اصل تمرکز آرایه فازی اولتراسونیک

برای یک مبدل آرایه خطی چند متغیره با عناصر آرایه Zn+1، اگر همه عناصر آرایه همزمان امواج صوتی ساطع کنند، بگذارید مقدار فشار صوتی عنصر آرایه در نقطه F p باشد: آنگاه فشار صوتی کل نقطه F برابر است با: p.

از آنجایی که فواصل عناصر خط مربوطه در حال رسیدن به نقطه F برای تمرکز در محیط متفاوت است و سرعت صوت در محیط یکنواخت ثابت است، زمانی که در آن امواج صوتی سرامیک پیزو HIFU توسط عناصر آرایه مربوطه ساطع می شود، که به نقطه F نیز متفاوت است. با توجه به فاصله بین هر عنصر آرایه و نقطه F، زمانی که هر عنصر آرایه سیگنالی را ارسال می کند، تاخیر مشخصی اضافه می شود، به طوری که عنصر آرایه از نقطه F که ابتدا سیگنال را ارسال می کند، فاصله دارد و عنصر آرایه که به نقطه F نزدیکتر است، سیگنالی را منتشر می کند. و کنترل طول هر کدام سنسور پیزوالکتریک HIFU به طوری که همه سیگنال ها به نقطه F به طور همزمان برسند، می توان یک میدان صوتی متمرکز تشکیل داد. این رویکرد به آرایه مبدل اجازه می دهد تا در هنگام ارسال یک سیگنال، معادل یک مبدل مقعر باشد.

در زمینه درمان بالینی سرطان، فناوری درمان با اولتراسوند متمرکز با شدت بالا (HIFU) به عنوان یک فناوری درمان حرارتی تومور غیر تهاجمی، که در درمان تومورهای کبد، فیبروم رحم، سرطان سینه، سرطان کلیه، سرطان پانکراس و سایر حفره های عمیق شکمی، در میان تومورهای جامد مورد استفاده قرار گرفته است. پروب درمان اولتراسوند کروی کروی چند آرایه ای نوع جدیدی از پروب برای سیستم مبدل سرامیکی پیزوالکتریک Hifu ، که می تواند با استفاده از فوکوس الکترونیکی، درمان اسکن فوکوس را به صورت انعطاف پذیر و سریع انجام دهد. با این حال، این نوع پروب دارای ساختار پیچیده و پارامترهای طراحی آرایه های زیادی است که طراحی و ساخت را دشوار می کند. نحوه به دست آوردن یک پروب درمان اولتراسوند کرونر کروی چند آرایه با اثر فوکوس ایده آل با هزینه کمتر و روش طراحی و روش ساخت ساده تر است.

این مبحث نوع جدیدی از طراحی پروب را پیشنهاد می‌کند که از تعداد محدودی شش ضلعی منظم با همان شکل و اندازه استفاده می‌کند. به عنوان یک عنصر آرایه کاوشگر، سرامیک مسطح به طور متراکم توسط سطح تاج کروی قرار می‌گیرد و در نهایت یک پروب اولتراسونیک متمرکز با شدت بالا با هزینه کم ساخته می‌شود. محتوای پایان نامه عمدتاً شامل دو بخش است. ابتدا، یک پلت فرم در حال توسعه برای کاوشگرهای فراصوت متمرکز دو بعدی با شدت بالا ساخته شد. این پلت فرم شامل طراحی ساختار آرایه میدان صوتی پردازش سطح تاج کروی و فرآیند ساخت یک کاوشگر است که با چاپ سه بعدی و فناوری CNC تحقق یافته است.

پلت فرم توسعه کاوشگر دارای تحقیقات علمی و کاربرد خاصی است که اساساً الزامات پلت فرم فنی را برآورده می کند طراحی و توسعه پروب درمان پیزو با تمرکز بالا اولتراسونیک ، که یک پلت فرم ساده برای طراحی ساختار آرایه پروب درمان HIFu فراهم می کند و یک راه حل تولید فرآیند پروب ساده، کم هزینه و سریع را ارائه می دهد. در نهایت، با پلت فرم، این پایان نامه یک کروی چند عنصری را توسعه می دهد پروب امپدانس مبدل پیزو هیفو با یک عنصر ماتریس 125 میلی متر، یک عنصر شش ضلعی منظم با طول ضلع 2.5 میلی متر، فرکانس تشدید 2 مگاهرتز و شعاع انحنای 60 میلی متر. نتایج میدان صوتی در ساختار آرایه نشان می‌دهد که فاصله کانونی 1.5x l.5x7.5mm، حداکثر محدوده انحراف در صفحه کانونی 6mm، و حداکثر فاصله انحراف محوری در امتداد جهت انتشار پرتو 6mm است. علاوه بر این، آزمایش عملکرد کاوشگر نشان داد که کاوشگر دارای حداقل عمق کانونی تمرکز فیزیکی تا 1x1x3 متر تحت تحریک پالس کوتاه است.