सुई बेभल ज्यामितिले अल्ट्रासाउन्ड-एम्प्लीफाइड फाइन निडल बायोप्सीमा बेन्ड एम्प्लिट्यूडलाई असर गर्छ

Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।
यो हालै प्रदर्शन गरिएको छ कि अल्ट्रासाउन्डको प्रयोगले अल्ट्रासाउन्ड-एन्हान्स्ड फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी (USeFNAB) मा परम्परागत फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी (FNAB) को तुलनामा टिश्यु उपज सुधार गर्न सक्छ।बेभल ज्यामिति र सुई टिप कार्य बीचको सम्बन्ध अझै अनुसन्धान गरिएको छैन।यस अध्ययनमा, हामीले विभिन्न बेभल लम्बाइका साथ विभिन्न सुई बेभल ज्यामितिहरूको लागि सुई अनुनाद र विक्षेपन आयामको गुणहरूको अनुसन्धान गर्यौं।3.9 mm कट भएको परम्परागत ल्यान्सेट प्रयोग गरेर, टिप डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR) हावा र पानीमा क्रमशः 220 र 105 µm/W थियो।यो हावा र पानीमा क्रमशः 180 र 80 µm/W को DPR प्राप्त गर्ने अक्षीय 4mm बेभल टिप भन्दा उच्च छ।यस अध्ययनले बिभिन्न सम्मिलन एड्सको सन्दर्भमा बेभल ज्यामितिको झुकाउने कठोरता बीचको सम्बन्धको महत्त्वलाई हाइलाइट गर्दछ, र यसैले USeFNAB को लागि महत्त्वपूर्ण सुई बेभल ज्यामिति परिवर्तन गरेर पन्चर पछि काट्ने कार्यलाई नियन्त्रण गर्ने विधिहरूमा अन्तरदृष्टि प्रदान गर्न सक्छ।आवेदन मामिलाहरू।
फाइन सुई एस्पिरेसन बायोप्सी (FNAB) एउटा यस्तो प्रविधि हो जसमा सुईको प्रयोग गरी ऊतकको नमूना लिनको लागि प्रयोग गरिन्छ जब असामान्यता १,२,३ हुन्छ।पारम्परिक Lancet4 र Menghini5 सुझावहरू भन्दा उच्च निदान प्रदर्शन प्रदान गर्नका लागि Franseen-प्रकारका सुझावहरू देखाइएको छ।हिस्टोप्याथोलोजी 6 को लागि पर्याप्त नमूनाको सम्भावना बढाउन अक्षसिमेट्रिक (अर्थात परिधि) बेभल्सलाई पनि प्रस्ताव गरिएको छ।
बायोप्सीको समयमा, संदिग्ध रोगविज्ञान प्रकट गर्नको लागि छाला र तन्तुका तहहरूबाट सुई पास गरिन्छ।हालैका अध्ययनहरूले देखाएको छ कि अल्ट्रासोनिक सक्रियताले नरम तन्तुहरू 7,8,9,10 पहुँच गर्न आवश्यक पंचर बल कम गर्न सक्छ।निडल बेभल ज्यामितिले सुई अन्तरक्रिया बलहरूलाई असर गर्ने देखाइएको छ, उदाहरणका लागि लामो बेभलहरूमा तल्लो तन्तु प्रवेश बलहरू देखाइएको छ 11।यो सुझाव गरिएको छ कि सुई टिस्यु सतहमा प्रवेश गरेपछि, अर्थात् पन्चर पछि, सुईको काट्ने बल कुल सुई-तिसू अन्तरक्रिया बलको 75% हुन सक्छ।अल्ट्रासाउन्ड (यूएस) ले पोस्ट-पंचर फेज 13 मा डायग्नोस्टिक नरम टिश्यू बायोप्सीको गुणस्तर सुधार गर्न देखाइएको छ।हड्डी बायोप्सी सुधार गर्ने अन्य विधिहरू कडा तन्तु नमूनाहरू 14,15 को लागि विकसित गरिएको छ तर बायोप्सी गुणस्तर सुधार गर्ने कुनै परिणाम रिपोर्ट गरिएको छैन।धेरै अध्ययनहरूले यो पनि फेला पारेका छन् कि अल्ट्रासाउन्ड ड्राइभ भोल्टेज 16,17,18 बढ्दै जाँदा मेकानिकल विस्थापन बढ्छ।यद्यपि सुई-तिसू अन्तरक्रियामा अक्षीय (देशीय) स्थिर बलहरूको धेरै अध्ययनहरू छन् 19,20, अल्ट्रासोनिक एन्हान्स्ड FNAB (USeFNAB) मा अस्थायी गतिशीलता र सुई बेभल ज्यामितिमा अध्ययनहरू सीमित छन्।
यस अध्ययनको उद्देश्य अल्ट्रासोनिक फ्रिक्वेन्सीहरूमा सुई फ्लेक्सन द्वारा संचालित सुई टिप कार्यमा विभिन्न बेभल ज्यामितिहरूको प्रभावको अनुसन्धान गर्नु थियो।विशेष गरी, हामीले परम्परागत सुई बेभलहरू (जस्तै, ल्यान्सेट), अक्षसिमेट्रिक र असममित एकल बेभल ज्यामितिहरू (चित्र। छनोट सक्शन जस्ता विभिन्न उद्देश्यहरूका लागि USeFNAB सुईहरूको विकासलाई सहज बनाउनका लागि पंचर पछि सुई टिप विक्षेपनमा इंजेक्शन माध्यमको प्रभावको अनुसन्धान गर्‍यौं। पहुँच वा नरम ऊतक केन्द्रक।
यस अध्ययनमा विभिन्न बेवल ज्यामितिहरू समावेश गरिएको थियो।(a) ISO 7864:201636 अनुरूप ल्यान्सेटहरू जहाँ \(\alpha\) प्राथमिक बेभल कोण हो, \(\theta\) दोस्रो बेभल रोटेशन कोण हो, र \(\phi\) मा दोस्रो बेभल रोटेशन कोण हो। डिग्री, डिग्रीमा (\(^\circ\))।(b) रैखिक असममित एकल चरण च्याम्फरहरू (DIN 13097: 201937 मा "मानक" भनिन्छ) र (c) रैखिक अक्षसिमेट्रिक (परिधि) एकल चरण च्याम्फरहरू।
हाम्रो दृष्टिकोण भनेको परम्परागत ल्यान्सेट, अक्षसिमेट्रिक र असममित एकल-स्टेज स्लोप ज्यामितिहरूको लागि ढलानको साथ झुकाउने तरंग लम्बाइमा भएको परिवर्तनलाई मोडेल गर्ने हो।हामीले त्यसपछि यातायात संयन्त्र गतिशीलतामा बेभल कोण र ट्यूब लम्बाइको प्रभाव जाँच गर्न प्यारामेट्रिक अध्ययन गणना गर्यौं।यो प्रोटोटाइप सुई बनाउनको लागि इष्टतम लम्बाइ निर्धारण गर्न गरिन्छ।सिमुलेशनको आधारमा, सुई प्रोटोटाइपहरू बनाइयो र हावा, पानी, र 10% (w/v) ब्यालिस्टिक जिलेटिनमा तिनीहरूको अनुनाद व्यवहार भोल्टेज प्रतिबिम्ब गुणांक मापन र शक्ति स्थानान्तरण दक्षता गणना गरेर प्रयोगात्मक रूपमा विशेषता थियो, जसबाट सञ्चालन आवृत्ति थियो। निर्धारित।।अन्तमा, हाई-स्पीड इमेजिङलाई हावा र पानीमा सुईको टुप्पोमा झुकेको तरंगको विक्षेपण प्रत्यक्ष रूपमा मापन गर्न र प्रत्येक झुकाव र इन्जेक्सन गरिएको डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR) ज्यामितिद्वारा प्रसारित विद्युतीय शक्ति अनुमान गर्न प्रयोग गरिन्छ। मध्यम
