Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीमध्ये मर्यादित CSS सपोर्ट आहे.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही साइटला शैली आणि JavaScript शिवाय रेंडर करू.
पारंपारिक फाइन नीडल एस्पिरेशन (FNAB) च्या तुलनेत अल्ट्रासाऊंडच्या वापरामुळे अल्ट्रासाऊंड-असिस्टेड फाइन नीडल ऍस्पिरेशन (USeFNAB) मध्ये ऊतींचे उत्पन्न वाढते हे अलीकडेच सिद्ध झाले आहे.आजपर्यंत, बेव्हल भूमिती आणि टिप हालचाली यांच्यातील संबंधांचा सखोल अभ्यास केला गेला नाही.या अभ्यासात, आम्ही वेगवेगळ्या बेव्हल लांबीसह विविध सुई बेव्हल भूमितींसाठी सुई अनुनाद आणि विक्षेपन मोठेपणाचे गुणधर्म तपासले.पारंपारिक 3.9 मिमी बेव्हल्ड लॅन्सेट वापरून, हवा आणि पाण्यात टिप डिफ्लेक्शन पॉवर फॅक्टर (DPR) अनुक्रमे 220 आणि 105 µm/W होते.हे अक्षसिमेट्रिक 4mm बेव्हल्ड टीपपेक्षा जास्त आहे, जे हवा आणि पाण्यात अनुक्रमे 180 आणि 80 µm/W DPR प्रदान करते.हा अभ्यास बेव्हल भूमितीच्या बेव्हल भूमितीच्या बेंडिंग कडकपणामधील संबंधांचे महत्त्व अधोरेखित करतो, विविध साधनांच्या संदर्भात, आणि म्हणूनच सुई बेव्हल भूमिती बदलून पोस्ट-पीयरिंग कटिंग क्रिया नियंत्रित करण्याच्या पद्धतींमध्ये अंतर्दृष्टी प्रदान करू शकतो, जे महत्त्वाचे आहे.USeFNAB अनुप्रयोगासाठी गंभीर आहे.
फाइन-नीडल एस्पिरेशन बायोप्सी (एफएनए) ही सुई वापरून संशयित पॅथॉलॉजी 1,2,3 साठी ऊतींचे नमुने मिळविण्याची एक पद्धत आहे.पारंपारिक लॅन्सेट4 आणि मेंघिनी5 टिप्सपेक्षा फ्रॅन्सीन टीप उच्च निदान कार्यप्रदर्शन प्रदान करते असे दिसून आले आहे.हिस्टोपॅथॉलॉजिकलदृष्ट्या पुरेसे नमुने मिळण्याची शक्यता वाढवण्यासाठी अक्षीय सममितीय (म्हणजे परिघीय) उतार देखील सुचवले आहेत.
बायोप्सी दरम्यान, संशयास्पद जखमांपर्यंत प्रवेश मिळविण्यासाठी त्वचेच्या आणि ऊतींच्या थरांमधून सुई जाते.अलीकडील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की अल्ट्रासाऊंड मऊ ऊतक7,8,9,10 मध्ये प्रवेश करण्यासाठी आवश्यक प्रवेश शक्ती कमी करू शकते.नीडल बेव्हल भूमिती सुईच्या परस्परसंवाद शक्तींवर परिणाम करत असल्याचे दर्शविले गेले आहे, उदाहरणार्थ, लांब बेव्हल्समध्ये कमी ऊतींचे प्रवेश बल आहे असे दर्शविले गेले आहे.सुई टिश्यूच्या पृष्ठभागावर घुसल्यानंतर, म्हणजे पंक्चर झाल्यानंतर, सुईची कटिंग फोर्स ऊतीशी सुईच्या परस्परसंवाद शक्तीच्या 75% असू शकते.हे दर्शविले गेले आहे की पोस्ट-पंक्चर टप्प्यात, अल्ट्रासाऊंड (अल्ट्रासाऊंड) निदानात्मक सॉफ्ट टिश्यू बायोप्सीची कार्यक्षमता वाढवते.हार्ड टिश्यूचे नमुने घेण्यासाठी इतर अल्ट्रासाऊंड-वर्धित हाडांची बायोप्सी तंत्रे विकसित केली गेली आहेत, परंतु बायोप्सी उत्पन्नात सुधारणा करणारे कोणतेही परिणाम नोंदवले गेले नाहीत.असंख्य अभ्यासांनी देखील पुष्टी केली आहे की जेव्हा प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) ताण 16,17,18 च्या अधीन होते तेव्हा यांत्रिक विस्थापन वाढते.सुई-उती परस्परसंवादामध्ये अक्षीय (रेखांशाचा) स्थिर शक्तींवर बरेच अभ्यास आहेत 19,20, अल्ट्रासोनिक FNAB (USeFNAB) अंतर्गत सुई बेव्हलच्या टेम्पोरल डायनॅमिक्स आणि भूमितीवर मर्यादित अभ्यास आहेत.
या अभ्यासाचे उद्दिष्ट अल्ट्रासोनिक बेंडिंगद्वारे चालविलेल्या सुईमधील सुईच्या टोकाच्या हालचालीवर वेगवेगळ्या बेव्हल भूमितींच्या प्रभावाची तपासणी करणे हे होते.विशेषतः, आम्ही पारंपारिक सुई बेव्हल्स (म्हणजे, निवडक आकांक्षा किंवा सॉफ्ट टिश्यू अधिग्रहण यासारख्या विविध उद्देशांसाठी USeFNAB सुया) पंचर केल्यानंतर सुईच्या टोकाच्या विक्षेपणावर इंजेक्शन माध्यमाच्या प्रभावाची तपासणी केली.
या अभ्यासात विविध बेव्हल भूमितींचा समावेश करण्यात आला होता.(a) लॅन्सेट स्पेसिफिकेशन ISO 7864:201636 चे पालन करते जेथे \(\alpha\) प्राथमिक बेव्हल आहे, \(\theta\) हा दुय्यम बेव्हलचा रोटेशन कोन आहे आणि \(\phi\) हा दुय्यम बेव्हल आहे कोन, फिरत असताना, अंशांमध्ये (\(^\circ\)).(b) रेखीय असममित सिंगल स्टेप चेम्फर्स (DIN 13097:201937 मध्ये "मानक" म्हटले जाते) आणि (c) रेखीय अक्षसिमेट्रिक (परिघ) सिंगल स्टेप चेम्फर.
आमचा दृष्टीकोन पारंपारिक लॅन्सेट, अक्षसिमेट्रिक आणि असममित सिंगल-स्टेज बेव्हल भूमितीसाठी बेव्हलच्या बाजूने बेंडिंग तरंगलांबीमधील बदल मॉडेलिंगद्वारे सुरू होतो.आम्ही नंतर हस्तांतरणाच्या यांत्रिक तरलतेवर पाईप उतार आणि लांबीचा प्रभाव तपासण्यासाठी पॅरामेट्रिक अभ्यासाची गणना केली.प्रोटोटाइप सुई बनवण्यासाठी इष्टतम लांबी निश्चित करण्यासाठी हे आवश्यक आहे.सिम्युलेशनच्या आधारे, सुईचे प्रोटोटाइप तयार केले गेले आणि त्यांचे अनुनाद वर्तन प्रायोगिकरित्या व्होल्टेज परावर्तन गुणांक मोजून आणि हवा, पाणी आणि 10% (w/v) बॅलिस्टिक जिलेटिनमधील पॉवर ट्रान्सफर कार्यक्षमतेची गणना करून वैशिष्ट्यीकृत केले गेले, ज्यावरून ऑपरेटिंग वारंवारता निर्धारित केली गेली. .शेवटी, हाय-स्पीड इमेजिंगचा वापर हवा आणि पाण्यात सुईच्या टोकावरील बेंडिंग वेव्हचे विक्षेपण थेट मोजण्यासाठी तसेच प्रत्येक तिरकस कोनात वितरित केलेल्या विद्युत शक्तीचा अंदाज घेण्यासाठी आणि विक्षेपण शक्ती गुणोत्तराची भूमिती ( डीपीआर) इंजेक्ट केलेल्या माध्यमाला..
