Ардуино менен дене-УЗИ сонографиясы: 3 кадам (сүрөттөр менен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2025-01-23 14:51

Салам!

Менин хоббим жана кумарым физика боюнча долбоорлорду ишке ашыруу. Менин акыркы эмгегимдин бири - УЗИ жөнүндө. Адаттагыдай эле, мен аны ebay же aliexpressтен ала турган бөлүктөр менен мүмкүн болушунча жөнөкөй кылууга аракет кылдым. Ошентип, мен жөнөкөй нерселерим менен канчалык алыска бара алаарымды карап көрөлү …

Мени бул бир аз татаал жана кымбат проект шыктандырды:

hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…

Бул жерде менин долбоорум үчүн сизге керектүү бөлүктөр:

негизги бөлүктөрү:

• боёктун жоондугун 40 АКШ доллары үчүн өлчөөчү прибор: ebay боёктун калыңдыгын өлчөөчү GM100
• же 33 МГц үчүн 5 МГц түрдөгүч: ebay 5 МГц өткөргүч
• arduino 12 USD үчүн: ebay arduino улам
• 320x480 пикселдик дисплей 11 USD үчүн: 320x480 arduino дисплей
• симметриялуу +9/GND/-9V менен камсыздоо үчүн эки 9V/1A энергия булагы
• УЗИ-гель сонография үчүн: 10 USD УЗИ гели

өткөргүч үчүн:

• 5 USD үчүн керектүү 100В үчүн кадамдык конвертер: 100V түртүүчү алмаштыргыч
• 12V үчүн 100-15V-2 конвертери үчүн 2-15 долларга чейин жеткирүүчү жалпы кадамдык конвертер: XL6009 өркүндөтүүчү
• LM7805 чыңалуу жөндөгүчү
• монофлоп-IC 74121
• mosfet-айдоочу ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x электролит), 47µF (1x электролит), 20 µF (200V үчүн 1 x электролит), 100 nF (200V үчүн 2x MKP: 100nF20µF)
• 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) жана 50Ohm (1W) резисторлор
• 10 кОм потенциометр
• 2 шт. C5 розеткалары: 7 USD C5 розеткасы

алуучу үчүн:

• 3 шт. AD811 ыкчам күчөткүчү: ebay AD811
• 1 шт. LM7171 ыкчам күчөткүч: ebay LM7171
• 5 x 1 nF конденсатор, 8 x 100nF конденсатор
• 4 x 10 кОм потенциометр
• 1 x 100 кОм потенциометр
• 0,25 Вт резисторлор 68 Ом, 330 Ом (2 шт.), 820 Ом, 470 Ом, 1,5 кОм, 1 кОм, 100 Ом
• 1N4148 диоддор (2 шт.)
• 3.3V зенер диод (1 шт.)

1-кадам: Менин жибергич жана кабыл алуучу схемалар

Сонография - медицинанын дененин ичин кароонун абдан маанилүү жолу. Принцип жөнөкөй: өткөргүч ультра-үндүк импульстарды жөнөтөт. Алар денеге жайылып, ички органдар же сөөктөр тарабынан чагылдырылып, кайра ресиверге келишет.

Менин учурда, мен GM100 ченегичти боек катмарларынын калыңдыгын өлчөө үчүн колдоном. Чындыгында денемдин ичин кароо үчүн арналбасам да, сөөктөрүмдү көрө алам.

GM100 өткөргүч 5 МГц жыштыгы менен иштейт. Ошондуктан 100-200 наносекунддук өтө кыска импульстарды түзүү керек. 7412-монофлоп мындай кыска импульстарды түзө алат. Бул кыска импульстар ICL7667-mosfet-драйверине барат, ал IRL620 дарбазасын айдайт (көңүл бургула: мосфет 200Вга чейинки чыңалууга туруштук бериши керек!).

Эгерде дарбаза күйгүзүлгөн болсо, өткөргүч-пьезого 100В-100нФ-конденсатор разряддары жана терс импульс -100В колдонулат.

GM100 башынан алынган УЗИ-жаңырыктары тез OPA AD820 менен 3 этаптуу күчөткүчкө барат. Үчүнчү кадамдан кийин сизге тактыкты оңдоочу керек болот. Бул үчүн мен LM7171 ыкчам күчөткүчүн колдоном.