चित्र 2a मा देखाइए अनुसार, 316 स्टेनलेस स्टिलले बनेको नम्बर 21 पाइप (0.80 mm OD, 0.49 mm ID, 0.155 mm पाइप भित्ता मोटाई, ISO 9626:201621 मा निर्दिष्ट गरिएको मानक पर्खाल) प्रयोग गर्नुहोस्।\(\text {GN/m}^{2}\), घनत्व ८०७० kg/m\(^{3}\), पोइसनको अनुपात ०.२७५)।
सुई र सीमा अवस्थाको परिमित तत्व मोडेल (FEM) को झुकाउने तरंगदैर्ध्य र ट्युनिङको निर्धारण।(a) बेभल लम्बाइ (BL) र पाइप लम्बाइ (TL) को निर्धारण।(b) तीन-आयामी (3D) परिमित तत्व मोडेल (FEM) हार्मोनिक बिन्दु बल प्रयोग गरेर \(\tilde{F}_y\vec{j}\) समीपस्थ छेउमा सुईलाई उत्तेजित गर्न, बिन्दुलाई विचलित गर्न, र वेग मापन गर्न प्रति टिप (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) यान्त्रिक यातायात गतिशीलता गणना गर्न।\(\lambda _y\) ठाडो बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) सँग सम्बन्धित झुकाउने तरंगदैर्ध्यको रूपमा परिभाषित गरिएको छ।(c) क्रमशः x-axis र y-axis को वरिपरि गुरुत्वाकर्षणको केन्द्र, क्रस-सेक्शनल क्षेत्र A, र inertia को क्षणहरू \(I_{xx}\) र \(I_{yy}\) निर्धारण गर्नुहोस्।
अंजीर मा देखाइएको छ।2b,c, क्रस-सेक्शनल क्षेत्र A भएको अनन्त (असीमित) बीमको लागि र बीमको क्रस-सेक्शनको आकारको तुलनामा ठूलो तरंग दैर्ध्यमा, झुकाउने (वा झुकाउने) चरण वेग \(c_{EI}\ ) 22 को रूपमा परिभाषित गरिएको छ:
जहाँ E यंगको मोड्युलस हो (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) उत्तेजित कोणीय आवृत्ति (rad/s), जहाँ \( f_0 \ ) रैखिक फ्रिक्वेन्सी (1/s वा Hz) हो, I चासोको अक्ष वरपरको क्षेत्रको जडत्वको क्षण हो \((\text {m}^{4})\) र \(m'=\ rho _0 A \) एकाइ लम्बाइ (kg/m) मा द्रव्यमान हो, जहाँ \(\rho _0\) घनत्व \((\text {kg/m}^{3})\) र A क्रस हो। - बीमको खण्डीय क्षेत्र (xy विमान) (\ (\text {m}^{2}\))।हाम्रो अवस्थामा लागू गरिएको बल ठाडो y-अक्षको समानान्तर भएको हुनाले, अर्थात् \(\tilde{F}_y\vec {j}\), हामी तेर्सो x- वरपरको क्षेत्रको जडत्वको क्षणमा मात्र रुचि राख्छौं। अक्ष, अर्थात् \(I_{xx} \), त्यसैले:
सीमित तत्व मोडेल (FEM) को लागि, एक शुद्ध हार्मोनिक विस्थापन (m) मानिन्छ, त्यसैले एक्सेलेरेशन (\(\text {m/s}^{2}\)) लाई \(\partial ^2 \vec) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। { u}/ \ आंशिक t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), उदाहरण \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) एक त्रि-आयामी विस्थापन भेक्टर हो जुन स्थानिय निर्देशांकहरूमा परिभाषित हुन्छ।COMSOL मल्टिफिजिक्स सफ्टवेयर प्याकेज (संस्करण 5.4-5.5, COMSOL Inc., म्यासाचुसेट्स, संयुक्त राज्य अमेरिका) मा यसको कार्यान्वयन अनुसार, मोमेन्टम ब्यालेन्स कानून 23 को सीमित रूपमा विरूपित Lagrangian रूपले पछिल्लालाई प्रतिस्थापन गर्दै:
जहाँ \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) टेन्सर विचलन अपरेटर हो, र \({\underline{\sigma}}\) दोस्रो Piola-Kirchhoff तनाव टेन्सर हो (दोस्रो क्रम, \(\ text { N /m}^{2}\)), र \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) प्रत्येक विकृत भोल्युमको शरीर बल (\(\text {N/m}^{3}\)) को भेक्टर हो, र \(e^{j\phi }\) को चरण हो। शरीर बल, एक चरण कोण \(\ phi\) (rad) छ।हाम्रो केसमा, शरीरको भोल्युम बल शून्य छ, र हाम्रो मोडेलले ज्यामितीय रैखिकता र सानो विशुद्ध लोचदार विकृतिलाई मान्दछ, अर्थात् \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), जहाँ \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) र \({\underline{ \varepsilon}}\) - क्रमशः लोचदार विकृति र कुल विकृति (दोस्रो क्रमको आयामरहित)।हुकको संरचनात्मक आइसोट्रोपिक इलास्टिकिटी टेन्सर \(\underline {\underline {C))\) यंगको मोड्युलस E(\(\text{N/m}^{2}\)) प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ र पोइसनको अनुपात v परिभाषित गरिएको छ, ताकि \ (\ underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (चौथो क्रम)।त्यसैले तनाव गणना \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\) बन्छ।
