अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी का विकास

(2) पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर: नोमुरा ने 1990 के दशक में 1969 में पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल सामग्री पर शोध शुरू किया। मध्यावधि पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल सामग्रियों ने अपने उत्कृष्ट पीजोइलेक्ट्रिक गुणों के कारण शोधकर्ताओं का व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। वर्तमान में, मिश्रित ट्रांसड्यूसर के बाद पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर उत्कृष्ट अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं। उदाहरण के लिए, लेड लैंथेनम जिंक साइट्रेट-लीड टाइटेनेट और लेड बिस्मथ सिलिकेट-लीड टाइटेनेट द्वारा दर्शाए गए एक नए प्रकार के रिलैक्स्ड फेरोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर में पीजेडटी सिरेमिक सामग्री की तुलना में बहुत अधिक पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक होता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल सामग्री के साथ डिजाइन किए गए ट्रांसड्यूसर ऐरे में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक रिप्लेसमेंट डिवाइस की तुलना में बहुत अधिक संवेदनशीलता और बैंडविड्थ है। 1999 में, जापान के तोशिबा कॉर्पोरेशन ने 3.5MHZ PZNT91/9 अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर विकसित किया, जिसने उच्च रिज़ॉल्यूशन और मजबूत मर्मज्ञ शक्ति हासिल की, और इसे चिकित्सकीय रूप से लागू किया गया। 2003 में, दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय ने लिथियम टैंटलेट सामग्री से बना एक उच्च आवृत्ति लेकिन मौलिक पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर विकसित किया, जिसने अच्छी प्रवेश गहराई और छवि सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त किया। हालाँकि, एकल क्रिस्टल विकास प्रक्रिया सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। वर्तमान में, सिरेमिक की तुलना में कीमत पर पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल का उत्पादन करना संभव नहीं है, और केवल पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल से बने ट्रांसड्यूसर की एक छोटी संख्या का उपयोग और नैदानिक ​​​​रूप से किया जाता है।

2, ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर: अल्ट्रासाउंड जांच पर प्रारंभिक रूप से चिह्नित जैसे कि 2.5, 3.5, 5, 7, 10 मेगाहर्ट्ज, आदि। ऑपरेटिंग आवृत्ति पीज़ोइलेक्ट्रिक सिलेंडर घटक आम तौर पर इसकी केंद्र आवृत्ति को संदर्भित करती है, इसकी बैंडविड्थ लगभग 1 मेगाहर्ट्ज है, इस प्रकार की जांच को एकल केंद्र आवृत्ति संकीर्ण बैंड कहा जा सकता है। ट्रांसड्यूसर अभी भी लंबे समय तक निजी है, और इसमें गहरे ऊतक प्रतिध्वनि के लिए उच्च आवृत्ति सिग्नल का बड़ा नुकसान होता है, जो अल्ट्रासाउंड पैटर्न की स्पष्टता और संवेदनशीलता को प्रभावित करता है। 1980 के दशक के मध्य में, जैविक ऊतकों में अल्ट्रासाउंड के क्षीणन कानून और अल्ट्रासाउंड छवियों पर इसके प्रभाव के आधार पर, एक वाइड-बैंड ट्रांसड्यूसर विकसित किया गया था, जैसे कि 3.5 मेगाहर्ट्ज की केंद्र आवृत्ति और लगभग 3 मेगाहर्ट्ज की प्रभावी बैंडविड्थ वाला ट्रांसड्यूसर। सतही ऊतक रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने के लिए उच्च आवृत्ति का उपयोग करता है, जबकि गहरा ऊतक कम क्षीण प्रतिध्वनि संकेतों को बनाने के लिए कम आवृत्ति का उपयोग करता है, जिसके परिणामस्वरूप गहरे ऊतक संरचनाओं की स्पष्ट छवि प्रदर्शित होती है। 1990 के दशक में, नैदानिक ​​​​निदान में चर-आवृत्ति ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर और अल्ट्रा-वाइडबैंड ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था। हार्मोनिक इमेजिंग तकनीक का व्यापक रूप से नैदानिक ​​​​अभ्यास में उपयोग किया जाता है, यह ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर के आधार पर विकसित एक इमेजिंग तकनीक भी है। चूंकि ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर ऊतक की नींव में घटना अल्ट्रासाउंड द्वारा उत्पन्न कई हार्मोनिक्स प्राप्त कर सकता है, इसमें बड़ी मात्रा में मानव शरीर की जानकारी होती है, छवि के अक्षीय रिज़ॉल्यूशन में सुधार हो सकता है, और अल्ट्रासाउंड इमेजिंग सिस्टम की संवेदनशीलता में सुधार हो सकता है।