Көңүл буруңуз: Мен дупонт-зым-укурук менен тактыкты оңдогучту кыскартканымда, эң жакшы жыйынтыктарды алдым (схемада?). Мен чынында эмне үчүн экенин түшүнбөйм, бирок менин УЗИ-сканеримди калыбына келтирүүгө аракет кылсаңыз, аны текшеришиңиз керек болот.

2-кадам: Arduino-программалык камсыздоо

Чагылган импульстар микроконтроллер тарабынан сакталышы жана көрсөтүлүшү керек. Микроконтроллер тез болушу керек. Ошондуктан мен ардуинону тандайм. Мен тез аналогдук-окуу коддорунун эки башка түрүн сынап көрдүм (тиркемелерди караңыз). Бирөө ылдамыраак (конверсияга болжол менен 0,4 мкм), бирок аналогдук кирүүдө окуп жатканда 2-3 эсе чоң мааниге ээ болдум. Экинчиси бир аз жайыраак (конверсияга 1 µs), бирок кайталанган баалуулуктардын кемчилиги жок. Мен биринчисин тандадым…

Кабыл алуучу тактада эки өчүргүч бар. Ошол отургучтар менен өлчөөнү токтотуп, эки башка убакыт базасын тандай аласыз. Бирөөсү 0 менен 120 микс ортосундагы убакыт ченемдери үчүн, экинчиси 0 жана 240 микс ортосундагы. Мен муну 300 баалуулукту же 600 баалуулукту окуп түшүндүм. 600 баалуулуктар үчүн эки эсе көп убакыт кетет, бирок мен ар бир экинчи аналогдук бааны алам.

Кирүүчү жаңырыктар arduino аналогдук-кирүү портторунун бири менен окулуп жатат. Зенер-диод портту өтө жогорку чыңалуудан коргошу керек, анткени arduino улам 3.3Vга чейин чыңалууларды окуй алат.

Ар бир аналогдук-кирүү-маани 0ден 255ке чейинки мааниге айланат. Бул мааниде дисплейде дагы боз түстүү-тик бурчтук тартылат. Ак жогорку сигнал/жаңырык, кара-боз же кара төмөн сигнал/жаңырык дегенди билдирет.

Бул жерде 24 пиксель туурасы жана 1 пиксел бийиктиги бар тик бурчтуктарды тартуу үчүн коддогу саптар келтирилген

үчүн (i = 0; i <300; i ++) {

баалуулуктар = карта (баалуулуктар , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (баалуулуктар , баалуулуктар , баалуулуктар );

myGLCD.fillRect (j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);

}

Бир секунддан кийин кийинки тилке тартылат …

3 -кадам: Жыйынтыктар

Мен денемдеги суу толтурулган шарлардын үстүндөгү алюминим-цилиндрлерден ар кандай нерселерди карап чыктым. Дененин жаңырыктарын көрүү үчүн сигналдардын күчөтүлүшү өтө жогору болушу керек. Алюминий цилиндрлери үчүн төмөнкү күчөткүч керек. Сүрөттөрдү карасаңыз, тери менен сөөктөн чыккан жаңырыктарды так көрө аласыз.

Ошентип, мен бул долбоордун ийгилиги же ийгиликсиздиги жөнүндө эмне айта алам. Дененин ичин мындай жөнөкөй методдор менен жана көбүнчө бул үчүн арналбаган бөлүктөрдү колдонуу менен караса болот. Бирок бул факторлор натыйжаларды чектеп жатат. Сиз коммерциялык чечимдер менен салыштырганда так жана структураланган сүрөттөрдү ала албайсыз.

Бирок бул эң маанилүү нерсе, мен муну сынап көрдүм жана колумдан келгендин баарын кылдым. Бул көрсөтмөлөр сизге жакты деп ишенем жана бул сиз үчүн жок дегенде кызыктуу болду.

Эгерде менин башка физика долбоорлорумду карагыңыз келсе:

www.youtube.com/user/stopperl16/videos?

башка физика долбоорлору: