Ultra-som

Há diversas razões para se fazer um ultra-som. Talvez você esteja grávida e seu obstetra queira fazer um ultra-som para verificar o desenvolvimento do bebê ou determinar a data prevista para o parto. Pode ser que você esteja com problemas de circulação do sangue em um membro ou em seu coração, e seu médico tenha solicitado um ultra-som Doppler para ver o fluxo sangüíneo. O ultra-som tem sido uma técnica popular de geração de imagens médicas há muitos anos.


vamos ver como funciona o ultra-som, que tipo de técnicas de ultra-som estão disponíveis e para que cada técnica pode ser utilizada.

A máquina de ultra-som

Uma máquina de ultra-som básica possui as seguintes partes:

• sonda transdutora - sonda que envia e recebe as ondas sonoras;
• unidade de processamento central (ou CPU) - computador que faz todos os cálculos e contém as fontes de energia elétrica para si e para a sonda transdutora;
• controles de pulsos do transdutor - altera a amplitude, a freqüência e a duração dos pulsos emitidos pela sonda transdutora;
• mostrador - exibe a imagem dos dados do ultra-som processados pela CPU;
• teclado/cursor - introduz dados e faz medições a partir do mostrador;
• dispositivo de armazenamento em disco (rígido, flexível, CD) - armazena as imagens obtidas;
• impressora - imprime a imagem a partir dos dados exibidos.
  
  Sonda transdutora
  A sonda transdutora é o componente principal da máquina de ultra-som. Ela emite as ondas sonoras e recebe os ecos. Por assim dizer, ela representa a boca e os ouvidos da máquina de ultra-som. A sonda transdutora gera e recebe ondas sonoras usando um princípio chamado efeito piezoelétrico (ou pressão elétrica) , que foi descoberto por Pierre e Jacques Curie, em 1880. Na sonda, há um ou mais cristais de quartzo, chamados cristais piezoelétricos. Quando uma corrente e létrica é aplicada a esses cristais, eles mudam de formato rapidamente. As mudanças rápidas de formato ou vibrações dos cristais produzem ondas sonoras que se deslocam para fora. Por outro lado, quando ondas sonoras ou de pressão atingem os cristais, eles emitem correntes elétricas. Assim, os mesmos cristais podem ser usados para enviar e receber as ondas sonoras. A sonda também possui uma substância absorvente de som, para eliminar reflexos posteriores da própria sonda, e uma lente ac ústica, para ajudar a focalizar as ondas sonoras emitidas.

  As sondas transdutoras são feitas em muitos formatos e tamanhos, conforme mostrado acima. O formato da sonda determina seu campo de visão, ao passo que a freqüência das ondas sonoras emitidas determina a que profundidade as ondas sonoras vão penetrar e a resolução da imagem. As sondas transdutoras podem conter um ou mais elementos cristalinos. Em sondas de múltiplos elementos, cada c

  ristal possui seu próprio circuito. As sondas de múltiplos elementos possuem a vantagem de que o feixe ultra-sônico possa ser "direcionado", alterando-se a sincronização na qual cada elemento pulsa: direcionar o feixe é especialmente importante para o ultra-som cardíaco. Além da possibilidade de mover as sondas ao longo da superfície do corpo, algumas são projetadas para serem inseridas através das diversas aberturas do corpo (vagina, reto, esôfago), de modo que possam chegar mais perto do órgão que é examinado (útero, próstata, estômago). Chegar mais próximo do

  órgão pode permitir vistas mais detalhadas.

  
  

  
  

  Unidade de Processamento Central (CPU)
  A CPU é o cérebro da máquina de ultra-som. Ela consiste basicamente de um computador que contém o microprocessador, a memória, os amplificadores de fontes de alimentação para o microprocessador e a sonda transdutora. A CPU envia correntes elétricas ao transdutor para a emissão de ondas sonoras e também recebe os pulsos elétricos das sondas que foram criados a partir do retorno dos ecos. A CPU faz todos os cálculos envolvidos no processamento dos dados. Assim que os dados brutos são processados, a CPU forma a imagem no monitor. Ela também pode armazenar os dados e/ou imagem processada em um disco.

  Controles de pulsos do transdutor
  Os controles de pulsos do transdutor permitem que o operador, chamado ultra-sonografista, ajuste e altere a freqüência e a duração dos pulsos de ultra-som, assim como o modo de varredura da máquina. Os comandos do operador são traduzidos em correntes elétricas que se alteram e são aplicadas aos cristais piezoelétricos na sonda transdutora.