आकृती 2a मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, ISO च्या अनुषंगाने ट्यूब लांबी (TL) आणि बेव्हल अँगल (BL) सह सुई ट्यूब परिभाषित करण्यासाठी 21 गेज ट्यूब (0.80 मिमी OD, 0.49 मिमी आयडी, ट्यूब भिंतीची जाडी 0.155 मिमी, मानक भिंत) वापरा. 9626:201621) 316 स्टेनलेस स्टीलमध्ये (यंग्स मोड्यूलस 205 \(\text {GN/m}^{2}\), घनता 8070 kg/m\(^{3}\) आणि पॉसन्सचे प्रमाण 0.275 ).
सुई आणि सीमा परिस्थितीसाठी बेंडिंग तरंगलांबी आणि मर्यादित घटक मॉडेल (एफईएम) च्या ट्यूनिंगचे निर्धारण.(a) बेव्हल लांबी (BL) आणि पाईप लांबी (TL) चे निर्धारण.(b) त्रिमितीय (3D) मर्यादित घटक मॉडेल (FEM) हार्मोनिक पॉइंट फोर्स \(\tilde{F}_y\vec {j}\) वापरून सुई समीपपणे चालविण्यासाठी, बिंदू विचलित करण्यासाठी आणि वेग मोजण्यासाठी टिप (\ ( \tilde {u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) यांत्रिक तरलतेच्या हस्तांतरणाची गणना करण्यासाठी.\(\lambda _y\) ची व्याख्या उभ्या बलाशी संबंधित बेंडिंग तरंगलांबी म्हणून केली जाते \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(c) गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्राची व्याख्या, क्रॉस-सेक्शनल एरिया A, आणि जडत्वाचे क्षण \(I_{xx}\) आणि \(I_{yy}\) अनुक्रमे x आणि y अक्षांभोवती.
अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.2b,c, क्रॉस-सेक्शनल एरिया असलेल्या अनंत (अनंत) बीमसाठी आणि बीमच्या क्रॉस-सेक्शनल आकारापेक्षा जास्त तरंगलांबीवर, वाकलेला (किंवा वाकलेला) फेज वेग \( c_{EI }\) 22 ने निर्धारित केला जातो. :
जेथे E हे यंगचे मापांक आहे (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) उत्तेजित कोनीय वारंवारता (rad/s), जेथे \( f_0 \ ) ही रेखीय वारंवारता आहे (1/s किंवा Hz), I हा व्याजाच्या अक्षाभोवतीच्या क्षेत्राच्या जडत्वाचा क्षण आहे\((\text {m}^{4})\), \(m'=\ rho _0 A\ ) हे एकक लांबीवरील वस्तुमान आहे (kg/m), जेथे \(\rho _0\) घनता\((\text {kg/m}^{3})\) आणि A क्रॉस आहे बीम क्षेत्राचा विभाग (xy समतल) (\(\ मजकूर {m}^{2}\)).आमच्या उदाहरणात लागू केलेले बल हे उभ्या y-अक्षाच्या समांतर असल्याने, म्हणजे \(\tilde{F}_y\vec {j}\), आम्हाला फक्त क्षैतिज x-अक्षाच्या भोवतालच्या जडत्वाच्या प्रादेशिक क्षणात रस आहे, म्हणजे \(I_{xx}\), त्यामुळे:
मर्यादित घटक मॉडेल (FEM) साठी, शुद्ध हार्मोनिक विस्थापन (m) गृहीत धरले जाते, म्हणून प्रवेग (\(\text {m/s}^{2}\)) \(\partial ^2 \vec) म्हणून व्यक्त केला जातो { u}/ \ आंशिक t^2 = -\omega ^2\vec {u}\) \(\vec {u}(x, y, z, t): = u_x\vec {i} + u_y\ vec {j } + u_z\vec {k}\) एक त्रिमितीय विस्थापन वेक्टर आहे जो अवकाशीय निर्देशांकांमध्ये दिलेला आहे.नंतरच्या ऐवजी, COMSOL मल्टीफिजिक्स सॉफ्टवेअर पॅकेज (आवृत्त्या 5.4-5.5, COMSOL Inc., मॅसॅच्युसेट्स, USA) मध्ये त्याच्या अंमलबजावणीच्या अनुषंगाने, संवेग संतुलन कायद्याचे मर्यादित विरूपण Lagrangian स्वरूप खालीलप्रमाणे दिले आहे:
जेथे \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) हा टेन्सर डायव्हर्जन ऑपरेटर आहे, \({\underline{\sigma}}\) दुसरा Piola-Kirchhoff स्ट्रेस टेन्सर आहे (दुसरा क्रम, \(\ text { N/ m}^{2}\)) आणि \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec {k} \) प्रत्येक विकृत व्हॉल्यूमसाठी बॉडी फोर्स वेक्टर (\(\text {N/m}^{3}\)) आहे आणि \(e^{j\phi }\) फेज अँगल व्हेक्टर\(\ phi) आहे \ ) ( आनंदी ).आमच्या बाबतीत, शरीराचा आवाज बल शून्य आहे, आमचे मॉडेल भौमितिक रेखीयता आणि एक लहान पूर्णपणे लवचिक विकृती गृहीत धरते, म्हणजे, जेथे \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) आणि \({\underline {\varepsilon}}\) अनुक्रमे लवचिक ताण आणि एकूण ताण (द्वितीय क्रम, आकारहीन) आहेत.हूकचा घटक समस्थानिक लवचिकता टेन्सर \(\underline{\underline{C}}\) ची गणना यंग्स मोड्यूलस E (\(\text {N/m}^{2}\)) वापरून केली जाते आणि पॉसन्सचे गुणोत्तर v निर्धारित केले जाते, म्हणजे \(\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (चौथा क्रम).त्यामुळे ताणाची गणना \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\) होईल.
गणना 8 µm च्या घटक आकार \(\le\) सह 10-नोड टेट्राहेड्रल घटक वापरते.सुई व्हॅक्यूममध्ये तयार केली जाते आणि हस्तांतरित यांत्रिक गतिशीलतेचे मूल्य (ms-1 N-1) असे परिभाषित केले जाते \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { जे} {F}_y\ vec {j }\) आकृती 2b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, ट्यूबच्या समीपच्या टोकावर स्थित एक जटिल प्रेरक शक्ती आहे.संदर्भ म्हणून कमाल मूल्य वापरून डेसिबल (dB) मध्ये यांत्रिक प्रवाहीपणाचे भाषांतर करा, म्हणजे \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}|) \ ) .सर्व FEM अभ्यास 29.75 kHz च्या वारंवारतेवर केले गेले.
सुईच्या डिझाइनमध्ये (चित्र 3) पारंपारिक 21-गेज हायपोडर्मिक सुई (मांजर क्रमांक 4665643, स्टेरिकन\(^\circledR\), बाह्य व्यास 0.8 मिमी, लांबी 120 मिमी, AISI 304 स्टेनलेस क्रोमियम-- स्टील , B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany) प्रॉक्सिमल टोकाला पॉलीप्रॉपिलीनपासून बनविलेले प्लास्टिक ल्युअर लॉक स्लीव्हसह सुसज्ज आणि शेवटी योग्यरित्या सुधारित केले आहे.चित्र 3b मध्ये दाखवल्याप्रमाणे सुईची नळी वेव्हगाइडला सोल्डर केली जाते.वेव्हगाइड्स स्टेनलेस स्टीलच्या 3D प्रिंटरवर (EOS M 290 3D प्रिंटरवर EOS 316L स्टेनलेस स्टील, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finland) वर मुद्रित केले गेले आणि नंतर M4 बोल्ट वापरून लँगेविन सेन्सरला जोडले गेले.लॅन्गेविन सेन्सरमध्ये 8 पीझोइलेक्ट्रिक रिंग घटक असतात ज्यांच्या दोन्ही टोकांना दोन वस्तुमान असतात.