गणनाहरू 10-नोड टेट्राहेड्रल तत्वहरूसँग तत्व आकार \(\le\) 8 μm सँग प्रदर्शन गरिएको थियो।सुईलाई भ्याकुममा मोडल गरिएको छ, र मेकानिकल गतिशीलता स्थानान्तरण मूल्य (ms-1 H-1) लाई \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j}) को रूपमा परिभाषित गरिएको छ। |/|\ टिल्ड{F}_y\vec {j}|\)24, जहाँ \(\tilde{v}_y\vec {j}\) ह्यान्डपीसको आउटपुट जटिल वेग हो, र \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) एउटा जटिल ड्राइभिङ फोर्स हो जुन ट्यूबको प्रक्सिमल छेउमा अवस्थित हुन्छ, जस्तै चित्र २b मा देखाइएको छ।ट्रान्समिसिभ मेकानिकल गतिशीलता डेसिबल (dB) मा अधिकतम मान प्रयोग गरेर सन्दर्भको रूपमा व्यक्त गरिन्छ, जस्तै \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ) , सबै FEM अध्ययनहरू 29.75 kHz को आवृत्तिमा गरिएको थियो।
सुईको डिजाइन (चित्र ३) मा परम्परागत २१ गेज हाइपोडर्मिक सुई (क्याटलग नम्बर: ४६६५६४३, स्टेरिकन\(^\circledR\), ०.८ मिमीको बाहिरी व्यास, १२० मिमी लम्बाइ, AISI बाट बनेको हुन्छ। क्रोमियम-निकेल स्टेनलेस स्टील 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany) अनुरूप टिप परिमार्जनको साथ पोलीप्रोपाइलीन प्रक्सिमलले बनेको प्लास्टिक लुयर लक स्लिभ राख्यो।चित्र 3b मा देखाइए अनुसार सुई ट्यूबलाई वेभगाइडमा सोल्डर गरिएको छ।वेभगाइडलाई स्टेनलेस स्टीलको थ्रीडी प्रिन्टरमा छापिएको थियो (EOS M 290 3D प्रिन्टरमा EOS Stainless Steel 316L, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finland) र त्यसपछि M4 बोल्टहरू प्रयोग गरेर Langevin सेन्सरमा जोडिएको थियो।Langevin ट्रान्सड्यूसरमा प्रत्येक छेउमा दुईवटा तौलसहित 8 पाइजोइलेक्ट्रिक रिङ तत्वहरू हुन्छन्।
चार प्रकारका टिप्स (चित्रित), एक व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध ल्यान्सेट (L), र तीन निर्मित अक्षसिमेट्रिक सिंगल-स्टेज बेभल्स (AX1–3) क्रमशः 4, 1.2, र 0.5 mm को बेभल लम्बाइ (BL) द्वारा विशेषता थिए।(a) समाप्त भएको सुईको टिपको क्लोज-अप।(b) थ्रीडी प्रिन्टेड वेभगाइडमा सोल्डर गरिएका चार पिनको शीर्ष दृश्य र त्यसपछि M4 बोल्टहरूसँग Langevin सेन्सरमा जडान गरिएको छ।
तीन अक्षसिमेट्रिक बेभल टिप्स (चित्र 3) (TAs मेशिन टूल्स Oy) 4.0, 1.2 र 0.5 mm को बेभल लम्बाइ (BL, चित्र 2a मा निर्धारण गरिएको) संग निर्मित गरिएको थियो, \(\ लगभग\) 2\ (^\) सँग सम्बन्धित। circ\), 7\(^\circ\) र 18\(^\circ\)।बेभल L र AX1–3 को लागि वेभगाइड र स्टाइलसको तौल 3.4 ± 0.017 g (मतलब ± SD, n = 4) छन्, क्रमशः (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Germany)।चित्र 3b मा बेभल L र AX1-3 को लागि प्लास्टिकको बाहुलाको सुईको टुप्पोदेखि अन्त्यसम्मको कुल लम्बाइ क्रमशः 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 सेमी हो।
सबै सुई कन्फिगरेसनहरूको लागि, सुईको टुप्पोदेखि वेभगाइडको टुप्पोसम्मको लम्बाइ (जस्तै, सोल्डरिङ क्षेत्र) 4.3 सेन्टिमिटर हुन्छ, र सुईको नली उन्मुख हुन्छ ताकि बेभल माथितिर फर्केको हुन्छ (अर्थात, Y अक्षको समानान्तर। )।), जस्तै (चित्र २)।
कम्प्युटरमा चलिरहेको MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, USA) मा कस्टम स्क्रिप्ट (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, USA) लाई 7 सेकेन्डमा 25 देखि 35 kHz सम्म रेखीय साइनसाइडल स्वीप उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिएको थियो। डिजिटल-टु-एनालॉग (DA) कनवर्टर (एनालॉग डिस्कवरी 2, Digilent Inc., Washington, USA) द्वारा एनालग सिग्नलमा रूपान्तरण गरियो।एनालग सिग्नल \(V_0\) (0.5 Vp-p) त्यसपछि एक समर्पित रेडियो फ्रिक्वेन्सी (RF) एम्प्लीफायर (मारियाची ओय, टुर्कु, फिनल्याण्ड) द्वारा विस्तार गरिएको थियो।फलिङ एम्प्लिफाइङ भोल्टेज \({V_I}\) भनेको ५० \(\Omega\) को आउटपुट प्रतिबाधा भएको RF एम्प्लीफायरबाट ५० \(\Omega)\) को इनपुट प्रतिबाधाको साथ सुई संरचनामा निर्मित ट्रान्सफर्मरमा आउटपुट हो। लैङ्गेभिन ट्रान्सड्यूसर (अगाडि र पछाडिको मल्टिलेयर पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरू, मासले भरिएका) मेकानिकल तरंगहरू उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिन्छ।कस्टम RF एम्प्लीफायर डुअल-च्यानल स्ट्यान्डिङ वेभ पावर फ्याक्टर (SWR) मिटरले सुसज्जित छ जसले घटना \({V_I}\) र 300 kHz एनालग-टू-डिजिटल (AD) मार्फत एम्प्लीफाइड भोल्टेज \(V_R\) पत्ता लगाउन सक्छ। ) कन्भर्टर (एनालग डिस्कवरी २)।उत्तेजना संकेत प्रारम्भमा र अन्त्यमा एम्प्लिफायर इनपुटलाई ट्रान्जिएन्टहरूसँग ओभरलोड हुनबाट रोक्नको लागि परिमार्जन गरिएको हुन्छ।
