Принцип фокусування ультразвукової фазованої решітки

Для багатоваріантного перетворювача лінійної матриці з елементами масиву Zn+1, якщо всі елементи масиву випромінюють звукові хвилі одночасно, нехай значення звукового тиску елемента масиву в точці F дорівнює p: тоді загальний звуковий тиск значення точки F становить: p

Оскільки відстані відповідних лінійних елементів досягають точки F, що фокусується в середовищі, різні, а швидкість звуку в однорідному середовищі постійна, час, за який звукові хвилі П'єзокераміка HIFU випромінюється відповідними елементами масиву, які досягають точки F також відрізняються. Відповідно до відстані між кожним елементом масиву та точкою F додається певна затримка, коли кожен елемент масиву передає сигнал, так що елемент масиву знаходиться далеко від точки F, яка першою передає сигнал, а елемент масиву, який ближче до точки F, випромінює сигнал. І контролюючи довжину кожного П'єзоелектричний датчик HIFU , щоб усі сигнали досягали точки F одночасно, можна сформувати сфокусоване звукове поле. Цей підхід дозволяє масиву перетворювача бути еквівалентним увігнутому перетворювачу, коли він передає сигнал.

У галузі клінічного лікування раку технологія лікування високоінтенсивним фокусованим ультразвуком (HIFU) як неінвазивна технологія термічної терапії пухлин, яка використовується для лікування пухлин печінки, міоми матки, раку молочної залози, раку нирок, раку підшлункової залози та інших глибоких захворювань черевної порожнини, серед солідних пухлин. Багатоматричний сферичний корональний ультразвуковий зонд для лікування є новим типом зонда для П’єзоелектрична керамічна система перетворювача Hifu, яка може гнучко та швидко здійснювати сканування фокусуванням за допомогою електронного фокусування. Однак цей тип зонда має складну конструкцію та багато конструктивних параметрів масиву, що ускладнює проектування та виготовлення. Як отримати багатоматричний сферичний корональний ультразвуковий зонд для лікування з ідеальним ефектом фокусування за нижчої вартості та простішого методу розробки та виробництва.

У цій темі пропонується новий тип конструкції зонда, у якому використовується обмежена кількість правильних шестикутників однакової форми та розміру. Як елемент масиву зонда плоска кераміка щільно викладена сферичною поверхнею корони, і, нарешті, з низькою ціною виготовляється сфокусований ультразвуковий зонд високої інтенсивності. Зміст дипломної роботи складається переважно з двох частин. Спочатку була побудована платформа для розробки двовимірних високоінтенсивних сфокусованих ультразвукових зондів. Платформа включає структуру масиву звукового поля обробки сферичної поверхні корони та процес виготовлення зонда, реалізованого за допомогою 3D-друку та технології ЧПК.

Платформа розробки зондів має певні наукові дослідження та застосування, в основному відповідає вимогам технічної платформи Дизайн і розробка ультразвукового високофокусного п’єзозонда для лікування, який забезпечує просту платформу для проектування структури масиву зонда для лікування HIFu, а також забезпечує просте, недороге та швидке рішення для процесу виробництва зонда. Нарешті, з платформою, ця теза розвиває багатоелементну сферичну Датчик імпедансу п'єзоперетворювача Hifu з матричним елементом 125 мм, правильний шестикутний елемент із довжиною сторони 2,5 мм, резонансною частотою 2 МГц і радіусом кривизни 60 мм. Результати звукового поля в структурі масиву показують, що фокусна відстань становить 1,5x1,5x7,5 мм, максимальний діапазон відхилення у фокальній площині становить 6 мм, а максимальна відстань осьового відхилення вздовж напрямку випромінювання променя становить 6 мм. Крім того, під час перевірки продуктивності зонда було встановлено, що зонд має мінімальну фокусну глибину фізичного фокусу до 1x1x3 м під час збудження коротким імпульсом.