  Mostrador
  O mostrador é um monitor de computador que exibe os dados processados pela CPU. Os mostradores podem ser preto e branco ou coloridos, dependendo do modelo da máquina.

  Teclado/cursor
  As máquinas de ultra-som possuem um teclado e um cursor, embutidos. Esses dispositivos permitem que o operador acrescente observações e faça medidas a partir dos dados.

  Armazenamento em disco
  Os dados e/ou imagens processadas podem ser armazenados em disco. Eles podem ser discos rígidos, discos flexíveis, compact discs (CDs) ou discos de vídeo digital (DVDs). Tipicamente, as varreduras de ultra-som de um paciente são armazenadas em um disquete e arquivadas com os registros médicos do paciente.

  Impressoras
  Muitas máquinas de ultra-som possuem impressoras térmicas que podem ser usadas para capturar uma cópia em papel da imagem do mostrador.

Impressora a laser

Assim como tudo no ramo da tecnologia evolui com muita rapidez, as impressoras não são diferentes. As mais antigas funcionavam, basicamente, com a utilização de tintas, de modo que o aparelho possuía cartuchos preto e colorido e equilibrava as cores conforme o necessário. Entretanto, com o decorrer do tempo surgiram novas impressoras e, obviamente, quem ficou muito confuso foi o consumidor.

A aparição das primeiras impressoras a laser foi há algum tempo. Com preços exorbitantes e promessas de uma rapidez fantástica, as impressoras que utilizavam laser deveriam ser os novos produtos para impressão. O tempo passou e as impressoras a laser não dominaram o mercado, aliás, elas tiveram de dividi-lo com as de jato de tinta. Hoje vamos mostrar um pouco sobre o funcionamento das impressoras a laser e o como elas conseguem ser tão rápidas.

Um longo processo dependente da energia eletrostática

O processo de impressão começa antes mesmo de o papel ser puxado para dentro da impressora. Antes de fazer qualquer coisa, a impressora carrega a imagem em sua memória e processa as partes que necessitam de cor e as que serão deixadas em branco. Internamente, a impressora carrega (através de um dispositivo chamado de “fio de corona”) um cilindro fotorreceptor com carga (energia eletrostática) positiva. Detalhe: algumas impressoras trabalham com carga negativa no cilindro.

Logo em seguida o laser da impressora começa a atuar — isso sem sequer ter puxado o papel. O laser irá descarregar certas partes do cilindro, para que a figura, ou texto, que será impresso fique desenhado no cilindro. Até o momento não temos nada de tinta, apenas uma imagem eletrostática.

Agora o toner começa a atuar, jogando uma pequena película de pó sobre o cilindro. Este pó está positivamente carregado, por isso ele será aderido nas partes em que o laser retirou energia eletrostática, mas não irá grudar nas partes carregadas positivamente (a velha lei da elétrica "cargas opostas se atraem"). Aqui já temos uma imagem com tinta, porém esta tinta ainda não está no papel, o qual ainda nem saiu da bandeja.


Neste momento a impressora puxa o papel, que irá passar por baixo do cilindro. Contudo, antes disso, o papel passa por um dispositivo que o carrega negativamente (este procedimento é necessário para que a tinta seja atraída para o papel). Aí o cilindro começa a rolar sobre o papel e passar o pó (tinta do toner) para o papel. Vale frisar que a esteira (onde o papel está passando) e o cilindro possuem a mesma velocidade, fator que permite que a imagem seja impressa com perfeição.

Enquanto o papel está recebendo tinta, o cilindro está sendo descarregado (a energia é retirada em fração de segundo), para que ele não atraia o papel posteriormente. Agora o papel continua rolando pela esteira até chegar ao fusor.

O fusor é a última etapa da impressão, momento em que o pozinho do toner será fixado no papel. A função do dispositivo, que com alta temperatura, é passar sobre o papel fazendo com que a tinta que antes estava bem clara seja “queimada”, de modo que haja uma “fusão” (daí o nome fusor) entre as partículas de tinta e do papel. Obviamente, o fusor também aquece o papel, que porém não queima, pois a velocidade com que tudo acontece é muito rápida — aqui está o motivo pelo qual o papel sai bem quente da impressora.


Finalmente, o usuário recebe o documento na bandeja de saída. Enquanto isso, uma lâmpada de descarga está passando sobre o cilindro, o qual será totalmente descarregado. Após isso o dispositivo que carrega o cilindro joga carga positiva sobre ele, para que uma nova imagem possa ser processada e impressa.