MATLAB मा लागू गरिएको अनुकूलन स्क्रिप्ट प्रयोग गरेर, फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया प्रकार्य (AFC), अर्थात् एक रेखीय स्थिर प्रणाली मानिन्छ।साथै, सिग्नलबाट कुनै पनि अनावश्यक फ्रिक्वेन्सीहरू हटाउन 20 देखि 40 kHz ब्यान्ड पास फिल्टर लागू गर्नुहोस्।प्रसारण लाइन सिद्धान्तको सन्दर्भमा, \(\tilde{H}(f)\) यस अवस्थामा भोल्टेज परावर्तन गुणांकको बराबर हुन्छ, अर्थात् \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 एम्प्लीफायरको आउटपुट प्रतिबाधा \(Z_0\) कन्भर्टरको बिल्ट-इन ट्रान्सफर्मरको इनपुट प्रतिबाधासँग मेल खान्छ, र विद्युतीय शक्तिको प्रतिबिम्ब गुणांक \({P_R}/{P_I}\) लाई घटाइएको छ। ({V_R }^ 2/{V_I}^2\), त्यसपछि \(|\rho _{V}|^2\) हुन्छ।विद्युतीय शक्तिको निरपेक्ष मान आवश्यक भएको अवस्थामा, घटना \(P_I\) र प्रतिबिम्बित\(P_R\) शक्ति (W) सम्बन्धित भोल्टेजको मूल मध्य वर्ग (rms) मान लिएर गणना गर्नुहोस्, उदाहरणका लागि, साइनोसाइडल उत्तेजनाको साथ प्रसारण लाइनको लागि, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, जहाँ \(Z_0\) बराबर 50 \(\Omega\)।लोडमा डेलिभर गरिएको विद्युतीय शक्ति \(P_T\) (अर्थात सम्मिलित माध्यम) लाई \(|P_I – P_R |\) (W RMS) को रूपमा गणना गर्न सकिन्छ र शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (PTE) लाई परिभाषित र व्यक्त गर्न सकिन्छ। प्रतिशत (%) यसरी 27 दिन्छ:
फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया त्यसपछि स्टाइलस डिजाइनको मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) (kHz) र सम्बन्धित पावर ट्रान्सफर दक्षता, \(\text {PTE}_{1{-}3}) अनुमान गर्न प्रयोग गरिन्छ। \ .FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) प्रत्यक्ष रूपमा \(\text {PTE}_{1{-}3}\), तालिका १ बाट अनुमान गरिएको छ। फ्रिक्वेन्सीहरू \(f_{1-3}\) मा वर्णन गरिएको छ।
एक acicular संरचना को आवृत्ति प्रतिक्रिया (AFC) मापन को लागी एक विधि।डुअल-च्यानल स्वेप्ट-साइन मापन25,38 फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया प्रकार्य \(\tilde{H}(f)\) र यसको आवेग प्रतिक्रिया H(t) प्राप्त गर्न प्रयोग गरिन्छ।\({\mathcal {F}}\) र \({\mathcal {F}}^{-1}\) क्रमशः संख्यात्मक रूपमा काटिएको फोरियर ट्रान्सफर्म र इन्भर्स ट्रान्सफर्म अपरेसनलाई जनाउँछ।\(\tilde{G}(f)\) भनेको फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा दुई संकेतहरू गुणन गरिन्छ, जस्तै \(\tilde{G}_{XrX}\) भनेको इन्वर्स स्क्यान\(\tilde{X} r( f )\) र भोल्टेज ड्रप सिग्नल \(\tilde{X}(f)\)।
अंजीर मा देखाइएको छ।5, उच्च गतिको क्यामेरा (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, USA) म्याक्रो लेन्स (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc। .., टोकियो, जापान) लाई 27.5-30 kHz को फ्रिक्वेन्सीमा फ्लेक्सरल उत्तेजना (एकल फ्रिक्वेन्सी, निरन्तर साइनोसाइड) को अधीनमा रहेको सुईको टिपको विक्षेपन रेकर्ड गर्न प्रयोग गरिएको थियो।छाया नक्सा सिर्जना गर्न, उच्च तीव्रता सेतो एलईडी (भाग नम्बर: 4052899910881, White Led, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Germany) को चिसो तत्व सुईको बेभल पछाडि राखिएको थियो।
प्रयोगात्मक सेटअपको अगाडिको दृश्य।गहिराई मिडिया सतहबाट मापन गरिन्छ।सुई संरचना क्ल्याम्प गरिएको छ र मोटर चालित स्थानान्तरण तालिकामा माउन्ट गरिएको छ।बेभल्ड टिपको विक्षेपन मापन गर्न उच्च म्याग्निफिकेसन लेन्स (5\(\times\)) भएको उच्च गतिको क्यामेरा प्रयोग गर्नुहोस्।सबै आयामहरू मिलिमिटरमा छन्।
प्रत्येक प्रकारको सुई बेभलको लागि, हामीले 128 \(\x\) 128 पिक्सेलको 300 उच्च-स्पीड क्यामेरा फ्रेमहरू रेकर्ड गर्यौं, प्रत्येकको 1/180 mm (\(\ लगभग) 5 µm) को स्थानिय रिजोल्युसनको साथ, अस्थायी रिजोल्युसनको साथ। 310,000 फ्रेम प्रति सेकेन्ड।चित्र 6 मा देखाइए अनुसार, प्रत्येक फ्रेम (1) क्रप गरिएको छ (2) ताकि टिप फ्रेमको अन्तिम रेखा (तल) मा हुन्छ, र त्यसपछि छवि (3) को हिस्टोग्राम गणना गरिन्छ, त्यसैले क्यानी थ्रेसहोल्ड 1 र 2 निर्धारण गर्न सकिन्छ।त्यसपछि Sobel अपरेटर 3 \(\times\) 3 को प्रयोग गरेर Canny28(4) किनारा पत्ता लगाउने र सबै 300-fold चरणहरूको लागि गैर-cavitational hypotenuse (लेबल गरिएको \(\mathbf {\times }\)) को पिक्सेल स्थिति गणना गर्नुहोस्। ।अन्तमा विक्षेपणको अवधि निर्धारण गर्न, व्युत्पन्न गणना गरिन्छ (केन्द्रीय भिन्नता एल्गोरिदम प्रयोग गरेर) (6) र विक्षेपण (7) को स्थानीय चरम (अर्थात शिखर) समावेश गरिएको फ्रेम पहिचान गरिएको छ।नेत्रहीन रूपमा नन-क्याभिटेटिंग किनाराको निरीक्षण गरेपछि, फ्रेमहरूको एक जोडी (वा दुई फ्रेमहरू आधा समय अवधिद्वारा छुट्याइयो) (7) चयन गरियो र टिप विक्षेपन मापन गरियो (लेबल गरिएको \(\mathbf {\times} \) माथि लागू गरिएको थियो। पाइथन (v3.8, पाइथन सफ्टवेयर फाउन्डेशन, python.org) मा OpenCV Canny edge पत्ता लगाउने एल्गोरिथ्म (v4.5.1, ओपन सोर्स कम्प्युटर भिजन लाइब्रेरी, opencv.org) प्रयोग गर्दै। विद्युतीय शक्ति \ (P_T \) (W, rms) ।
