ध्वनि क्षेत्र परीक्षण के लिए HIFU की सामान्य विधि

विकिरण विधि एक सुस्थापित माप विधि है जो विमान को मापने पर केंद्रित है पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक कतरनी प्लेटें । एक तरल में 1987 में, बीस्नर ने इस धारणा के तहत केंद्रित अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र में पूरी तरह से अवशोषित लक्ष्य पर विकिरण बल की गणना सूत्र निकाला कि ज्यामितीय ध्वनिकी, गैर-विवर्तनशील उच्च-आवृत्ति सीमा और दूर-क्षेत्र की दिशा आयताकार कार्य हैं, जब कोण≤ 30 ° विचलन 0. 8% से कम है। 1998 में, उन्होंने परीक्षण लक्ष्य पर केंद्रित अल्ट्रासाउंड के विकिरण बल के सामान्य सूत्र को प्राप्त करने के लिए ज्यामितीय ध्वनिक विधि को लागू किया, कुल प्रतिबिंब लक्ष्य और कुल अवशोषण लक्ष्य पर विकिरण बल पर चर्चा की, और प्रयोग करके सत्यापित किया कि 1.6 मेगाहर्ट्ज की अल्ट्रासोनिक शक्ति माप और कैलोरीमेट्री विधि द्वारा मापी गई ध्वनि शक्ति का विचलन 3% से अधिक नहीं था। 2005 में, यूनाइटेड किंगडम की राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला के शॉ ने सामान्य सूत्र की वैधता को सत्यापित करने के लिए रेले इंटीग्रल्स और प्रयोगों का उपयोग किया। परिणाम काफी सुसंगत थे. 2003 में, उन्होंने विकिरण-आधारित जल स्तंभ विधि (पतली ट्यूब में तरल स्तंभ की ऊंचाई को मापकर माप बिंदु के ध्वनिक विकिरण दबाव या ध्वनिक ऊर्जा घनत्व को मापने वाला पानी) का उपयोग करके HIFU ट्रांसड्यूसर ड्राइव सर्किट के एनोड पावर एम्पलीफायर वोल्टेज को मापा।

200 वी से 2600 वी पर ध्वनि क्षेत्र की तीव्रता इंगित करती है कि जल स्तंभ विधि ध्वनि क्षेत्र माप सीमा को 2000 डब्ल्यू / सेमी 2 तक बढ़ा सकती है, लेकिन जब वोल्टेज एक निश्चित स्तर (2600 वी) तक बढ़ जाता है, तो ध्वनि शक्ति बहुत बड़ी होती है, और पानी में महत्वपूर्ण गुहिकायन होगा। बुलबुला समूह ध्वनि क्षेत्र में हस्तक्षेप करता है, जिससे मापने की ध्वनि शक्ति काफी अस्थिर हो जाती है और संतृप्ति प्रवृत्ति प्रदर्शित होती है। 2004 और 2005 में, चीन ने 'ध्वनिक उच्च तीव्रता केंद्रित अल्ट्रासाउंड ध्वनि शक्ति और ध्वनि क्षेत्र विशेषताओं माप' के राष्ट्रीय मानक और 'उच्च तीव्रता केंद्रित अल्ट्रासाउंड (एच आईएफयू) उपचार प्रणाली' उद्योग मानकों को पारित किया, जो अल्ट्रासाउंड विशेषताओं और अल्ट्रासाउंड पर ध्यान केंद्रित करते हैं। शक्ति माप का मूल विचार और विधि हाइड्रोफोन त्रि-आयामी स्कैनिंग विधि द्वारा ध्वनि दबाव फोकस की स्थिति का पता लगाना, केंद्रित ध्वनि क्षेत्र को स्कैन करना और मापना, फोकल स्पॉट के ज्यामितीय मापदंडों की गणना करना और फिर पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक प्लेट्स ट्रांसड्यूसर फ़ोकसिंग पर पूरी शक्ति पर सीधे ध्वनि दबाव को मापता है। मानक के लिए हाइड्रोफ़ोन और विकिरण विधियों की अनुशंसा की जाती है।