Há pouco tempo, as fitas VHS ainda dominavam o mercado de vídeo doméstico, mas o disco DVD surgiu e as varreu do mapa. A mudança da fita para o disco proporcionou uma grande evolução à experiência do home theater e introduziu uma nova era de vídeos domésticos recheados de recursos.

Vamos aprender o que é um DVD, como um aparelho de DVD lê um disco, o que procurar ao comprar um aparelho de DVD, um pouco de sua história e muito mais.

Um aparelho de DVD é muito parecido com um aparelho de CD. Ele possui um mecanismo que projeta um raio laser sobre a superfície do disco para ler o padrão de saliências. O aparelho de DVD decodifica o filme MPEG-2, transformando-o em um sinal de vídeo composto padrão. O aparelho também decodifica o fluxo de dados de áudio ("stream") e o envia para um decodificador Dolby , onde ele é amplificado e enviado para os alto-falantes.

O aparelho de DVD tem o trabalho de localizar e ler os dados armazenados como saliências no DVD. Considerando o tamanho extremamente pequeno dessas saliências, o aparelho de DVD é um equipamento de precisão excepcional. O dispositivo consiste de três componentes fundamentais:

• um motor de acionamento para girar o disco - o motor de acionamento é controlado com precisão para girar entre 200 e 500 rpm, dependendo de qual trilha é lida;
• um sistema de laser e lente para focalizar e ler as saliências - a luz proveniente deste laser possui um comprimento de onda menor (640 nanômetros) do que a luz do laser de um aparelho de CD (780 nanômetros), o que permite que o laser do DVD focalize as cavidades menores do DVD;
• um mecanismo de rastreamento que pode mover o conjunto do laser de modo que seu raio acompanhe a trilha espiral - o sistema de rastreamento deve ser capaz de mover o laser com resoluções da ordem de milésimo de milímetro.

No interior de um aparelho de DVD, há um bocado de tecnologia de computador envolvida para transformar os dados em blocos compreensíveis e enviá-los para o DAC (no caso de dados de áudio ou vídeo) ou diretamente para outro equipamento no formato digital (no caso de vídeos ou dados digitais).

O trabalho fundamental do aparelho de DVD é focalizar o laser sobre a trilha de saliências. O laser pode focalizar o material refletor semitransparente atrás da camada mais próxima ou, no caso de um disco de camada dupla, através dessa camada e até o material refletor atrás da camada interna. O raio laser passa através da camada de policarbonato, se reflete na camada refletora atrás dela e atinge o dispositivo optoeletrônico que detecta mudanças na luz. As saliências refletem a luz diferentemente das áreas planas do disco e o sensor optoeletrônico detecta essa mudança na refletividade. A eletrônica no drive interpreta as mudanças na refletividade para ler os bits que compõem os bytes.








A parte mais difícil da leitura do DVD é manter o raio laser centralizado sobre a trilha de dados. Essa centralização é o trabalho do sistema de rastreamento. Conforme o DVD é reproduzido, o sistema de rastreamento precisa mover o laser continuamente para fora. À medida que o laser se move para fora em relação ao centro do disco, as saliências passam pelo laser com maior velocidade. Isso acontece por causa da velocidade linear ou tangencial das saliências, que é igual ao raio do disco multiplicado pela velocidade na qual o disco está girando. Assim, conforme o laser se move para fora, o motor do fuso precisa diminuir a velocidade de giro do DVD, para que os ressaltos passem pelo laser em velocidade constante e os dados sejam lidos do disco também a uma taxa constante.

Algo interessante de observar é que, se um DVD possui uma segunda camada, a trilha pode ser iniciada no lado externo do disco, e não no interno. Isso permite que o aparelho faça uma transição rápida de uma camada para a próxima, sem retardo na saída de dados, pois não é preciso mover o laser de volta para o centro do disco para ler a camada seguinte.

Videocassete


Em 1956, a primeira fita de vídeo comercial de carretel que podia ser gravada foi criada por Charles Ginsburg e Ray Dolby quando trabalhavam para a Ampex Corporation. Este novo dispositivo foi um importante desenvolvimento para as emissoras de televisão porque marcou a primeira vez que shows puderam ser gravados e exibidos posteriormente. Antes de 1956, todos os shows na televisão eram ao vivo.

A Sony criou o primeiro videocassete barato em 1969. Em 1976, o formato de fitas VHS apareceu e passou a dominar o mercado. As lojas de vídeo vieram a seguir.

O videocassete deve ler os sinais da fita e convertê-los em sinais que uma TV possa entender.