चार प्रकारच्या टिप्स (फोटो), एक व्यावसायिकरित्या उपलब्ध लॅन्सेट (L) आणि तीन उत्पादित अक्षसिमेट्रिक सिंगल-स्टेज बेव्हल्स (AX1-3) अनुक्रमे 4, 1.2 आणि 0.5 मिमीच्या बेव्हल लांबी (BL) द्वारे वैशिष्ट्यीकृत होते.(a) तयार सुईच्या टोकाचा क्लोज-अप.(b) 3D मुद्रित वेव्हगाइडला सोल्डर केलेल्या चार पिनचे शीर्ष दृश्य आणि नंतर M4 बोल्टसह लॅन्गेव्हिन सेन्सरशी जोडलेले आहे.
4.0, 1.2 आणि 0.5 मिमीच्या बेव्हल लांबी (BL, अंजीर 2a मध्ये परिभाषित केल्यानुसार) \(\ अंदाजे) 2 \(^ \(^\) च्या तीन अक्षीय सममितीय बेव्हल टिप्स (चित्र 3) तयार केल्या गेल्या (TAs मशीन टूल्स Oy). circ\), 7\(^\circ\) आणि 18\(^\circ\) अनुक्रमे.वेव्हगाइड आणि सुईचे वस्तुमान अनुक्रमे बेव्हल्स L आणि AX1-3 साठी 3.4 ± 0.017 g (म्हणजे ± sd, n = 4) आहे (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, Germany) .आकृती 3b मधील L आणि AX1-3 बेव्हल्ससाठी, सुईच्या टोकापासून प्लास्टिकच्या स्लीव्हच्या टोकापर्यंत एकूण लांबी अनुक्रमे 13.7, 13.3, 13.3 आणि 13.3 सेमी होती.
सर्व सुई कॉन्फिगरेशनसाठी, सुईच्या टोकापासून वेव्हगाइडच्या टोकापर्यंत (म्हणजे वेल्ड क्षेत्रापर्यंत) लांबी 4.3 सेमी होती, आणि सुईची नळी वरच्या दिशेने (म्हणजे Y अक्षाच्या समांतर) कट सह ओरिएंटेड होती. , आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.c (Fig. 2).
MATLAB मधील कस्टम स्क्रिप्ट (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, USA) संगणकावर चालत आहे (अक्षांश 7490, Dell Inc., Texas, USA) 7 सेकंदांसाठी 25 ते 35 kHz पर्यंत रेखीय साइनसॉइडल स्वीप तयार करण्यासाठी वापरली गेली. डिजीटल-टू-एनालॉग (DA) कनवर्टर पास करणे (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Washington, USA) analog सिग्नलमध्ये रूपांतरित होते.एनालॉग सिग्नल \(V_0\) (0.5 Vp-p) नंतर समर्पित रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF) ॲम्प्लिफायर (मारियाची ओय, तुर्कू, फिनलंड) ने वाढवले गेले.RF ॲम्प्लिफायरमधून 50 ohms च्या आउटपुट प्रतिबाधासह फॉलिंग ॲम्प्लीफाइड व्होल्टेज \({V_I}\) 50 ohms च्या इनपुट प्रतिबाधासह सुई स्ट्रक्चरमध्ये तयार केलेल्या ट्रान्सफॉर्मरला दिले जाते.लॅन्गेविन ट्रान्सड्यूसर (पुढील आणि मागील हेवी-ड्युटी मल्टीलेयर पायझोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसर) यांत्रिक लहरी निर्माण करण्यासाठी वापरले जातात.कस्टम RF ॲम्प्लीफायर ड्युअल-चॅनल स्टँडिंग वेव्ह पॉवर फॅक्टर (SWR) मीटरने सुसज्ज आहे जो घटनेची नोंद करतो \({V_I}\) आणि ॲनालॉग-टू-डिजिटल (AD) मोडमध्ये ॲम्प्लीफाइड व्होल्टेज\(V_R\) प्रतिबिंबित करतो.300 kHz कनव्हर्टरच्या सॅम्पलिंग रेटसह (ऍनालॉग डिस्कव्हरी 2).उत्तेजित सिग्नल ट्रान्झिएंट्ससह ॲम्प्लीफायर इनपुटला ओव्हरलोडिंग टाळण्यासाठी सुरुवातीला आणि शेवटी ॲम्प्लीट्यूड मोड्यूलेटेड आहे.
MATLAB मध्ये लागू केलेल्या सानुकूल स्क्रिप्टचा वापर करून, फ्रिक्वेन्सी रिस्पॉन्स फंक्शन (FRF), म्हणजे \(\tilde{H}(f)\), दोन-चॅनल साइनसॉइडल स्वीप मापन पद्धती (चित्र 4) वापरून ऑफलाइन अंदाजित केले गेले, जे गृहीत धरते वेळेत रेखीयता.अपरिवर्तनीय प्रणाली.याव्यतिरिक्त, सिग्नलमधून कोणतीही अवांछित फ्रिक्वेन्सी काढून टाकण्यासाठी 20 ते 40 kHz बँड पास फिल्टर लागू केला जातो.ट्रान्समिशन लाइन्सच्या सिद्धांताचा संदर्भ देताना, या प्रकरणात \(\tilde{H}(f)\) व्होल्टेज रिफ्लेक्शन गुणांकाच्या समतुल्य आहे, म्हणजे \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I}\ ) \) घटते \({V_R}^ 2 /{V_I}^2\ ) समान \(|\rho _{V}|^2\).ज्या प्रकरणांमध्ये निरपेक्ष विद्युत शक्ती मूल्ये आवश्यक आहेत, घटना शक्ती \(P_I\) आणि परावर्तित शक्ती \(P_R\) शक्ती (W) ची गणना संबंधित व्होल्टेजचे rms मूल्य (rms) घेऊन केली जाते, उदाहरणार्थ.साइनसॉइडल उत्तेजना असलेल्या ट्रान्समिशन लाइनसाठी \( P = {V}^2/(2Z_0)\)26, जिथे \(Z_0\) 50 \(\Omega\) च्या बरोबरीचे आहे.लोडला पुरवलेली विद्युत उर्जा \(P_T\) (म्हणजे, घातलेले माध्यम) ची गणना \(|P_I – P_R |\) (W RMS), तसेच पॉवर ट्रान्सफर कार्यक्षमता (PTE) आणि टक्केवारी ( %) आकार कसा दिला जातो हे निर्धारित केले जाऊ शकते, म्हणून 27:
एसिक्युलर मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) (kHz) आणि त्यांच्याशी संबंधित उर्जा हस्तांतरण घटक \(\text {PTE}_{1{-}3} \) नंतर FRF वापरून अंदाज लावला जातो.FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) अंदाजे थेट \(\text {PTE}_{1{-}3}\), तक्ता 1 वरून एकतर्फी वर्णित मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) वर रेखीय स्पेक्ट्रम प्राप्त होतो.
