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放射法は面の測定を中心とした確立された測定法です 圧電セラミックせん断プレート。 液体中の1987年、Beissnerは、角度≤ 30°の偏差が0.8%未満である場合、幾何学的音響学、非回折高周波限界および遠方界指向性が方形関数であるという仮定の下、集束超音波音場において完全に吸収されたターゲットにかかる放射力の計算式を導き出した。 1998年には幾何学的音響法を適用して試験対象物への集束超音波の放射力の一般式を導き出し、全反射対象物と全吸収対象物への放射力を議論し、1.6MHzの超音波パワー測定と熱量測定法で測定した音響パワーの偏差が3%以下であることを実験で検証した。 2005 年、英国国立物理研究所のショーは、レイリー積分と実験を使用して、一般式の妥当性を検証しました。結果は非常に一貫していました。 2003年、彼は放射線に基づく水柱法（水は細い管内の液柱の高さを測定することによって測定点の音響放射圧または音響エネルギー密度を測定する）を使用して、HIFUトランスデューサ駆動回路のアノードパワーアンプ電圧を測定しました。
200 V ～ 2600 V における音場強度から、水柱法では音場測定範囲を 2000 W/cm 2 まで拡大できることがわかりますが、電圧がある程度高くなると（2600 V）、音響パワーが大きすぎて水中に顕著なキャビテーションが発生します。気泡群は音場に干渉し、測定される音響パワーが著しく不安定になり、飽和傾向を示します。中国は2004年と2005年に、超音波特性と超音波に焦点を当てた「音響高密度焦点式超音波の音響パワーと音場特性の測定」の国家標準と「高密度焦点式超音波（H IFU）治療システム」の業界標準を通過した。パワー測定の基本的な考え方と方法は、ハイドロフォンの 3 次元走査法によって音圧焦点の位置を見つけ、焦点が合った音場を走査および測定し、焦点の幾何学的パラメータを計算して、 圧電セラミックスプレートトランスデューサは、 フォーカシング時のフルパワーでの音圧を直接測定します。標準ではハイドロフォンと放射法が推奨されています。
2 ハイドロフォン検出
ハイドロフォンは、水中音圧信号を電気信号に変換するトランスデューサーです。圧電体にかかる圧力（音響外乱）が変化すると、圧電体内部の電荷分布が比例して変化し、電圧信号として反映され、圧電セラミックス素子表面の電極で取り出すことができます。これらの電荷は電圧増幅器やチャージアンプによって増幅され、信号処理によって音波の波形を反映した画像が表示されます。このようにして、超音波音場における音圧測定が非常に簡単に完了する。超音波音場検出に使用される従来の材料は、圧電セラミックスと PVDF (ポリフッ化ビニリデン) です。
圧電セラミックは硬度と感度が高く、低出力では HIFU 分野で一定範囲の音圧に耐えることができますが、音の強度が増加すると、圧電セラミックは壊れやすく、線形ダイナミック レンジが小さく、音響インピーダンスが高いため、ハイドロフォンは測定される音場に対して一定の干渉を生じます。 PVDF の音響インピーダンスは水の音響インピーダンスに近く、水との音響インピーダンスのマッチングが良く、柔らかい質感、加工が容易、安定した化学的特性、広い周波数応答、優れた直線性を備えています。ダイナミックレンジは圧電セラミックハイドロフォンよりも広いです。そのため、現在では測定にはPVDFが一般的に使用されています。フィルムが十分に薄い限り、圧電セラミックによって生じる不均一な周波数応答を改善し、測定される音場への干渉を軽減できます。 PVDF にはフィルムタイプとニードルタイプの両方があります。フィルムタイプの直径は5cmを超えますが、針の直径は1mm未満であり、HIFU音場では損傷しやすいです。
HIFU焦点領域のサイズは約1.1mm×2.1mm×3.2mmです。そのため、PVDF は空間分解能が低く、エッジ効果があり、体積をあまり小さくできないという欠点があります。温度制限があり、温度が60℃に達すると脱分極が発生し、再利用率が低く、ハイドロフォン測定では点ごとにスキャンする機械的な方法が必要で、10×10cmの平面をスキャンする場合でも最速でも数時間かかります。そのため、音場分布を記述するために数本の単純な線を使用することは避けられません。 2002 年に、彼は高周波圧電セラミック中空球を水中聴音器として使用しており、これは形状、サイズ、感度の点で独特の利点を持っています。ボールの直径は0.7～1mm、共振周波数は1.8～2.7MHz、感度はハイドロホンの2倍、安定性が良好です。 超音波振動子は圧電セラミックプレート、圧力は針式ハイドロフォンです。このデバイスは、高強度の音場を測定するのに理想的なセンサーであると考えられています。
2004年に、HIFU音場測定用の新しいタイプの膜温水器が報告され、センサーがHIFU治療中に音響パワーを即座に測定できるため、治療中のエネルギーの正確な供給、放射力測定と水の測定が保証されることが示されました。受信機の測定と比較して、コンポーネントは耐久性があり、温度への影響が小さいです。 2006 年、ザネリとハワードは、キャビテーションによる損傷を効果的に回避するハイドロフォンを設計しました。圧電セラミックは金属シールド内に配置され、表面にキャビテーション核が発生する可能性を最小限に抑える滑らかな外面を提供します。小型、脱気した脱イオン水中で、周波数 1.50 MHz、直径 100 mm、焦点距離 150 mm のトランスデューサーの音場測定で良好な結果が得られました。しかし、圧電セラミックスの線形ダイナミックレンジは不十分であり、HIFU測定での使用の上限に影響を与えます。