310 kHz मा हाई-स्पीड क्यामेराबाट फ्रेमिङ (1-2), क्यानी एज डिटेक्शन (3-4), पिक्सेल लोकेशन एज सहित 7-चरण एल्गोरिथ्म (1-7) प्रयोग गरी फ्रेमहरूको श्रृंखला प्रयोग गरेर टिप विक्षेपन मापन गरियो। गणना (5) र तिनीहरूको समय डेरिभेटिभहरू (6), र अन्तमा पीक-टू-पीक टिप विक्षेपन फ्रेमहरूको दृश्यात्मक निरीक्षण जोडीहरूमा मापन गरियो (7)।
मापन हावा (२२.४-२२.९ डिग्री सेल्सियस), विआयनीकृत पानी (२०.८-२१.५ डिग्री सेल्सियस) र ब्यालिस्टिक जिलेटिन १०% (डब्ल्यू/वी) (१९.७-२३.० डिग्री सेल्सियस, \(\text {हनीवेल}^{\text) मा लिइयो। { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) प्रकार I ब्यालिस्टिक विश्लेषणको लागि बोभिन र पोर्क बोन जिलेटिन, हनीवेल इन्टरनेशनल, उत्तरी क्यारोलिना, संयुक्त राज्य अमेरिका)।तापमान K-type thermocouple एम्पलीफायर (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) र K-type thermocouple (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 type-K, Fluke Corporation, Washington, USA) सँग मापन गरिएको थियो।5 µm को रिजोलुसनको साथ ठाडो मोटर चालित z-अक्ष चरण (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) को प्रयोग गरेर मध्यम गहिराई सतहबाट (z-axis को उत्पत्तिको रूपमा सेट गरिएको) मापन गरियो।प्रति कदम।
नमूना आकार सानो भएको कारण (n = 5) र सामान्यता मान्न सकिँदैन, दुई-नमूना दुई-पुच्छर विल्कोक्सन रैंक योग परीक्षण (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project .org) प्रयोग गरिएको थियो। विभिन्न बेभल्सका लागि भिन्नता सुई टिपको मात्रा तुलना गर्न।त्यहाँ प्रति ढलान 3 तुलनाहरू थिए, त्यसैले 0.017 को समायोजित महत्त्व स्तर र 5% को त्रुटि दरको साथ एक Bonferroni सुधार लागू गरियो।
अब चित्र ७ मा फर्कौं।29.75 kHz को फ्रिक्वेन्सीमा, 21-गेज सुईको झुकाउने हाफ-वेभ (\(\lambda_y/2\)) \(\ लगभग) 8 मिमी हुन्छ।जब एक टिपमा पुग्छ, झुकाउने तरंग दैर्ध्य तिरछा कोण संग घट्छ।टिपमा \(\lambda _y/2\) \(\लगभग\) त्यहाँ सामान्य ल्यान्सोलेट (a), असममित (b) र एकल सुईको झुकावको लागि 3, 1 र 7 mm को चरणहरू छन्। , क्रमशः।तसर्थ, यसको मतलब यो हो कि ल्यान्सेटको दायरा \(\ लगभग) 5 मिमी हो (तथ्यले गर्दा ल्यान्सेटका दुई विमानहरूले एकल बिन्दु 29,30 बनाउँछन्), असममित बेभल 7 मिमी हो, असममित बेभल 1 हो। mmAxisymmetric ढलानहरू (गुरुत्वाकर्षणको केन्द्र स्थिर रहन्छ, त्यसैले केवल पाइप भित्ताको मोटाई वास्तवमा ढलानको साथ परिवर्तन हुन्छ)।
FEM अध्ययन र 29.75 kHz को आवृत्ति मा समीकरण को आवेदन।(1) लेन्सेट (a), असममित (b) र axisymmetric (c) बेभल ज्यामितिहरू (चित्र 1a, b, c मा जस्तै) को लागि झुकाउने हाफ-वेभ (\(\lambda_y/2\)) को भिन्नता गणना गर्दा )।ल्यान्सेट, असममित, र अक्षसिमेट्रिक बेभल्सको औसत मान \(\lambda_y/2\) क्रमशः ५.६५, ५.१७ र ७.५२ मिमी थियो।ध्यान दिनुहोस् कि असममित र अक्षसिमेट्रिक बेभलहरूको लागि टिप मोटाई \(\ लगभग) 50 µm मा सीमित छ।
शिखर गतिशीलता \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) ट्यूब लम्बाइ (TL) र बेभल लम्बाइ (BL) (चित्र 8, 9) को इष्टतम संयोजन हो।परम्परागत ल्यान्सेटको लागि, यसको आकार निश्चित भएकोले, इष्टतम TL \(\ लगभग) २९.१ मिमी (चित्र ८) हो।असममित र अक्षसिमेट्रिक बेभल्सका लागि (क्रमशः चित्र 9a, b), FEM अध्ययनहरूले BL 1 देखि 7 मिमी सम्म समावेश गरेको छ, त्यसैले इष्टतम TL 26.9 देखि 28.7 मिमी (दायरा 1.8 मिमी) र 27.9 देखि 29.2 मिमी (दायरा) सम्म थियो। 1.3 मिमी), क्रमशः।असममित ढलान (चित्र 9a) को लागि, इष्टतम TL रैखिक रूपमा बढ्यो, BL 4 मिमीमा पठारमा पुग्यो, र त्यसपछि BL 5 देखि 7 मिमीमा तीव्र रूपमा घट्यो।एक अक्षसिमेट्रिक बेभल (चित्र 9b) को लागि, इष्टतम TL बढ्दो BL संग रैखिक रूपमा बढ्यो र अन्ततः 6 देखि 7 मिमी सम्म BL मा स्थिर भयो।Axisymmetric झुकाव (चित्र 9c) को विस्तारित अध्ययनले \(\ लगभग) 35.1–37.1 mm मा इष्टतम TLs को एक फरक सेट प्रकट गर्यो।सबै BL हरूका लागि, दुई उत्कृष्ट TL हरू बीचको दूरी \(\approx\) 8mm (\(\lambda_y/2\) को बराबर) हो।
29.75 kHz मा ल्यान्सेट प्रसारण गतिशीलता।29.75 kHz को फ्रिक्वेन्सीमा सुई लचिलो रूपमा उत्साहित थियो र सुईको टुप्पोमा कम्पन मापन गरियो र TL 26.5-29.5 mm (0.1 mm वृद्धिमा) को लागि प्रसारित मेकानिकल गतिशीलता (अधिकतम मानको सापेक्ष dB) को मात्राको रूपमा व्यक्त गरियो। ।
29.75 kHz को फ्रिक्वेन्सीमा FEM को प्यारामेट्रिक अध्ययनहरूले देखाउँछ कि अक्षीय सिमेट्रिक टिपको स्थानान्तरण गतिशीलता यसको असममित समकक्ष भन्दा ट्यूबको लम्बाइमा परिवर्तनबाट कम प्रभावित हुन्छ।बेभल लम्बाइ (BL) र पाइप लम्बाइ (TL) FEM प्रयोग गरी फ्रिक्वेन्सी डोमेन अध्ययनमा असममित (a) र axisymmetric (b, c) बेभल ज्यामितिहरूको अध्ययन (सीमा अवस्था चित्र 2 मा देखाइएको छ)।(a, b) TL 26.5 देखि 29.5 mm (0.1 mm step) र BL 1–7 mm (0.5 mm step) सम्मको थियो।(c) TL 25–40 mm (0.05 mm वृद्धिमा) र BL 0.1–7 mm (0.1 mm वृद्धिमा) सहित विस्तारित अक्षीय सममित झुकाव अध्ययनहरूले \(\lambda_y/2\ ) टिपको आवश्यकताहरू पूरा गर्नुपर्छ भनेर देखाउँदै।गतिशील सीमा अवस्थाहरू।