2 हाइड्रोफोन का पता लगाना

हाइड्रोफोन एक ट्रांसड्यूसर है जो पानी के नीचे ध्वनि दबाव सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। जब पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री पर दबाव (ध्वनिक गड़बड़ी) बदलता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के अंदर चार्ज वितरण आनुपातिक रूप से बदलता है और वोल्टेज सिग्नल के रूप में परिलक्षित होता है, इसलिए इसे पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक तत्व की सतह पर इलेक्ट्रोड द्वारा निकाला जा सकता है। ये चार्ज वोल्टेज एम्पलीफायर या चार्ज एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित होते हैं, और सिग्नल प्रोसेसिंग एक छवि प्रदर्शित करती है जो ध्वनि तरंग के तरंग रूप को दर्शाती है। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र में ध्वनि दबाव माप बहुत ही सरल तरीके से पूरा किया जाता है। अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली पारंपरिक सामग्री पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पीवीडीएफ (पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड) हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में उच्च कठोरता और संवेदनशीलता होती है, और कम शक्ति पर HIFU क्षेत्र में ध्वनि दबाव की एक निश्चित सीमा का सामना कर सकते हैं, लेकिन ध्वनि की तीव्रता बढ़ने पर, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक आसानी से टूट जाता है, रैखिक गतिशील रेंज छोटी होती है, और ध्वनिक प्रतिबाधा अधिक होती है, जिससे हाइड्रोफोन को मापा ध्वनि क्षेत्र में एक निश्चित हस्तक्षेप होता है। पीवीडीएफ ध्वनिक प्रतिबाधा पानी की ध्वनिक प्रतिबाधा के करीब है, और इसमें पानी, नरम बनावट, आसान प्रसंस्करण, स्थिर रासायनिक गुण, व्यापक आवृत्ति प्रतिक्रिया और उत्कृष्ट रैखिकता के साथ अच्छी ध्वनिक प्रतिबाधा मेल खाती है। गतिशील रेंज पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक हाइड्रोफोन की तुलना में बड़ी है। इसलिए, पीवीडीएफ का उपयोग वर्तमान में आमतौर पर माप के लिए किया जाता है। यह पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक द्वारा उत्पादित असमान आवृत्ति प्रतिक्रिया में सुधार कर सकता है और मापा ध्वनि क्षेत्र में हस्तक्षेप को कम कर सकता है जब तक कि फिल्म पर्याप्त पतली हो। पीवीडीएफ फिल्म और सुई दोनों प्रकारों में उपलब्ध है। फिल्म प्रकार का व्यास 5 सेमी से अधिक है, जबकि सुई का व्यास 1 मिमी से कम है, जो एचआईएफयू ध्वनि क्षेत्र में आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है।

HIFU फोकल क्षेत्र का आकार लगभग 1. 1 मिमी × 2. 1 मिमी × 3. 2 मिमी है। इसलिए, पीवीडीएफ में कम स्थानिक रिज़ॉल्यूशन का नुकसान है, और इसमें किनारे का प्रभाव है, और वॉल्यूम को बहुत छोटा नहीं किया जा सकता है। तापमान सीमा, विध्रुवण तब होता है जब तापमान 60 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, पुन: उपयोग की दर कम होती है, और हाइड्रोफोन माप के लिए बिंदु-दर-बिंदु स्कैनिंग के लिए एक यांत्रिक विधि की आवश्यकता होती है, भले ही 10 × 10 सेमी विमान को स्कैन करना, सबसे तेज़ इसमें कुछ घंटे भी लगते हैं, इसलिए ध्वनि क्षेत्र वितरण का वर्णन करने के लिए कुछ सरल रेखाओं का उपयोग करना अपरिहार्य हो जाता है। 2002 में, उन्होंने हाई-फ़्रीक्वेंसी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक खोखले गोले को हाइड्रोफोन के रूप में उपयोग किया, और ज्यामिति, आकार और संवेदनशीलता के मामले में इसके अद्वितीय फायदे हैं। गेंद का व्यास 0.7 से 1 मिमी है, अनुनाद आवृत्ति 1. 8 से 2. 7 मेगाहर्ट्ज है, संवेदनशीलता हाइड्रोफोन से दोगुनी है, और इसमें अच्छी स्थिरता है अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पीज़ोसेरेमिक प्लेट , और दबाव सुई-प्रकार हाइड्रोफोन है। उच्च तीव्रता वाले ध्वनि क्षेत्रों को मापने के लिए डिवाइस को आदर्श सेंसर माना जाता है। 

2004 में, HIFU ध्वनि क्षेत्र माप के लिए एक नए प्रकार के झिल्ली वॉटर हीटर की सूचना दी गई, जो दर्शाता है कि सेंसर HIFU उपचार में ध्वनि शक्ति को तुरंत माप सकता है, इस प्रकार उपचार के दौरान ऊर्जा की सटीक डिलीवरी सुनिश्चित करता है, और विकिरण बल माप और पानी। रिसीवर के माप की तुलना में, घटक टिकाऊ होते हैं और तापमान पर थोड़ा प्रभाव डालते हैं। 2006 में, ज़ेनेली और हॉवर्ड ने एक हाइड्रोफ़ोन डिज़ाइन किया जो प्रभावी रूप से गुहिकायन क्षति से बचाता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को एक चिकनी बाहरी सतह प्रदान करने के लिए एक धातु ढाल में रखा जाता है जो सतह पर गुहिकायन नाभिक की संभावना को कम करता है। छोटे, विघटित विआयनीकृत पानी में, 1.50 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति, 100 मिमी के व्यास और 150 मिमी की फोकल लंबाई के साथ ट्रांसड्यूसर के ध्वनि क्षेत्र माप ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं। हालाँकि, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की रैखिक गतिशील रेंज अपर्याप्त है, जो HIFU माप में उपयोग के लिए इसकी ऊपरी सीमा को प्रभावित करती है।