3, त्रि-आयामी अल्ट्रासाउंड इमेजिंग ट्रांसड्यूसर: पारंपरिक दो-आयामी अल्ट्रासाउंड इमेजिंग की तुलना में, त्रि-आयामी अल्ट्रासाउंड इमेजिंग में सहज छवि प्रदर्शन, लक्ष्य की मात्रा और क्षेत्र की सटीक माप और चिकित्सक के निदान को छोटा करने के लिए आवश्यक समय के फायदे हैं। अल्ट्रासाउंड इमेजिंग वर्तमान अनुप्रयोगों और विकास का केंद्र बिंदु रहा है। वर्तमान में, त्रि-आयामी अल्ट्रासाउंड छवियां प्राप्त करने की मुख्य रूप से दो विधियां हैं। एक मौजूदा एक-आयामी चरणबद्ध लाइन सरणी का उपयोग करके ज्ञात स्थानिक स्थितियों के साथ दो-आयामी अल्ट्रासोनिक छवियों की एक श्रृंखला प्राप्त करना है, और फिर मुख्य रूप से यांत्रिक रूप से संचालित स्कैनिंग और चुंबकीय क्षेत्र स्थान के माध्यम से दो-आयामी छवियां प्राप्त करने के लिए छवियों पर तीन-आयामी पुनर्निर्माण करना है। पोजिशनिंग स्कैनिंग विधि. मैकेनिकल ड्राइव स्कैनिंग विधि पंखे-स्वीपिंग या घूर्णन स्कैनिंग के लिए कंप्यूटर-नियंत्रित मैकेनिकल आर्म पर ट्रांसड्यूसर को फिक्स करके दो-आयामी छवि प्राप्त करना है। जटिल उपकरण और उच्च तकनीकी आवश्यकताओं के कारण, Pzt पीज़ो क्रिस्टल की विधि वर्तमान में कम उपयोग की जाती है; चुंबकीय क्षेत्र स्थानिक स्थिति। स्कैनिंग विधि पारंपरिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पर चुंबकीय क्षेत्र स्थिति सेंसर को ठीक करना है, और नमूनाकरण ऑपरेशन के दौरान ट्रांसड्यूसर की स्थानिक स्थिति में परिवर्तन को मापना है; यादृच्छिक स्कैनिंग एक पारंपरिक जांच की तरह की जा सकती है, और कंप्यूटर सेंसिंग जांच के मोशन ट्रैक का नमूना लिया जाता है। यह विधि संचालन में लचीली है और कई प्रकार की स्कैनिंग कर सकती है। नुकसान यह है कि प्रत्येक उपयोग से पहले सिस्टम को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए, और स्कैनिंग प्रक्रिया समान और धीमी होनी चाहिए, जो मानवीय कारकों से बहुत प्रभावित होती है। इसके अलावा, मौजूदा एक-आयामी रैखिक सरणी ट्रांसड्यूसर एक आयाम में कई छोटे तत्वों से बना है, और इमेजिंग विमान में इलेक्ट्रॉनिक फोकसिंग प्राप्त की जा सकती है। हालाँकि, इमेजिंग विमान से एक निश्चित मोटाई के साथ स्थानिक स्थिति में केवल एक सरणी तत्व होता है, और इलेक्ट्रॉनिक फोकसिंग का एहसास नहीं किया जा सकता है। भविष्य में, त्रि-आयामी पुनर्निर्माण का एहसास होता है, और फोकस आमतौर पर इमेजिंग विमान की मोटाई दिशा में एक ध्वनिक लेंस का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, लेकिन लेंस के फोकस के कारण फोकस तय हो जाता है। साथ ही, द्वि-आयामी छवि द्वारा त्रि-आयामी छवि का पुनर्निर्माण बहुत लंबा होता है, और त्रि-आयामी छवि का रिज़ॉल्यूशन अक्सर द्वि-आयामी छवि की तुलना में कम होता है। चूंकि द्वि-आयामी छवियां अलग-अलग समय पर प्राप्त की जाती हैं, इसलिए पुनर्निर्मित त्रि-आयामी छवियों में जीवित ऊतकों और अंगों के वास्तविक समय के प्रदर्शन को महसूस करना मुश्किल होता है। पीजो सिरेमिक सेंसर को त्रि-आयामी अंतरिक्ष विक्षेपण दिशा में ध्यान केंद्रित करने, वास्तविक समय त्रि-आयामी स्थानिक डेटा प्राप्त करने और फिर त्रि-आयामी छवि का पुनर्निर्माण करने के लिए अल्ट्रासोनिक बीम को नियंत्रित करने के लिए दो-आयामी क्षेत्र सरणी जांच का उपयोग करना है।