Em gravação de som, a informação é armazenada linearmente na fita. Ou seja, a fita move-se passando pela cabeça de gravação e a informação é registrada como uma longa linha de acordo com o comprimento da fita. A fita deve se mover passando pela cabeça numa velocidade de 5 a 8 cm por segundo. Um sinal de vídeo contém talvez 500 vezes mais informação do que um sinal de som, de modo que a mesma técnica não pode ser usada. A fita deveria se mover passando pela cabeça a uma taxa de alguns metros por segundo.

Para resolver esse problema, duas cabeças de gravação são montadas num tambor rotativo, que fica inclinado em relação à fita. Cada passagem da cabeça rotativa do videocassete lê ou grava os dados de um campo (262,5 linhas de varredura) da imagem da televisão . Dessa forma, os dados gravados em uma fita têm esta aparência:

Nesta figura, as faixas azuis claras são campos individuais gravados pela cabeça de gravação do tambor da cabeça rotativa. Como o tambor possui duas cabeças em lados opostos (afastadas 180 graus), elas se alternam, cada uma lendo ou gravando uma ou outra faixa. As faixas amarelas representam as faixas de áudio e controle. A faixa de controle é especialmente importante:

• ela avisa ao videocassete se a fita foi gravada em modo SP, LP ou EP;
• ela avisa ao videocassete o quão rapidamente tracionar a fita pelo tambor (já que a fita pode esticar ou enrugar com o tempo);
• ela alinha as cabeças com as bandas durante a exibição.

Quando você mexe com o controle de "tracking" em seu videocassete, ajusta o desvio entre a faixa de controle e a posição real da cabeça na fita. Normalmente, isso não é necessário, mas se uma fita está gasta ou esticada você pode ter que ajustar o tracking.

A relação entre a fita e a cabeça rotativa do tambor é mostrada nesta imagem:

A cabeça gira a 1.800 rotações por minuto (rpm), ou 30 rotações por segundo. No modo SP, a fita passa pela cabeça a 3,33cm por segundo (33,35mm/s). No modo LP, é 0,66 polegada por segundo (16,7mm/s); no modo EP é 0,44 polegada por segundo (11,12mm/s). Entretanto, devido ao fato da cabeça ser rotativa, ela move-se sobre a fita a 5.804 mm por segundo, ou aproximadamente 41km/h! Isso significa que se as informações de vídeo estivessem sendo armazenadas linearmente, você precisaria de uma fita de 80km de comprimento para armazenar um filme de duas horas. Obviamente, a abordagem da cabeça de rotação, também conhecida como varredura helicoidal, economiza muita fita!

O único problema que isso cria é que o projetista de um videocassete deve fazer com que a fita se enrole em volta da cabeça para gravar ou reproduzir a fita. Além disso, o dispositivo deve ler as faixas de áudio e controle da fita, manter a fita se movendo exatamente na velocidade correta e detectar o final da mesma. Para fazer tudo isso, a fita deve seguir um caminho tortuoso, como esse:

Diferentes videocassetes usam diferentes abordagens, mas você "captou" a idéia. O mecanismo de tração do videocassete deve retirar um grande pedaço da fita para fora do estojo e enrolá-la em volta de diversos roletes, tambores e cabeças para reproduzir a fita. O impressionante é que o videocassete sempre funciona.

O interior de um videocassete

Se um dia você olhar o interior de um videocassete, entenderá um pouco melhor o que falamos até agora. Aqui vai uma imagem do interior de um videocassete RCA:

Dando uma olhada mais de perto no tambor, você verá que e le é inclinado em relação à fita:

Quando o videocassete carrega a fita, os dois roletes identificados pelas setas verdes puxam a fita para fora do estojo. Eles se moverão ao longo das faixas identificadas pelas setas vermelhas e enrolarão a fita ao redor do tambor:

Aqui está uma visão melhor dos dois roletes:

Quando a fita é colocada inicialmente no videocassete, estes dois roletes estão na verdade dentro do estojo da fita cassete, por trás da mesma. O estojo da fita cassete tem fendas que permitem que estes roletes se encaixem dentro dele. Nesta imagem, a fita está solta e você pode ver os roletes por trás dela:

Assim que os roletes correm nos trilhos para trás, a fita se encaixa perfeitamente em volta do tambor:

O rolete de tração e o rolete de inércia são acionados e a fita é pressionada sobre as cabeças de áudio e limpeza. É como assistir a um balé em que você vê tudo se encaixando em seus lugares.