सुई संरचनांच्या वारंवारता प्रतिसाद (एएफसी) चे मोजमाप.फ्रिक्वेन्सी रिस्पॉन्स फंक्शन \(\tilde{H}(f)\) आणि त्याचा आवेग प्रतिसाद H(t) मिळविण्यासाठी साइनसॉइडल टू-चॅनल स्वीप मापन25,38 वापरले जाते.\({\mathcal {F}}\) आणि \({\mathcal {F}}^{-1}\) अनुक्रमे डिजीटल ट्रंकेशनचे फूरियर ट्रान्सफॉर्म आणि त्याचे व्युत्क्रम दर्शवतात.\(\tilde{G}(f)\) म्हणजे वारंवारता डोमेनमधील दोन सिग्नलचे उत्पादन, उदा. \(\tilde{G}_{XrX}\) म्हणजे व्यस्त स्कॅन उत्पादन\(\tilde{ X} r (f)\ ) आणि ड्रॉप व्होल्टेज \(\tilde{X}(f)\) अनुक्रमे.
आकृती 5 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, हाय-स्पीड कॅमेरा (फँटम V1612, व्हिजन रिसर्च इंक., एनजे, यूएसए) मॅक्रो लेन्सने सुसज्ज आहे (MP-E 65mm, \(f\)/2.8, 1-5\).(\times\), Canon Inc., Tokyo, Japan), 27.5-30 kHz च्या फ्रिक्वेन्सीवर बेंडिंग एक्सिटेशन (एकल-फ्रिक्वेंसी, सतत साइनसॉइड) दरम्यान टिप डिफ्लेक्शन रेकॉर्ड करण्यासाठी.सावलीचा नकाशा तयार करण्यासाठी, उच्च तीव्रतेचा पांढरा LED (भाग क्रमांक: 4052899910881, पांढरा LED, 3000 K, 4150 lm, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, Germany) चा थंड घटक सुईच्या टोकाच्या मागे ठेवला होता.
प्रायोगिक सेटअपचे समोरचे दृश्य.खोली माध्यमाच्या पृष्ठभागावरून मोजली जाते.सुईची रचना मोटार चालवलेल्या ट्रान्सफर टेबलवर क्लॅम्प केली जाते आणि माउंट केली जाते.तिरकस कोन विचलन मोजण्यासाठी हाय मॅग्निफिकेशन लेन्स (5\(\x\)) असलेला हाय स्पीड कॅमेरा वापरा.सर्व परिमाणे मिलिमीटरमध्ये आहेत.
प्रत्येक प्रकारच्या सुई बेव्हलसाठी, आम्ही 128 \(\x\) 128 पिक्सेल मापनाच्या हाय-स्पीड कॅमेऱ्याच्या 300 फ्रेम्स रेकॉर्ड केल्या आहेत, प्रत्येकाचे स्पेसियल रिझोल्यूशन 1/180 मिमी (\(\ अंदाजे) 5 µm) आहे. टेम्पोरल रिझोल्यूशन 310,000 फ्रेम प्रति सेकंद.आकृती 6 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, प्रत्येक फ्रेम (1) क्रॉप केलेली आहे (2) अशा प्रकारे सुईची टीप फ्रेमच्या शेवटच्या ओळीत (तळाशी) आहे आणि प्रतिमेचा हिस्टोग्राम (3) मोजला जातो, त्यामुळे कॅनी 1 आणि 2 चे थ्रेशोल्ड निर्धारित केले जाऊ शकतात.नंतर सोबेल ऑपरेटर 3 \(\times\) 3 सह कॅनी एज डिटेक्शन 28(4) लागू करा आणि पोकळी निर्माण न करता नॉन-हायपोटेन्युज पिक्सेल (लेबल केलेले \(\mathbf {\times }\)) साठी पोझिशन्सची गणना करा 300 वेळा चरण.टिप डिफ्लेक्शनची श्रेणी निर्धारित करण्यासाठी, व्युत्पन्न (मध्यवर्ती फरक अल्गोरिदम वापरून) (6) गणना करा आणि विक्षेपणाची स्थानिक टोकाची (म्हणजे शिखर) असलेली फ्रेम (7) निश्चित करा.पोकळी-मुक्त किनार्याच्या दृश्य तपासणीनंतर, फ्रेमची एक जोडी (किंवा अर्ध्या वेळेच्या मध्यांतरासह दोन फ्रेम) निवडली गेली (7) आणि टीपचे विक्षेपण मोजले गेले (\(\mathbf {\times }) म्हणून दर्शविले गेले. \)).OpenCV Canny edge detection algorithm (v4.5.1, ओपन सोर्स कॉम्प्युटर व्हिजन लायब्ररी, opencv.org) वापरून वरील Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) मध्ये लागू केले आहे.शेवटी, डिफ्लेक्शन पॉवर फॅक्टर (DPR, µm/W) ची गणना पीक-टू-पीक विक्षेपण आणि प्रसारित विद्युत शक्ती \(P_T\) (Wrms) च्या गुणोत्तराप्रमाणे केली जाते.
क्रॉपिंग (1-2), कॅनी एज डिटेक्शन (3-4), कॅल्क्युलेशनसह 7-स्टेप अल्गोरिदम (1-7) वापरून, उंचावरून घेतलेल्या फ्रेम्सच्या मालिकेचा वापर करून टिप डिफ्लेक्शन एजची पिक्सेल स्थिती मोजा. स्पीड कॅमेरा 310 kHz (5) आणि त्याचा वेळ व्युत्पन्न (6), आणि शेवटी, टिप डिफ्लेक्शनची श्रेणी दृष्यदृष्ट्या तपासलेल्या फ्रेमच्या जोड्यांवर मोजली जाते (7).
हवेत मोजलेले (22.4-22.9°C), विआयनीकृत पाणी (20.8-21.5°C) आणि 10% (w/v) जलीय बॅलिस्टिक जिलेटिन (19.7-23.0°C , \(\text {हनीवेल}^{ \ text { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) प्रकार I बॅलिस्टिक विश्लेषणासाठी बोवाइन आणि पोर्क बोन जिलेटिन, हनीवेल इंटरनॅशनल, नॉर्थ कॅरोलिना, यूएसए).तापमान K-प्रकार थर्मोकूपल ॲम्प्लिफायर (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) आणि K-प्रकार थर्मोकूपल (फ्लुक 80PK-1 बीड प्रोब नंबर 3648 टाइप-के, फ्लुक कॉर्पोरेशन, वॉशिंग्टन, यूएसए) ने मोजले गेले.5 µm प्रति पायरी रिझोल्यूशनसह मीडिया पृष्ठभाग (Z-अक्षाचे मूळ म्हणून सेट) पासून खोली मोजण्यासाठी उभ्या मोटर चालित Z-अक्ष स्टेज (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, Lithuania) वापरा.
नमुना आकार लहान असल्याने (n = 5) आणि सामान्यता गृहीत धरता येत नाही, दोन-नमुना टू-टेलेड विल्कॉक्सन रँक सम चाचणी (R, v4.0.3, R Foundation for Statistical Computing, r-project.org) वापरली गेली. विविध बेव्हल्ससाठी वेरिएन्स सुई टीपच्या रकमेची तुलना करण्यासाठी.प्रत्येक उतारासाठी तीन तुलना केल्या गेल्या, त्यामुळे 0.017 च्या समायोजित महत्त्वाच्या पातळीसह आणि 5% च्या त्रुटी दरासह बोनफेरोनी सुधारणा लागू करण्यात आली.
खाली चित्र 7 चा संदर्भ दिला आहे.29.75 kHz वर, 21-गेज सुईची वक्र अर्धी तरंगलांबी (\(\lambda _y/2\)) \(\ अंदाजे) 8 मिमी आहे.वाकलेली तरंगलांबी उताराजवळ येताच कमी होते.टीप \(\lambda _y/2\) वर साधारण लॅन्सेट (a), असममित (b) आणि अक्षीय सममितीय (c) साठी अनुक्रमे 3, 1 आणि 7 मिमीच्या पायऱ्या असलेले बेव्हल्स आहेत.अशाप्रकारे, याचा अर्थ असा आहे की लॅन्सेट \(\सुमारे\) 5 मिमीने भिन्न असेल (लॅन्सेटचे दोन विमान 29.30 बिंदू बनवतात या वस्तुस्थितीमुळे), असममित उतार 7 मिमी आणि सममितीय उतार बदलेल. 1 मिमी ने.अक्षीय सममितीय उतार (गुरुत्वाकर्षणाचे केंद्र समान राहते, त्यामुळे केवळ भिंतीची जाडी प्रत्यक्षात उताराच्या बाजूने बदलते).