सुई कन्फिगरेसनमा तीन eigenfrequencies \(f_{1-3}\) निम्न, मध्यम र उच्च मोड क्षेत्रहरूमा विभाजन गरिएको छ जसलाई तालिका 1 मा देखाइएको छ। PTE साइजलाई चित्रमा देखाइएको रूपमा रेकर्ड गरिएको थियो।10 र त्यसपछि चित्र 11 मा विश्लेषण गरिएको छ। तल प्रत्येक मोडल क्षेत्रका लागि निष्कर्षहरू छन्:
20 मिमीको गहिराईमा हावा, पानी र जिलेटिनमा ल्यान्सेट (L) र एक्सिसिमेट्रिक बेभल AX1-3 को लागि स्वेप्ट-फ्रिक्वेन्सी साइनसाइडल उत्तेजनाको साथ प्राप्त सामान्य रेकर्ड गरिएको तात्कालिक पावर ट्रान्सफर दक्षता (PTE) आयामहरू।एकतर्फी स्पेक्ट्रा देखाइएको छ।मापन गरिएको फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया (300 kHz मा नमूना) कम-पास फिल्टर गरिएको थियो र त्यसपछि मोडल विश्लेषणको लागि 200 को कारक द्वारा मापन गरियो।सिग्नल-देखि-शोर अनुपात \(\le\) 45 dB हो।PTE चरणहरू (बैजनी थोप्ला रेखाहरू) डिग्री (\(^{\circ}\)) मा देखाइन्छ।
मोडल प्रतिक्रिया विश्लेषण (मानक ± मानक विचलन, n = 5) चित्र 10 मा देखाइएको छ, ढलान L र AX1-3 को लागि, हावा, पानी र 10% जिलेटिन (गहिराई 20 मिमी), (शीर्ष) तीन मोडल क्षेत्रहरू (माथि) निम्न, मध्य र उच्च) र तिनीहरूको संगत मोडल फ्रिक्वेन्सीहरू\(f_{1-3 }\) (kHz), (औसत) ऊर्जा दक्षता \(\text {PTE}_{1{-}3}\) समतुल्य प्रयोग गरेर गणना गरिएको ।(४) र (तल) पूर्ण चौडाइ आधा अधिकतम मापन \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), क्रमशः।ध्यान दिनुहोस् कि कम PTE दर्ता गर्दा ब्यान्डविथ मापन छोडिएको थियो, जस्तै \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 ढलानको अवस्थामा।\(f_2\) मोड ढलान विचलनहरू तुलना गर्नको लागि सबैभन्दा उपयुक्त फेला पर्यो, किनकि यसले उच्च स्तरको शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (\(\text {PTE}_{2}\)) देखाएको छ, ९९% सम्म।
पहिलो मोडल क्षेत्र: \(f_1\) सम्मिलित माध्यमको प्रकारमा धेरै निर्भर गर्दैन, तर ढलानको ज्यामितिमा निर्भर गर्दछ।\(f_1\) घट्दै बेभल लम्बाइ (क्रमशः AX1-3 को लागि हावामा 27.1, 26.2 र 25.9 kHz) घट्छ।क्षेत्रीय औसत \(\text {PTE}_{1}\) र \(\text {FWHM}_{1}\) क्रमशः \(\approx\) ८१% र २३० Hz छन्।\(\text {FWHM}_{1}\) ल्यान्सेट (L, 473 Hz) मा उच्चतम जिलेटिन सामग्री छ।नोट गर्नुहोस् कि \(\text {FWHM}_{1}\) जिलेटिनमा AX2 कम रेकर्ड गरिएको FRF आयामको कारणले मूल्याङ्कन गर्न सकिएन।
दोस्रो मोडल क्षेत्र: \(f_2\) सम्मिलित मिडियाको प्रकार र बेभलमा निर्भर गर्दछ।औसत मानहरू \(f_2\) हावा, पानी र जिलेटिनमा क्रमशः २९.१, २७.९ र २८.५ kHz छन्।यस मोडल क्षेत्रले पनि 99% को उच्च PTE देखाएको छ, कुनै पनि समूह मापन गरिएको उच्चतम, क्षेत्रीय औसत 84% संग।\(\text {FWHM}_{2}\) को क्षेत्रीय औसत \(\ लगभग\) ९१० हर्ट्ज छ।
तेस्रो मोड क्षेत्र: फ्रिक्वेन्सी \(f_3\) मिडिया प्रकार र बेभलमा निर्भर गर्दछ।औसत \(f_3\) मानहरू क्रमशः हावा, पानी र जिलेटिनमा ३२.०, ३१.० र ३१.३ kHz छन्।\(\text {PTE}_{3}\) क्षेत्रीय औसत \(\लगभग\) ७४% थियो, जुन कुनै पनि क्षेत्रको सबैभन्दा कम थियो।क्षेत्रीय औसत \(\text {FWHM}_{3}\) \(\लगभग\) १०८५ हर्ट्ज छ, जुन पहिलो र दोस्रो क्षेत्रहरू भन्दा उच्च छ।
निम्न चित्रलाई बुझाउँछ।12 र तालिका 2. ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) सबैभन्दा बढी विचलित गर्‍यो (चित्र 12a), उच्चतम DPR (220 µm/ सम्म) हासिल गर्दै। W हावामा)। 12 र तालिका 2. ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) सबैभन्दा बढी विचलित गर्‍यो (चित्र 12a), उच्चतम DPR (220 µm/ सम्म) हासिल गर्दै। W हावामा)। Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. LANцет (L) отклонялся больше всего (с высокой значимостью ,<с высокой значимостью ,<0p0p) 17) как в воздухе, так и в воде (RIS. 12а), достигая самого высокого DPR । निम्न चित्र 12 र तालिका 2 मा लागू हुन्छ। ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानी दुबैमा (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्वको साथ, \(p<\) 0.017) लाई विचलित गरेको छ (चित्र 12a), उच्चतम DPR प्राप्त गर्दै।(हावामा 220 μm/W गर्नुहोस्)।श्रीमतीचित्र 12 र तालिका 2 तल।柳叶刀(L) 在空气和水中偏转最多（对所有尖端具有高显着性，\(p<\) ०.०१७ (在空气中高达220 µm/W）।柳叶刀(L) सँग हावा र पानीमा उच्चतम विचलन छ (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) ०.