Focusprincipe van ultrasone phased array

Voor een multivariate lineaire array-transducer met Zn+1 array-elementen, als alle array-elementen tegelijkertijd geluidsgolven uitzenden, laat de geluidsdrukwaarde van het array-element op punt F p zijn: dan is de totale geluidsdruk van punt F-waarde: p

Omdat de afstanden van de respectieve lijnelementen het punt F bereiken waarop moet worden scherpgesteld in het medium verschillend zijn, en de geluidssnelheid in het uniforme medium constant is, is het tijdstip waarop de geluidsgolven van HIFU-piëzo-keramiek wordt uitgezonden door de respectieve array-elementen, die het punt F bereiken is ook anders. Afhankelijk van de afstand tussen elk array-element en het punt F, wordt een bepaalde vertraging toegevoegd wanneer elk array-element een signaal verzendt, zodat het array-element ver verwijderd is van het punt F dat als eerste een signaal verzendt, en het array-element dat dichter bij het punt F ligt, een signaal uitzendt. En het controleren van de lengte van elk HIFU piëzo-elektrische sensor zodat alle signalen tegelijkertijd punt F bereiken, kan een gefocusseerd geluidsveld worden gevormd. Deze benadering maakt het mogelijk dat de transducerarray equivalent is aan een concave transducer wanneer een signaal wordt verzonden.

Op het gebied van klinische kankerbehandeling, hoge-intensiteit gerichte echografie (HIFU) -behandelingstechnologie als een niet-invasieve tumor-thermische therapietechnologie, die is gebruikt bij de behandeling van levertumoren, baarmoederfibromen, borstkanker, nierkanker, pancreaskanker en andere diepe buikholte, onder solide tumoren. De multi-array sferische coronale ultrasone behandelingssonde is een nieuw type sonde voor de Hifu piëzo-elektrisch keramisch transducersysteem , dat focusscanbehandeling flexibel en snel kan realiseren door middel van elektronische scherpstelling. Dit type sonde heeft echter een gecompliceerde structuur en veel array-ontwerpparameters, wat ontwerp en fabricage moeilijk maakt. Het verkrijgen van een multi-array sferische coronale ultrasone behandelingssonde met een ideaal focusseringseffect is mogelijk tegen lagere kosten en een eenvoudiger ontwerpmethode en productiemethode.

Dit onderwerp stelt een nieuw type sondeontwerp voor, waarbij gebruik wordt gemaakt van een beperkt aantal regelmatige zeshoeken met dezelfde vorm en grootte. Als sonde-array-element wordt het platte keramiek dicht op het bolvormige kroonoppervlak gelegd, en uiteindelijk wordt tegen lage kosten een gefocusseerde ultrasone sonde met hoge intensiteit vervaardigd. De inhoud van het proefschrift bestaat hoofdzakelijk uit twee delen. Eerst werd een ontwikkelingsplatform voor tweedimensionale, gefocuste ultrasone sondes met hoge intensiteit gebouwd. Het platform omvat een sferische kroonoppervlaktebehandeling, een geluidsveldarraystructuurontwerp en procesproductie van een sonde, gerealiseerd door 3D-printen en CNC-technologie.

Het sonde-ontwikkelingsplatform heeft bepaald wetenschappelijk onderzoek en toepassing en voldoet in principe aan de technische platformvereisten van ontwerp en ontwikkeling van ultrasone piëzo -behandelingssonde met hoge focus, die een eenvoudig platform biedt voor het array-structuurontwerp van de HIFU-behandelingssonde, en een eenvoudige, goedkope en snelle productieoplossing voor sondeprocessen biedt. Ten slotte ontwikkelt dit proefschrift met het platform een ​​bolvorm met meerdere elementen Hifu piëzo-transducerimpedantiesonde met een matrixelement van 125 mm, een regulier zeshoekig element met een zijlengte van 2,5 mm, een resonantiefrequentie van 2 MHz en een kromtestraal van 60 mm. De geluidsveldresultaten in de array-structuur laten zien dat de brandpuntsafstand 1,5x l,5x7,5 mm is, het maximale afbuigbereik op het brandpuntsvlak 6 mm is en de maximale axiale afbuigafstand langs de straalemissierichting 6 mm is. Bovendien bleek uit de prestatietest van de sonde dat de sonde een minimale brandpuntsdiepte van maximaal 1 x 1 x 3 meter heeft bij korte pulsexcitatie.