29.75 kHz वर FEM अभ्यासाचा वापर आणि समीकरण.(1) लॅन्सेट (a), असममित (b) आणि अक्षसिमेट्रिक (c) तिरकस भूमिती (Fig. 1a,b,c प्रमाणे) साठी बेंडिंग हाफ-वेव्ह चेंज (\(\lambda _y/2\)) गणना करा.).लॅन्सेट, असममित आणि अक्षीय उतारांसाठी सरासरी \(\lambda_y/2\) अनुक्रमे 5.65, 5.17 आणि 7.52 मिमी आहे.लक्षात घ्या की असममित आणि अक्षीय सममितीय बेव्हल्ससाठी टीपची जाडी \(\ अंदाजे) 50 µm पर्यंत मर्यादित आहे.
पीक मोबिलिटी \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) हे इष्टतम ट्यूब लांबी (TL) आणि झुकाव लांबी (BL) (चित्र 8, 9) यांचे संयोजन आहे.पारंपारिक लॅन्सेटसाठी, त्याचा आकार निश्चित असल्याने, इष्टतम TL \(\अंदाजे\) 29.1 मिमी (चित्र 8) आहे.असममित आणि अक्षीय सममितीय उतारांसाठी (अनुक्रमे 9a, b), FEM अभ्यासामध्ये BL 1 ते 7 मिमी पर्यंत समाविष्ट होते, म्हणून इष्टतम TL श्रेणी 26.9 ते 28.7 मिमी (श्रेणी 1.8 मिमी) आणि 27.9 ते 29.2 मिमी (श्रेणी) पर्यंत होती. 1.3 मिमी).) ), अनुक्रमे.असममित उतारांसाठी (Fig. 9a), इष्टतम TL रेखीयरीत्या वाढला, BL 4 मिमीच्या पठारावर पोहोचला आणि नंतर BL 5 ते 7 मिमी पर्यंत झपाट्याने कमी झाला.अक्षीय सममितीय उतारांसाठी (Fig. 9b), इष्टतम TL BL लांबतेने रेखीय वाढतो आणि शेवटी 6 ते 7 मिमी पर्यंत BL वर स्थिर होतो.अक्षीय सममितीय उतारांच्या विस्तारित अभ्यासाने (चित्र 9c) \(\अंदाजे) 35.1–37.1 मिमी वर स्थित इष्टतम TL चा एक वेगळा संच दर्शविला.सर्व BL साठी, इष्टतम TL च्या दोन संचामधील अंतर \(\अंदाजे\) 8 मिमी (\(\lambda _y/2\) च्या समतुल्य) आहे.
लॅन्सेट ट्रान्समिशन मोबिलिटी 29.75 kHz वर.सुई ट्यूब 29.75 kHz च्या वारंवारतेवर वाकलेली होती, कंपन शेवटी मोजले गेले आणि TL 26.5-29.5 मिमी (0.1 मिमी पायरी) साठी प्रसारित यांत्रिक गतिशीलता (डीबी कमाल मूल्याच्या सापेक्ष) प्रमाण म्हणून व्यक्त केले गेले.
29.75 kHz च्या वारंवारतेवर FEM चे पॅरामेट्रिक अभ्यास दर्शविते की अक्षीय सिमेट्रिक टिपची हस्तांतरण गतिशीलता त्याच्या असममित समकक्षापेक्षा ट्यूबच्या लांबीच्या बदलांमुळे कमी प्रभावित होते.FEM वापरून वारंवारता डोमेन अभ्यासामध्ये असममित (a) आणि अक्षीय सममितीय (b, c) बेव्हल भूमितीसाठी बेव्हल लांबी (BL) आणि पाईप लांबी (TL) अभ्यास (सीमा परिस्थिती आकृती 2 मध्ये दर्शविली आहे).(a, b) TL 26.5 ते 29.5 mm (0.1 mm पायरी) आणि BL 1-7 mm (0.5 mm पायरी) पर्यंत आहे.(c) TL 25-40mm (0.05mm पायरी) आणि 0.1-7mm (0.1mm पायरी) यासह विस्तारित अक्षीय सममितीय तिरकस कोन अभ्यास जे इच्छित गुणोत्तर दर्शविते \(\lambda_y/2\) टीपसाठी लूज मूव्हिंग बाउंड्री अटी समाधानी आहेत.
सुईच्या संरचनेत तीन नैसर्गिक फ्रिक्वेन्सी \(f_{1-3}\) कमी, मध्यम आणि उच्च मोडल क्षेत्रांमध्ये विभागल्या आहेत जसे की तक्ता 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. पीटीई आकार आकृती 10 मध्ये दर्शविला आहे आणि नंतर आकृती 11 मध्ये विश्लेषण केले आहे. खाली प्रत्येक मॉडेल क्षेत्रासाठी परिणाम:
हवा, पाणी आणि जिलेटिनमध्ये लॅन्सेट (L) आणि अक्षीय सममितीय उतार AX1-3 साठी 20 मिमी खोलीवर स्वीप्ट फ्रिक्वेंसीसह साइनसॉइडल उत्तेजना वापरून प्राप्त केलेले ठराविक रेकॉर्ड केलेले तात्काळ पॉवर ट्रान्सफर कार्यक्षमता (PTE) मोठेपणा.एकतर्फी स्पेक्ट्रम दर्शविले आहे.मोजलेली वारंवारता प्रतिसाद (300 kHz नमुना दर) कमी-पास फिल्टर केला गेला आणि नंतर मोडल विश्लेषणासाठी 200 च्या घटकाद्वारे नमुना खाली केला.सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर \(\le\) 45 dB आहे.पीटीई टप्पा (जांभळ्या ठिपक्याची रेषा) अंशांमध्ये दर्शविली आहे (\(^{\circ}\)).
मॉडेल प्रतिसाद विश्लेषण आकृती 10 मध्ये दाखवले आहे (म्हणजे ± मानक विचलन, n = 5) हवा, पाणी, आणि 10% जिलेटिन (20 मिमी खोली) मध्ये L आणि AX1-3 उतारांसाठी (शीर्ष) तीन मोडल प्रदेश (कमी). , मध्यम, उच्च).), आणि त्यांच्याशी संबंधित मोडल फ्रिक्वेन्सी\(f_{1-3}\) (kHz), (सरासरी) ऊर्जा कार्यक्षमता\(\text {PTE}_{1{-}3 }\) डिझाइन समीकरणे वापरतात.(4) आणि (तळाशी) अनुक्रमे कमाल मोजलेल्या मूल्याच्या अर्ध्या पूर्ण रुंदी \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz) आहेत.लक्षात घ्या की कमी PTE रेकॉर्ड करताना, म्हणजे AX2 उताराच्या बाबतीत, बँडविड्थ मापन वगळले जाते, \(\text {FWHM}_{1}\).झुकलेल्या विमानांच्या विक्षेपणाची तुलना करण्यासाठी \(f_2\) मोड सर्वात योग्य मानला जातो, कारण तो उच्च पातळीची पॉवर ट्रान्सफर कार्यक्षमता (\(\text {PTE}_{2}\)) दर्शवतो. ९९%.