०१७) (图१२a), र उच्चतम DPR हासिल गरेको छ (220m/W in µm सम्म। हावा)। लन्जेट (L) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) ०,०१७) मा еgo DPR (220 mkm/Вт в воздухе)। ल्यान्सेट (L) ले हावा र पानीमा सबैभन्दा बढी (सबै सुझावहरूको लागि उच्च महत्त्व, \(p<\) ०.०१७) विचलित गर्यो (चित्र 12a), उच्चतम DPR (हावामा 220 µm/W सम्म) पुग्यो। हावामा, AX1 जसमा उच्च BL थियो, AX2–3 (महत्वको साथ, \(p<\) 0.017) भन्दा माथि विचलित भयो, जबकि AX3 (जसमा सबैभन्दा कम BL थियो) 190 µm/W को DPR सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो। हावामा, AX1 जसमा उच्च BL थियो, AX2–3 (महत्वको साथ, \(p<\) 0.017) भन्दा माथि विचलित भयो, जबकि AX3 (जसमा सबैभन्दा कम BL थियो) 190 µm/W को DPR सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो। В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (sо значимостью \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с более высоким) льше, чем AX2 с DPR 190 mkm/Вт। हावामा, उच्च BL भएको AX1 AX2–3 (महत्वको साथ \(p<\) 0.017 भन्दा माथि, जहाँ AX3 (सबैभन्दा कम BL भएको) DPR 190 µm/W सँग AX2 भन्दा बढी विचलित भयो।在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3大于AX2，DPR 为190 µm/W । हावामा, उच्च BL भएको AX1 को विक्षेपन AX2-3 (महत्वपूर्ण रूपमा, \(p<\) 0.017) भन्दा बढी छ, र AX3 को विक्षेपन (सबैभन्दा कम BL भएको) AX2 भन्दा ठूलो छ, DPR 190 हो। µm/W। В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с самлоняется больше) е, чем AX2 с DPR 190 mkm/Вт। हावामा, उच्च BL भएको AX1 ले AX2-3 (महत्त्वपूर्ण, \(p<\) 0.017) भन्दा बढी विचलित गर्छ, जबकि AX3 (सबैभन्दा कम BL भएको) DPR 190 µm/W सँग AX2 भन्दा बढी विचलित हुन्छ।20 मिमी पानीमा, विक्षेपन र PTE AX1–3 उल्लेखनीय रूपमा फरक थिएन (\(p>\) 0.017)।पानीमा PTE को स्तर (90.2-98.4%) सामान्यतया हावा (56-77.5%) (चित्र 12c) भन्दा बढी थियो, र पानीमा प्रयोग गर्दा cavitation को घटना नोट गरिएको थियो (चित्र 13, थप हेर्नुहोस्। जानकारी)।
बेभल L र AX1-3 को लागि हावा र पानी (गहिराई 20 मिमी) को लागि मापन गरिएको टिप विक्षेपनको मात्रा (मान ± SD, n = 5) ले बेभल ज्यामिति परिवर्तनको प्रभाव देखाउँछ।मापन लगातार एकल आवृत्ति sinusoidal उत्तेजना प्रयोग गरेर प्राप्त गरियो।(a) शिखर देखि शिखर विचलन (\(u_y\vec {j}\)) टिपमा, मापन गरिन्छ (b) तिनीहरूको सम्बन्धित मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_2\)।(c) समीकरणको शक्ति स्थानान्तरण दक्षता (PTE, RMS, %)।(4) र (d) डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR, µm/W) विचलन पीक-टू-पीक र ट्रान्समिटेड बिजुली शक्ति \(P_T\) (Wrms) को रूपमा गणना।
ल्यान्सेट (L) को पीक-टू-पीक विचलन (हरियो र रातो थोप्ला रेखाहरू) र पानीमा (20 मिमी गहिराई) अक्षीय सिमेट्रिक टिप (AX1–3) आधा चक्रमा देखाउने एक विशिष्ट उच्च-गति क्यामेरा छाया प्लट।चक्र, उत्तेजना आवृत्ति \(f_2\) (नमूना आवृत्ति 310 kHz)।खिचिएको ग्रेस्केल छविको आकार १२८×१२८ पिक्सेल र पिक्सेल आकार \(\लगभग\) ५ µm छ।भिडियो थप जानकारीमा फेला पार्न सकिन्छ।
यसरी, हामीले झुकाउने तरंगदैर्ध्य (चित्र 7) मा परिवर्तनलाई मोडेल गर्यौं र पाइप लम्बाइ र च्याम्फर (चित्र 8, 9) को संयोजनको लागि हस्तान्तरण योग्य मेकानिकल गतिशीलता गणना गर्यौं।पछिल्लोको आधारमा, हामीले चित्र 5 मा देखाइए अनुसार 43 मिमी (वा \(\लगभग) 2.75\(\lambda _y\) 29.75 kHz मा टिपबाट वेल्डसम्मको इष्टतम दूरी अनुमान गर्यौं, र तीन अक्षसिमेट्रिक बनायौं। विभिन्न बेभल लम्बाइका साथ बेभल्स।हामीले त्यसपछि हावा, पानी, र 10% (w/v) ब्यालिस्टिक जिलेटिनमा परम्परागत ल्यान्सेटहरू (चित्र 10, 11) को तुलनामा तिनीहरूको फ्रिक्वेन्सी व्यवहारलाई चित्रण गर्यौं र बेभल विक्षेपण तुलनाको लागि सबैभन्दा उपयुक्त मोड निर्धारण गर्‍यौं।अन्तमा, हामीले 20 मिमीको गहिराइमा हावा र पानीमा लहर झुकाएर टिप विक्षेपण मापन गर्यौं र प्रत्येक बेभलको लागि सम्मिलन माध्यमको पावर ट्रान्सफर दक्षता (PTE, %) र डिफ्लेक्शन पावर फ्याक्टर (DPR, µm/W) मापन गर्‍यौं।कोणीय प्रकार (चित्र 12)।
सुई बेभल ज्यामितिले सुई टिप विक्षेपनको मात्रालाई असर गरेको देखाइएको छ।ल्यान्सेटले कम औसत विक्षेपण (चित्र 12) संग अक्षीय सममित बेभलको तुलनामा उच्चतम विक्षेपन र उच्चतम DPR प्राप्त गर्यो।सबैभन्दा लामो बेभलको साथ 4 मिमी अक्षसिमेट्रिक बेभल (AX1) ले अन्य अक्षसिमेट्रिक सुई (AX2–3) (\(p <0.017\), तालिका 2) को तुलनामा हावामा सांख्यिकीय रूपमा महत्त्वपूर्ण अधिकतम विक्षेपन हासिल गर्यो, तर त्यहाँ कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता थिएन। ।सुई पानीमा राख्दा अवलोकन गरिन्छ।यसरी, टिपमा शिखर विक्षेपनको सन्दर्भमा लामो बेभल लम्बाइ हुनुको कुनै स्पष्ट फाइदा छैन।यसलाई ध्यानमा राखेर, यो अध्ययनमा अध्ययन गरिएको बेभल ज्यामितिले बेभलको लम्बाइभन्दा विक्षेपनमा बढी प्रभाव पारेको देखिन्छ।यो झुकाउने कठोरताको कारण हुन सक्छ, उदाहरणका लागि झुकिएको सामग्रीको समग्र मोटाई र सुईको डिजाइनमा निर्भर गर्दछ।
