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine reflektierende Oberfläche (24) bzw. ein Ultraschallreflektor gegenüber, insbesondere stromabwärts, des Ortes für das zu messende bzw. zu untersuchende Teil bzw. Material (22,26) angeordnet ist, und das Strömungsmittel (30), welches vorzugsweise eine bekannte Fortpflanzungsgeschwindigkeit hat, zwischen dem Wandler (10) und der reflektierenden Oberfläche (24) bzw. dem Reflektor vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende bzw. zu untersuchende körperliche Teil bzw. das Material (22,26) in einer Halterung oder einem Behälter (28) angeordnet ist, die bzw. der das Strömungsmittel (30) enthält, in dem die reflektierende Oberfläche (24) bzw. der Reflektor vorgesehen ist, und in das der Wandler (10)

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eingetaucht bzw. in dem der Wandler (10) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende bzw. zu untersuchende körperliche Teil, insbesondere die menschliche Brust, oder das Material eng bzw. formschlüssig an eine Wand eines Behälters (28) angelegt ist, der das Strömungsmittel (30) enthält, wobei die reflektierende Oberfläche (24) bzw. der Reflektor vorzugsweise in dem Strömungsmittel vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand, an der das zu messende bzw. zu untersuchende körperliche Teil oder das Material eng bzw. formschlüssig anliegt, eine elastisch verformbare Membran, vorzugsweise ein Gummituch, ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung (12) ein Hochspannungsimpulsgenerator und die Wandlereinrichtung (10) eine die elektrischen Hochspannungsimpulse des Hochspannungsimpulsgenerators in mechanische Energie umsetzende und letztere durch das Strömungsmittel übertragende Wandlereinrichtung ist, die außerdem reflektierte Signale mechanischer Energie von dem zu messenden bzw. zu untersuchenden körperlichen Teil bzw. von dem Material empfängt und die empfangene mechanische Energie in elektrische Impulse umwandelt, wobei eine Wiedergabe- bzw. Darstellungseinrichtung (11,14,16) zum Wiedergeben bzw. Darstellen der umgewandelten mechanischen Energie mit der Wandlereinrichtung verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß mit der Wiedergabe- bzw. Darstellungseinrichtung (11,14, 16) eine Aufzeichnungseinrichtung (18) zum Erzeugen einer dauerhaften bzw. dauernden Aufzeichnung der auf der Wiedergabe- bzw. Darstellungseinrichtung dargestellten, umgewandelten mechanischen Energie operativ bzw. betriebsmäßig verbunden ist.

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