Entwicklung der ultraschallpiezoelektrischen Keramikwandlertechnologie

1. Die medizinische Ultraschall -Bildgebungstechnologie ist die vier medizinischen Bildgebungstechnologien der modernen medizinischen Bildgebungstechnologie und wurde in den Kardiologie, Geburtshilfe, Ophthalmologie, Leber, Niere, Gallenblase und Gefäßsystem häufig eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Bildgebungstechnologien hat die Ultraschallbildertechnologie die einzigartigen Vorteile einer guten Echtzeitleistung, keinen Schaden und niedrigen Kosten.Ultraschall kabelgebundene Keramikscheibewird in der praktischen klinischen Praxis weit verbreitet. Die Ultraschall -Bildgebungstechnologie ist eine Technik zur Bildgebungsverarbeitung, indem Ultraschallwellen von Ultraschallwandlern verwendet werden, um in das menschliche Gewebe einzutreten und Echos an verschiedenen Gewebegrenzen des menschlichen Körpers zu reflektieren. Der Ultraschallwandler ist sowohl ein Ultraschallsender als auch ein Echoempfänger. Es ist die kritischste akustische Komponente in medizinischen Ultraschallbildgebungssystemen und eine Garantie für die Erlangung hochwertiger Bilder. Die Geburt verschiedener neuer Bildgebungsfunktionen und -methoden ist auch untrennbar mit der Innovation der Transducer -Technologie verbunden. In diesem Papier werden die Entwicklung und die Aussichten der Ultraschallbilder -Wandlertechnologie erörtert.

2. Piezoelektrischer Verbundwandler

Momentan,piezoelektrische Keramiksind die am häufigsten verwendeten Materialien in Ultraschallbildgebern, die eine hohe elektromechanische Umwandlungseffizienz aufweisen. Gleichzeitig haben elektrische Keramikmaterialien auch eine große akustische Impedanz, die nicht einfach der akustischen Impedanz von menschlichem Weichgewebe und Wasser entspricht. Mechanische Qualität, hohe Faktor, schmale Bandbreite, hohe Sprödigkeit, niedrige Zugfestigkeit, es ist schwierig, große Komponenten mit hoher Frequenz zu formen, und die ultradünne Hochfrequenzumwandlung. Das Gerät ist nicht einfach zu verarbeiten und andere Defekte. In den 1970er Jahren begannen American R. Enewnham und Le.cross und andere, Eier zu behandeln. In der Untersuchung von Verbundwerkstoffen basieren Verbundwerkstoffe auf einer bestimmten Verbindung zwischen piezoelektrischer Keramik und Polymermaterial. Das Volumenverhältnis und die räumliche geometrische Verteilung von Der Raum wird kombiniert. Die am häufigsten untersuchten piezoelektrischen Verbundstoffe sind 1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe, die eine hohe Empfindlichkeit, eine niedrige akustische Impedanz, einen geringen mechanischen Qualitätsfaktor und eine einfache Verarbeitung aufweisen. Zusammengesetzte Ultraschallwandler können Multi-Frequenz-Bildgebung, harmonische Bildgebung und andere nichtlineare Bildgebung erreichen, und ihre Leistung ist erheblich besser als die vonpiezoelektrische Keramikmaterialien. Gegenwärtig wurden einige Breitbandumwandlungen aus piezoelektrischen Verbundwerkstoffen verwendet. Das Energiebereich wird auf die klinische Multifrequenz-Bildgebung und die harmonische Bildgebung angewendet. Aufgrund des Einflusses der Verwendung von Polymermaterialien im Verbundwandler, des wirksamen Bereichs der Piezokeramik, der akustischen Impedanz und des komplizierten Herstellungsprozesses wird jedoch die eindimensionale Multi-Array-Wandlerin immer noch so hergestellt, dass sie Piezoelektrik-Ceramik verwenden.

3.Piezoelektrische Einzelkristallwandlerin

Japans Nomura begann mit der Erforschung von piezoelektrischen Kristallmaterialien. Mitte der neunziger Jahre haben piezoelektrische Kristallmaterialien aufgrund ihrer hervorragenden piezoelektrischen Eigenschaften von Forschern große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Derzeit folgen piezoelektrische Kristallwandler von Verbundwandlern. Der piezoelektrische Koeffizient und der elektromechanische Kopplungskoeffizient sind viel höher als die häufig verwendeten PZT -piezoelektrischen Keramikmaterialien. Das mit piezoelektrischen Kristallmaterial entworfene Wandlerarray hat eine viel höhere Empfindlichkeit und Bandbreite alspiezoelektrische Keramikwandler. 1999 entwickelte die Toshiba Corporation of Japan einen 3,5 -MHz -PZNTGL/9 -Ultraschallwandler, der eine hohe Auflösung und starke durchdringende Kraft erreichte und in der klinischen Praxis eingesetzt wurde. Im Jahr 2003 entwickelte die University of Southern California in den Vereinigten Staaten einen piezoelektrischen Einzelkristallwandler mit einer Hochfrequenz aus Sulfonatmaterial (Linbo3), das eine gute Penetrationstiefe und ein Bild-Signal-Rausch-Verhältnis erhielt. Da jedoch der Einkristallwachstumsprozess viel komplizierter ist als der Keramikvorbereitungsprozess, können piezoelektrische monokristalline Filme bei einer piezoelektrischen Keramik derzeit nicht erzeugt werden, und in den klinischen Anwendungen wird nur eine kleine Anzahl von piezoelektrischen Einzelkristallwandern verwendet.

4. Breitbandwandler

Frühe Markierungen an der Ultraschallsonde wie 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz und andere Betriebsfrequenzen beziehen sich im Allgemeinen auf die Herzfrequenz, die eine Bandbreite von etwa 1 MHz aufweist ist immer noch groß. Dies hat einen großen Verlust des Hochfrequenzsignals für das Tiefgewebe-Echo, was Mitte der 1980er Jahre die Schärfe und Empfindlichkeit des Ultraschallbildgrades beeinflusst, basierend auf der Abschwächung des Ultraschalls in biologischen Geweben und ihrer Ultraschallkarten. Der Einfluss des Bildes Ist die Entwicklung eines Breitband -Wandlers, wie die Zentralfrequenz von 3,5 MHz effektiver Bandbreite, etwa 3 MHz -Wandler erreichen, der Hochfrequenz verwendetpiezoelektrischer KlopfsensorUm die Auflösung beim Erkennen von oberflächlichem Gewebe zu verbessern, und die Niederfrequenz bildet ein Echo-Signal mit weniger Abschwächung, was zu einer schärferen Bildanzeige der Tiefgewebstruktur führt. In den 1990er Jahren wurden in der Klinik die Breitbandtransducer und ultra-weite Bandtransducer verwendet Diagnostik.Wenn der gleiche Wandler umgewandelt werden kann, um Ultraschallwellen mit einer Mittelfrequenz von 2,5, 3,5 und 6 MHz zu erzeugen, kann die Bandbreite der Band mehr als 5 MHz erreichen. Ultra-weite Band-Wandler konnten Ultraschall von 1,8 bis 12 MHz erzeugen. Aktuelle Die im Bett weit verbreitete harmonische Bildgebungstechnologie wird auch auf der Grundlage von Breitbandwandlern entwickelt. Wie Technologie. Da der Breitband -Wandler in der Lage ist, mehrere Harmonische zu erhalten, die durch Schallwellen im Gewebe erzeugt werden, enthält sein Paket eine große Menge menschlicher Körperinformationen, die die axiale Auflösung des Bildes verbessern und den Geist des Ultraschallbildgebungssystems verbessern können.