प्रयोगात्मक अध्ययनहरूमा, प्रतिबिम्बित फ्लेक्सरल तरंगको परिमाण टिपको सीमा अवस्थाबाट प्रभावित हुन्छ।जब सुईको टिपलाई पानी र जिलेटिनमा घुसाइन्छ, \(\text {PTE}_{2}\) \(\लगभग\) ९५%, र \(\text {PTE}_{ 2}\) \(\text {PTE}_{2}\) हुन्छ \ (\text {PTE}_{ 2}\) मानहरू ७३% र ७७% (\text {PTE}_{1}\) र \(\text {PTE}_{3}\), क्रमशः (चित्र 11)।यसले सङ्केत गर्छ कि ध्वनिक ऊर्जाको अधिकतम स्थानान्तरण कास्टिङ माध्यममा हुन्छ, अर्थात् पानी वा जिलेटिन, \(f_2\) मा हुन्छ।41-43 kHz फ्रिक्वेन्सी दायरामा सरल उपकरण कन्फिगरेसन प्रयोग गरेर अघिल्लो अध्ययन ३१ मा यस्तै व्यवहार देखियो, जसमा लेखकहरूले इम्बेडिङ माध्यमको मेकानिकल मोडुलसमा भोल्टेज प्रतिबिम्ब गुणांकको निर्भरता देखाउँछन्।प्रवेश गहिराई 32 र ऊतकको मेकानिकल गुणहरूले सुईमा मेकानिकल भार प्रदान गर्दछ र त्यसैले UZEFNAB को अनुनाद व्यवहारलाई प्रभाव पार्ने अपेक्षा गरिन्छ।यसरी, अनुनाद ट्र्याकिङ एल्गोरिदमहरू (जस्तै 17, 18, 33) सुई मार्फत डेलिभर गरिएको ध्वनिक शक्तिलाई अनुकूलन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
झुकाउने तरंगदैर्ध्य (चित्र 7) मा सिमुलेशनले देखाउँछ कि अक्षीय सममित टिप ल्यान्सेट र एसिमेट्रिक बेभल भन्दा संरचनात्मक रूपमा धेरै कठोर (अर्थात, झुकाउनमा बढी कठोर) छ।(1) को आधारमा र ज्ञात वेग-फ्रिक्वेन्सी सम्बन्ध प्रयोग गरेर, हामी सुईको टुप्पोमा झुकाउने कठोरतालाई क्रमशः ल्यान्सेट, असममित र अक्षीय झुकाव प्लेनहरूका लागि 200, 20 र 1500 MPa को रूपमा अनुमान गर्छौं।यो 29.75 kHz (Fig. 7a–c) मा क्रमशः 5.3, 1.7, र 14.2 mm को \(\lambda_y\) सँग मेल खान्छ।USeFNAB को समयमा नैदानिक ​​​​सुरक्षालाई ध्यानमा राख्दै, झुकाव विमानको संरचनात्मक कठोरतामा ज्यामितिको प्रभावलाई मूल्याङ्कन गरिनु पर्छ34।
ट्यूब लम्बाइ (चित्र 9) को सापेक्ष बेभल प्यारामिटरहरूको अध्ययनले देखायो कि इष्टतम प्रसारण दायरा असममित बेभल (1.8 मिमी) को लागि अक्षीय सममित बेभल (1.3 मिमी) को तुलनामा उच्च थियो।थप रूपमा, गतिशीलता क्रमशः 4 देखि 4.5 मिमी र 6 देखि 7 मिमी सम्म एसिमेट्रिक र अक्षसिमेट्रिक झुकावका लागि \(\ लगभग) मा स्थिर छ (चित्र 9a, b)।यस आविष्कारको व्यावहारिक महत्व निर्माण सहिष्णुतामा व्यक्त गरिएको छ, उदाहरणका लागि, इष्टतम TL को कम दायराले ठूलो लम्बाइ शुद्धता आवश्यक हुन सक्छ।एकै समयमा, गतिशीलता पठारले गतिशीलतामा महत्त्वपूर्ण प्रभाव नगरी दिइएको फ्रिक्वेन्सीमा डुब्नको लम्बाइ छनोट गर्नको लागि ठूलो सहिष्णुता प्रदान गर्दछ।
अध्ययनले निम्न सीमाहरू समावेश गर्दछ।किनारा पत्ता लगाउने र उच्च-गति इमेजिङ (चित्र 12) को प्रयोग गरेर सुई विक्षेपनको प्रत्यक्ष मापनको अर्थ हामी हावा र पानी जस्ता अप्टिकल पारदर्शी मिडियामा सीमित छौं।हामी यो पनि औंल्याउन चाहन्छौं कि हामीले सिमुलेटेड स्थानान्तरण गतिशीलता परीक्षण गर्न प्रयोगहरू प्रयोग गरेनौं र यसको विपरीत, तर सुई निर्माणको लागि इष्टतम लम्बाइ निर्धारण गर्न FEM अध्ययनहरू प्रयोग गर्यौं।व्यावहारिक सीमितताहरूको सन्दर्भमा, ल्यान्सेटको लम्बाइ टिप देखि आस्तीन सम्म \(\लगभग) अन्य सुई (AX1-3) भन्दा ०.४ सेन्टिमिटर लामो हुन्छ, अंजीर हेर्नुहोस्।३ ख।यसले सुई डिजाइनको मोडल प्रतिक्रियालाई असर गर्न सक्छ।थप रूपमा, वेभगाइड पिनको अन्त्यमा सोल्डरको आकार र भोल्युम (चित्र 3 हेर्नुहोस्) ले पिन डिजाइनको मेकानिकल प्रतिबाधालाई असर गर्न सक्छ, मेकानिकल प्रतिबाधा र झुकाउने व्यवहारमा त्रुटिहरू प्रस्तुत गर्दछ।
अन्तमा, हामीले प्रयोगात्मक बेभल ज्यामितिले USeFNAB मा विचलनको मात्रालाई असर गर्छ भनेर देखाएको छ।यदि ठूलो विक्षेपनले तन्तुमा सुईको प्रभावमा सकारात्मक प्रभाव पार्छ, जस्तै छेदन पछि काट्ने दक्षता, तब USeFNAB मा परम्परागत ल्यान्सेट सिफारिस गर्न सकिन्छ किनकि यसले संरचनात्मक टिपको पर्याप्त कठोरता कायम राख्दै अधिकतम विक्षेपण प्रदान गर्दछ।।यसबाहेक, भर्खरको अध्ययन35 ले देखाएको छ कि ठूलो टिप विक्षेपनले जैविक प्रभावहरू जस्तै cavitation लाई बढाउन सक्छ, जसले न्यूनतम इनवेसिभ सर्जिकल अनुप्रयोगहरूको विकासलाई सहज बनाउन सक्छ।USeFNAB13 मा बायोप्सीको संख्यामा वृद्धि भएको कुल ध्वनिक शक्ति देखाइएको छ, अध्ययन गरिएको सुई ज्यामितिको विस्तृत क्लिनिकल फाइदाहरूको मूल्याङ्कन गर्न नमूना मात्रा र गुणस्तरको थप मात्रात्मक अध्ययन आवश्यक छ।