प्रथम मॉडेल क्षेत्र: \(f_1\) घातलेल्या मीडिया प्रकारावर जास्त अवलंबून नाही, परंतु बेव्हल भूमितीवर अवलंबून आहे.\(f_1\) कमी होत असलेल्या बेव्हल लांबीसह (AX1-3 साठी अनुक्रमे 27.1, 26.2 आणि 25.9 kHz, हवेत) कमी होते.प्रादेशिक सरासरी \(\text {PTE}_{1}\) आणि \(\text {FWHM}_{1}\) अनुक्रमे \(\approx\) ८१% आणि २३० Hz आहेत.\(\text {FWHM}_{1}\) लॅन्सेट (L, 473 Hz) मधील जिलेटिनमध्ये सर्वाधिक होते.लक्षात घ्या की जिलेटिनमधील AX2 साठी \(\text {FWHM}_{1}\) नोंदवलेल्या वारंवारता प्रतिसादांच्या कमी परिमाणामुळे अंदाज लावला जाऊ शकत नाही.
दुसरा मॉडेल प्रदेश: \(f_2\) पेस्ट आणि बेव्हल मीडियाच्या प्रकारावर अवलंबून असतो.हवा, पाणी आणि जिलेटिनमध्ये, सरासरी \(f_2\) मूल्ये अनुक्रमे 29.1, 27.9 आणि 28.5 kHz आहेत.या मॉडेल क्षेत्रासाठी PTE देखील 99% पर्यंत पोहोचले आहे, सर्व मापन गटांमध्ये सर्वाधिक आहे, 84% च्या प्रादेशिक सरासरीसह.क्षेत्र सरासरी \(\text {FWHM}_{2}\) \(\ अंदाजे\) 910 Hz आहे.
तिसरा मोडल प्रदेश: \(f_3\) वारंवारता अंतर्भूत माध्यम आणि बेव्हलच्या प्रकारावर अवलंबून असते.सरासरी \(f_3\) मूल्ये अनुक्रमे हवा, पाणी आणि जिलेटिनमध्ये 32.0, 31.0 आणि 31.3 kHz आहेत.\(\text {PTE}_{3}\) ची प्रादेशिक सरासरी \(\अंदाजे\) ७४% आहे, कोणत्याही प्रदेशापेक्षा सर्वात कमी.प्रादेशिक सरासरी \(\text {FWHM}_{3}\) \(\अंदाजे\) 1085 Hz आहे, जी पहिल्या आणि दुसऱ्या क्षेत्रांपेक्षा जास्त आहे.
खालील आकृती संदर्भित.12 आणि तक्ता 2. लॅन्सेट (L) ने हवा आणि पाण्यात (Fig. 12a) दोन्हीमध्ये सर्वाधिक (सर्व टिपांना उच्च महत्त्व असलेले, \(p<\) 0.017) विक्षेपित केले, सर्वोच्च DPR (220 µm/ पर्यंत) गाठले. हवेत डब्ल्यू). 12 आणि तक्ता 2. लॅन्सेट (L) ने हवा आणि पाण्यात (Fig. 12a) दोन्हीमध्ये सर्वाधिक (सर्व टिपांना उच्च महत्त्व असलेले, \(p<\) 0.017) विक्षेपित केले, सर्वोच्च DPR (220 µm/ पर्यंत) गाठले. हवेत डब्ल्यू). Следующее относится к рисунку 12 и таблице 2. लॅन्सेट (L) отклонялся больше всего (с высокой значимостью ,<10pc ) 7) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . खालील आकृती 12 आणि तक्ता 2 वर लागू होते. लॅन्सेट (L) ने हवा आणि पाणी दोन्हीमध्ये (सर्व टिपांसाठी उच्च महत्त्व असलेल्या, \(p<\) 0.017) सर्वात जास्त विक्षेपित केले (Fig. 12a), सर्वोच्च DPR प्राप्त केले.(हवेत 220 μm/W करा).खालील आकृती 12 आणि तक्ता 2 चा संदर्भ दिला आहे.柳叶刀(L) 在空气和水中（图12a）中偏转最大（对所有尖端具有高度端具有高度意义，．0p.<p PR （空气中高达220 µm/W）.柳叶刀(L) मध्ये हवा आणि पाण्यात सर्वाधिक विक्षेपण आहे (图12a) (对所述尖端是对尖端是是电影,\(p<\) 0.017), आणि सर्वोच्च DPR (2µ2µm पर्यंत) गाठले हवेत डब्ल्यू). लॅन्सेट (एल) имеет наибольшее отклонение (весьма значимое для всех наконечников, \(p<\) 0,017) в воздухе и воздухе (воздухе и восагад) , высокого DPR (220 мкм/Вт в воздухе). लॅन्सेट (L) मध्ये हवा आणि पाण्यामध्ये (सर्व टिपांसाठी अत्यंत लक्षणीय, \(p<\) 0.017) सर्वात मोठे विचलन आहे (चित्र 12a), ते सर्वोच्च DPR (हवेत 220 µm/W पर्यंत) पर्यंत पोहोचते. हवेत, AX1 ज्याचा BL जास्त होता, तो AX2–3 (महत्त्वासह, \(p<\) 0.017) पेक्षा जास्त विक्षेपित झाला, तर AX3 (ज्यात सर्वात कमी BL होता) 190 µm/W च्या DPR सह AX2 पेक्षा जास्त विक्षेपित झाला. हवेत, AX1 ज्याचा BL जास्त होता, तो AX2–3 (महत्त्वासह, \(p<\) 0.017) पेक्षा जास्त विक्षेपित झाला, तर AX3 (ज्यात सर्वात कमी BL होता) 190 µm/W च्या DPR सह AX2 पेक्षा जास्त विक्षेपित झाला. В воздухе AX1 с более высоким BL отклонялся выше, чем AX2–3 (со значимостью \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с) BL с ше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. हवेत, उच्च BL सह AX1 ने AX2–3 (महत्त्वासह \(p<\) 0.017 पेक्षा जास्त विक्षेपित केले), तर AX3 (सर्वात कमी BL सह) DPR 190 µm/W सह AX2 पेक्षा जास्त विक्षेपित झाले.空气中，具有较高BL 的AX1 偏转高于AX2-3（具有显着性,\(p<\) AX2, DPR 为190 µm/W. हवेत, उच्च BL सह AX1 चे विक्षेपण AX2-3 पेक्षा जास्त आहे (लक्षणीयपणे, \(p<\) 0.017), आणि AX3 चे विक्षेपन (सर्वात कमी BL सह) AX2 पेक्षा जास्त आहे, DPR 190 आहे µm/W В воздухе AX1 с более высоким BL имеет большее отклонение, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), тогда как AX3 (с отклонение, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. हवेत, उच्च BL सह AX1 चे AX2-3 (महत्त्वपूर्ण, \(p<\) 0.017 पेक्षा जास्त विचलन आहे), तर AX3 (सर्वात कमी BL सह) 190 μm/W च्या DPR सह AX2 पेक्षा जास्त विचलन आहे. 20 मिमी पाण्यामध्ये, AX1-3 साठी विक्षेपण आणि PTE मध्ये कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक (\(p>\) 0.017) आढळले नाहीत. 20 मिमी पाण्यामध्ये, AX1-3 साठी विक्षेपण आणि PTE मध्ये कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक (\(p>\) 0.017) आढळले नाहीत. В воде на глубине 20 mm достоверных различий (\(p>\) ०,०१७) по прогибу и ФТР для AX1–3 не обнаружено. 20 मिमी खोलीवर असलेल्या पाण्यात, AX1–3 साठी विक्षेपण आणि FTR मध्ये लक्षणीय फरक (\(p>\) 0.017) आढळले.20 मिमी 的水中，AX1-3 的挠度和PTE 没有显着差异(\(p>\) 0.017). 20 मिमी पाण्यात, AX1-3 आणि PTE (\(p>\) 0.017) मध्ये कोणताही महत्त्वाचा फरक नव्हता. На глубине 20 mm прогиб и PTE AX1-3 существенно не отличались (\(p>\) 0,017). 20 मिमी खोलीवर विक्षेपण आणि PTE AX1-3 लक्षणीय भिन्न नव्हते (\(p>\) 0.017).पाण्यातील PTE ची पातळी (90.2-98.4%) सामान्यत: हवेतील (56-77.5%) (Fig. 12c) पेक्षा जास्त होती, आणि पाण्यातील प्रयोगादरम्यान पोकळ्या निर्माण होण्याची घटना लक्षात आली (चित्र 13 , अतिरिक्त देखील पहा. माहिती).
