مبدأ التركيز لمجموعة مراحل بالموجات فوق الصوتية

بالنسبة لمحول طاقة صفيف خطي متعدد المتغيرات مع عناصر صفيف Zn+1، إذا كانت جميع عناصر الصفيف تنبعث منها موجات صوتية في نفس الوقت، دع قيمة ضغط الصوت لعنصر الصفيف عند النقطة F تكون p: فإن إجمالي ضغط الصوت لقيمة النقطة F هو: p

بما أن مسافات العناصر الخطية المعنية تصل إلى النقطة F المراد تركيزها في الوسط مختلفة، وسرعة الصوت في الوسط المنتظم ثابتة، فإن الوقت الذي تنتقل فيه الموجات الصوتية ينبعث سيراميك HIFU الضغطي من عناصر المصفوفة المعنية، والتي تصل إلى النقطة F مختلفة أيضًا. وفقًا للمسافة بين كل عنصر من عناصر المصفوفة والنقطة F، تتم إضافة تأخير معين عندما يرسل كل عنصر من عناصر المصفوفة إشارة، بحيث يكون عنصر المصفوفة بعيدًا عن النقطة F التي ترسل الإشارة أولاً، وعنصر المصفوفة الأقرب إلى النقطة F يصدر إشارة. والتحكم في طول كل منها مستشعر كهرضغطية HIFU بحيث تصل جميع الإشارات إلى النقطة F في نفس الوقت، يمكن تشكيل مجال صوتي مركّز. يتيح هذا الأسلوب لمصفوفة محول الطاقة أن تكون مكافئة لمحول الطاقة المقعر عند إرسال الإشارة.

في مجال علاج السرطان السريري، يتم استخدام تقنية العلاج بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة (HIFU) كتقنية علاج حراري للورم غير الغازية، والتي تم استخدامها في علاج أورام الكبد والأورام الليفية الرحمية وسرطان الثدي وسرطان الكلى وسرطان البنكرياس وغيرها من تجويف البطن العميق، من بين الأورام الصلبة. يعد مسبار العلاج بالموجات فوق الصوتية الكروية الكروية متعدد المصفوفات نوعًا جديدًا من المسبار لـ نظام محول الطاقة السيراميكي الكهرضغطي Hifu ، والذي يمكنه تحقيق معالجة مسح التركيز بمرونة وسرعة عن طريق التركيز الإلكتروني. ومع ذلك، فإن هذا النوع من المسبار له هيكل معقد والعديد من معلمات تصميم المصفوفة، مما يجعل التصميم والتصنيع صعبًا. إن كيفية الحصول على مسبار معالجة الموجات فوق الصوتية الإكليلية الكروية متعددة المصفوفات مع تأثير التركيز المثالي هي بتكلفة أقل وطريقة تصميم وطريقة تصنيع أبسط.

يقترح هذا الموضوع نوعًا جديدًا من تصميم المسبار، والذي يستخدم عددًا محدودًا من الأشكال السداسية المنتظمة من نفس الشكل والحجم. كعنصر مصفوفة مسبار، يتم وضع السيراميك المسطح بكثافة بواسطة سطح التاج الكروي، وأخيرًا يتم تصنيع مسبار الموجات فوق الصوتية المركز عالي الكثافة بتكلفة منخفضة. يتضمن محتوى الأطروحة بشكل رئيسي جزأين. أولاً، تم بناء منصة تطوير لتحقيقات الموجات فوق الصوتية المركزة ثنائية الأبعاد وعالية الكثافة. تشتمل المنصة على تصميم هيكل مصفوفة مجال الصوت لمعالجة سطح التاج الكروي وعملية تصنيع المسبار الذي يتم تحقيقه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد وتكنولوجيا CNC.

تحتوي منصة تطوير المسبار على بحث وتطبيق علمي معين، وتلبي بشكل أساسي متطلبات النظام الأساسي الفني تصميم وتطوير مسبار معالجة بيزو بالموجات فوق الصوتية عالي التركيز ، والذي يوفر منصة بسيطة لتصميم هيكل الصفيف لمسبار معالجة HIfu، ويوفر حل تصنيع عملية مسبار بسيط ومنخفض التكلفة وسريع. وأخيرا، مع المنصة، تطور هذه الأطروحة كروية متعددة العناصر مسبار مقاومة محول الطاقة بيزو Hifu مع عنصر مصفوفة 125 مم، وعنصر سداسي منتظم بطول جانبي 2.5 مم، وتردد رنين 2 ميجاهرتز ونصف قطر انحناء 60 مم. تظهر نتائج مجال الصوت في هيكل المصفوفة أن الطول البؤري هو 1.5x l.5x7.5mm، وأقصى نطاق للانحراف على المستوى البؤري هو 6mm، والحد الأقصى لمسافة الانحراف المحوري على طول اتجاه انبعاث الشعاع هو 6mm. بالإضافة إلى ذلك، وجد اختبار أداء المسبار أن المسبار يتمتع بحد أدنى من العمق البؤري للتركيز الجسدي يصل إلى 1 × 1 × 3 متر في ظل إثارة النبض القصير.