हवा आणि पाण्यातील L आणि AX1-3 चेम्फर्स (खोली 20 मिमी) साठी टीप बेंडिंग ऍम्प्लिट्यूड माप (म्हणजे ± मानक विचलन, n = 5) चेम्फर भूमिती बदलण्याचा परिणाम प्रकट करते.सतत सिंगल फ्रिक्वेन्सी साइनसॉइडल उत्तेजना वापरून मोजमाप मिळवले जातात.(a) शिखरावरील विचलन (\(u_y\vec {j}\)), (b) त्यांच्या संबंधित मोडल फ्रिक्वेन्सी \(f_2\) वर मोजले जाते.(c) पॉवर ट्रान्समिशन कार्यक्षमता (PTE, rms, %) समीकरण म्हणून.(4) आणि (d) विचलन शक्ती घटक (DPR, µm/W) शिखर विचलन आणि प्रसारित शक्ती \(P_T\) (Wrms) म्हणून गणना केली जाते.
हाय-स्पीड कॅमेऱ्याचा ठराविक शॅडो प्लॉट, लॅन्सेट (एल) च्या लॅन्सेट टीप (हिरव्या आणि लाल ठिपके असलेल्या रेषा) आणि पाण्यात (खोली 20 मिमी), हाफ सायकल, ड्राईव्ह फ्रिक्वेंसी (खोली 20 मिमी) मध्ये अक्षसिमेट्रिक टीप (AX1-3) चे एकूण विक्षेपण दर्शविते. \(f_2\) (फ्रिक्वेंसी 310 kHz सॅम्पलिंग).कॅप्चर केलेल्या ग्रेस्केल प्रतिमेमध्ये 128×128 पिक्सेलचे आकारमान \(\अंदाजे) 5 µm पिक्सेल आहे.व्हिडिओ अतिरिक्त माहितीमध्ये आढळू शकते.
अशा प्रकारे, आम्ही बेंडिंग तरंगलांबी (Fig. 7) मध्ये बदल मॉडेल केले आणि पारंपारिक लॅन्सोलेट, असममित, आणि ट्यूब लांबी आणि बेव्हल (Fig. 8, 9) च्या अक्षीय संयोजनासाठी हस्तांतरणासाठी यांत्रिक गतिशीलतेची गणना केली.सममितीय बेव्हल भूमिती.नंतरच्या आधारावर, आकृती 5 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे आम्ही टिप-टू-वेल्ड अंतर 43 मिमी (किंवा \(\अंदाजे\) 2.75\(\lambda_y\) 29.75 kHz वर) असण्याचा अंदाज लावला आणि तीन अक्षीय सममितीय बेव्हल्स तयार केले. भिन्न बेव्हल लांबी.त्यानंतर आम्ही हवा, पाणी आणि 10% (w/v) बॅलिस्टिक जिलेटिन (आकृती 10, 11) मधील पारंपारिक लॅन्सेटच्या तुलनेत त्यांच्या वारंवारता प्रतिसादांचे वैशिष्ट्यीकृत केले आणि टिल्ट डिफ्लेक्शन मोडची तुलना करण्यासाठी सर्वोत्तम केस निर्धारित केले.शेवटी, आम्ही 20 मिमी खोलीवर हवा आणि पाण्यात वाकलेल्या लहरीद्वारे टिप विक्षेपण मोजले आणि प्रत्येक झुकावासाठी इंजेक्ट केलेल्या माध्यमाची पॉवर ट्रान्सफर कार्यक्षमता (PTE, %) आणि डिफ्लेक्शन पॉवर फॅक्टर (DPR, µm/W) मोजली.प्रकार (चित्र 12).
परिणाम दर्शविते की भूमितीचा झुकता अक्ष टिप अक्षाच्या मोठेपणाच्या विचलनावर परिणाम करतो.अक्षसिमेट्रिक बेव्हलच्या तुलनेत लॅन्सेटमध्ये सर्वाधिक वक्रता आणि सर्वोच्च डीपीआर देखील होता, तर अक्षीय सममितीय बेव्हलमध्ये लहान सरासरी विचलन होते (चित्र 12). अक्ष-सममितीय 4 मिमी बेव्हल (AX1) सर्वात लांब बेव्हल लांबीसह, इतर अक्ष-सममितीय सुया (AX2–3) च्या तुलनेत हवेतील सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय सर्वोच्च विक्षेपण (\(p < 0.017\), तक्ता 2) गाठले. परंतु जेव्हा सुई पाण्यात ठेवली गेली तेव्हा कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक दिसून आले नाहीत. अक्ष-सममितीय 4 मिमी बेव्हल (AX1) सर्वात लांब बेव्हल लांबीसह, इतर अक्ष-सममितीय सुया (AX2–3) च्या तुलनेत हवेतील सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय सर्वोच्च विक्षेपण (\(p < 0.017\), तक्ता 2) गाठले. परंतु जेव्हा सुई पाण्यात ठेवली गेली तेव्हा कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक दिसून आले नाहीत. Осесимметричный скос 4 mm (AX1), имеющий наибольшую длину скоса, достиг статистически значимого наибольшего от \), таблица 2) по сравнению с другими осесимметричными иглами (AX2–3). अक्षीय सममितीय बेव्हल 4 मिमी (AX1), सर्वात लांब बेव्हल लांबी असलेल्या, इतर अक्षीय सममितीय सुया (AX2–3) च्या तुलनेत हवेत (\(p < 0.017\), तक्ता 2) सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय मोठे विचलन साध्य केले.परंतु पाण्यात सुई ठेवताना लक्षणीय फरक दिसून आला नाही.与其他轴对称针(AX2-3) 相比，具有最长斜角长度的轴对称4 मिमी 斜角斜角斜角(AX1)高偏转(\(p < ०.०१७\),表2), 但当将针头放入水中时,没有观察到显着差异. इतर अक्षीय सममितीय सुया (AX2-3) च्या तुलनेत, याचा हवेत 4 मिमी अक्षीय सममितीय (AX1) सर्वात लांब तिरकस कोन आहे आणि त्याने सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय कमाल विक्षेपण (\(p < 0.017\), तक्ता 2) गाठले आहे. , परंतु जेव्हा सुई पाण्यात ठेवली गेली तेव्हा कोणताही महत्त्वपूर्ण फरक दिसून आला नाही. Осесимметричный скос 4 мм (AX1) с наибольшей длиной скоса обеспечивает статистически значимое максимальное отвоке максимальное отвоке с другими осесимметричными иглами (AX2-3) (\(p < 0,017\), таблица 2), но существенной разницы не было. 4 मिमी (AX1) सर्वात लांब उतार असलेल्या अक्षीय सममितीय उताराने इतर अक्षीय सममिती उतार (AX2-3) (\(p < 0.017\), तक्ता 2) च्या तुलनेत हवेतील सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय कमाल विचलन प्रदान केले, परंतु तेथे कोणतेही नव्हते. लक्षणीय फरक.जेव्हा सुई पाण्यात ठेवली जाते तेव्हा निरीक्षण केले जाते.अशाप्रकारे, पीक टीप विक्षेपणाच्या दृष्टीने लांब बेव्हल लांबीचे कोणतेही स्पष्ट फायदे नाहीत.हे लक्षात घेऊन, हे दिसून येते की उतार भूमिती, ज्याचा या अभ्यासात तपास केला गेला आहे, उताराच्या लांबीपेक्षा मोठेपणाच्या विक्षेपणावर जास्त प्रभाव आहे.हे वाकलेल्या कडकपणाशी संबंधित असू शकते, उदाहरणार्थ, वाकलेली सामग्री आणि बांधकाम सुईच्या एकूण जाडीवर अवलंबून.
प्रायोगिक अभ्यासात, परावर्तित फ्लेक्सरल वेव्हचे परिमाण टिपच्या सीमा परिस्थितीमुळे प्रभावित होते.जेव्हा सुईची टीप पाण्यात आणि जिलेटिनमध्ये घातली गेली तेव्हा \(\text {PTE}_{2}\) सरासरी \(\approx\) 95% आणि \(\text {PTE}_{2}\) सरासरी मूल्ये होती अनुक्रमे ७३% आणि ७७% (\text {PTE}_{1}\) आणि \(\text {PTE}_{3}\), आहेत (चित्र 11).हे सूचित करते की ध्वनिक ऊर्जेचे कास्टिंग माध्यमात (उदाहरणार्थ, पाणी किंवा जिलेटिन) जास्तीत जास्त हस्तांतरण \(f_2\) येथे होते.मागील अभ्यासात 41-43 kHz च्या फ्रिक्वेन्सीवर सोप्या उपकरण संरचना वापरून तत्सम वर्तन दिसून आले, जेथे लेखकांनी इंटरकॅलेटेड माध्यमाच्या यांत्रिक मॉड्यूलसशी संबंधित व्होल्टेज परावर्तन गुणांक प्रदर्शित केले.प्रवेशाची खोली 32 आणि ऊतींचे यांत्रिक गुणधर्म सुईवर यांत्रिक भार देतात आणि त्यामुळे UZeFNAB च्या अनुनाद वर्तनावर प्रभाव टाकण्याची अपेक्षा केली जाते.म्हणून, 17, 18, 33 सारख्या रेझोनान्स ट्रॅकिंग अल्गोरिदमचा वापर स्टाईलसद्वारे वितरीत केलेल्या ध्वनीची शक्ती अनुकूल करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
बेंड तरंगलांबी मॉडेलिंग (चित्र 7) दर्शविते की अक्षीय सममितीमध्ये लॅन्सेट आणि असममित बेव्हलपेक्षा टोकावर उच्च संरचनात्मक कडकपणा (म्हणजे उच्च वाकणारा कडकपणा) असतो.(1) पासून व्युत्पन्न केलेले आणि ज्ञात वेग-वारंवारता संबंध वापरून, आम्ही लॅन्सेटच्या वाकलेल्या कडकपणाचा अंदाज लावतो, उतार म्हणून असममित आणि अक्षीय सममिती टिपा अनुक्रमे 200, 20 आणि 1500 MPa.हे (\lambda _y\) अनुक्रमे 29.75 kHz वर 5.3, 1.7 आणि 14.2 मिमी (चित्र 7a–c) शी संबंधित आहे.USeFNAB प्रक्रियेची क्लिनिकल सुरक्षितता लक्षात घेता, बेव्हल डिझाइनच्या कडकपणावर भूमितीच्या प्रभावाचे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे34.
बेव्हलच्या पॅरामीटर्स आणि ट्यूबची लांबी (चित्र 9) च्या अभ्यासातून असे दिसून आले की असममित (1.8 मिमी) साठी इष्टतम TL श्रेणी अक्षीय सममितीय बेव्हल (1.3 मिमी) पेक्षा जास्त आहे.याव्यतिरिक्त, गतिशीलता पठार अनुक्रमे 4 ते 4.5 मिमी आणि 6 ते 7 मिमी पर्यंत असममित आणि अक्षीय सममित झुकाव आहे (चित्र 9a, b).या निष्कर्षाची व्यावहारिक प्रासंगिकता उत्पादन सहिष्णुतेमध्ये व्यक्त केली जाते, उदाहरणार्थ, इष्टतम TL ची कमी श्रेणी उच्च लांबीच्या अचूकतेची आवश्यकता दर्शवू शकते.त्याच वेळी, उत्पन्न प्लॅटफॉर्म दिलेल्या वारंवारतेवर उताराच्या लांबीच्या निवडीसाठी उत्पन्नावर लक्षणीय परिणाम न करता अधिक सहनशीलता प्रदान करते.
अभ्यासात खालील मर्यादा समाविष्ट आहेत.एज डिटेक्शन आणि हाय-स्पीड इमेजिंग (आकृती 12) वापरून सुईच्या विक्षेपणाचे थेट मापन म्हणजे आम्ही हवा आणि पाणी यासारख्या ऑप्टिकली पारदर्शक माध्यमांपुरते मर्यादित आहोत.आम्ही हे देखील सूचित करू इच्छितो की आम्ही सिम्युलेटेड ट्रान्सफर मोबिलिटी आणि त्याउलट चाचणी करण्यासाठी प्रयोग वापरले नाहीत, परंतु उत्पादित सुईची इष्टतम लांबी निर्धारित करण्यासाठी FEM अभ्यास वापरले.व्यावहारिक मर्यादांच्या दृष्टिकोनातून, टीप ते स्लीव्हपर्यंत लॅन्सेटची लांबी इतर सुयांपेक्षा 0.4 सेमी जास्त आहे (AX1-3), अंजीर पहा.3ब.यामुळे ऍक्युलर स्ट्रक्चरच्या मोडल प्रतिसादावर परिणाम झाला असेल.याव्यतिरिक्त, वेव्हगाइड लीड सोल्डरचा आकार आणि आकारमान (आकृती 3 पहा) पिन डिझाइनच्या यांत्रिक प्रतिबाधावर परिणाम करू शकते, परिणामी यांत्रिक प्रतिबाधा आणि वाकण्याच्या वर्तनामध्ये त्रुटी उद्भवू शकतात.
शेवटी, आम्ही प्रायोगिकपणे दाखवून दिले आहे की बेव्हल भूमिती USeFNAB मधील विक्षेपणाच्या प्रमाणात प्रभावित करते.उच्च विक्षेपण मोठेपणाचा ऊतीवरील सुईच्या परिणामावर सकारात्मक प्रभाव पडू शकतो अशा परिस्थितीत, उदाहरणार्थ, पंक्चर नंतर कार्यक्षमता कमी करणे, USeFNAB साठी पारंपारिक लॅन्सेटची शिफारस केली जाऊ शकते, कारण ती पुरेशी कडकपणा राखून सर्वात मोठे विक्षेपण मोठेपणा प्रदान करते. डिझाइनच्या टोकावर.याव्यतिरिक्त, अलीकडील अभ्यासात असे दिसून आले आहे की जास्त टिप विक्षेपण पोकळ्या निर्माण होणे सारखे जैविक प्रभाव वाढवू शकते, जे कमीतकमी आक्रमक शस्त्रक्रिया हस्तक्षेपांसाठी अनुप्रयोग विकसित करण्यात मदत करू शकते.USeFNAB13 मधून बायोप्सी उत्पन्नात वाढ होण्यासाठी एकूण ध्वनिक शक्ती वाढल्याचे दिसून आले आहे, अभ्यास केलेल्या सुई भूमितीच्या तपशीलवार क्लिनिकल फायद्याचे मूल्यांकन करण्यासाठी नमुना उत्पन्न आणि गुणवत्तेचा पुढील परिमाणात्मक अभ्यास आवश्यक आहे.
फ्रेबल, डब्ल्यूजे फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी: एक पुनरावलोकन.हंफ.आजारी.१४:९-२८.https://doi.org/10.1016/s0046-8177(83)80042-2 (1983).
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-13-2022