Nature.com पर आने के लिए धन्यवाद।आप सीमित सीएसएस समर्थन वाले ब्राउज़र संस्करण का उपयोग कर रहे हैं।सर्वोत्तम अनुभव के लिए, हम अनुशंसा करते हैं कि आप एक अद्यतन ब्राउज़र का उपयोग करें (या इंटरनेट एक्सप्लोरर में संगतता मोड अक्षम करें)।इसके अलावा, निरंतर समर्थन सुनिश्चित करने के लिए, हम साइट को शैलियों और जावास्क्रिप्ट के बिना दिखाते हैं।
स्लाइडर प्रति स्लाइड तीन लेख दिखा रहे हैं।स्लाइड में आगे बढ़ने के लिए पीछे और अगले बटन का उपयोग करें, या प्रत्येक स्लाइड में जाने के लिए अंत में स्लाइड नियंत्रक बटन का उपयोग करें।
हाल ही में यह प्रदर्शित किया गया है कि अल्ट्रासाउंड के उपयोग से पारंपरिक फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी (एफएनएबी) की तुलना में अल्ट्रासाउंड-संवर्धित फाइन सुई एस्पिरेशन बायोप्सी (यूएसईएफएनएबी) में ऊतक उपज में सुधार हो सकता है।बेवल ज्यामिति और सुई टिप क्रिया के बीच संबंध की अभी तक जांच नहीं की गई है।इस अध्ययन में, हमने विभिन्न बेवल लंबाई के साथ विभिन्न सुई बेवल ज्यामिति के लिए सुई प्रतिध्वनि और विक्षेपण आयाम के गुणों की जांच की।3.9 मिमी कट के साथ एक पारंपरिक लैंसेट का उपयोग करते हुए, टिप विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर) हवा और पानी में क्रमशः 220 और 105 µm/W था।यह एक्सिसिमेट्रिक 4 मिमी बेवल टिप से अधिक है, जिसने हवा और पानी में क्रमशः 180 और 80 µm/W का डीपीआर हासिल किया।यह अध्ययन विभिन्न सम्मिलन सहायता के संदर्भ में बेवल ज्यामिति की झुकने वाली कठोरता के बीच संबंध के महत्व पर प्रकाश डालता है, और इस प्रकार सुई बेवल ज्यामिति को बदलकर पंचर के बाद काटने की क्रिया को नियंत्रित करने के तरीकों में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जो यूएसईएफएनएबी के लिए महत्वपूर्ण है।आवेदन मायने रखता है.
फाइन नीडल एस्पिरेशन बायोप्सी (एफएनएबी) एक ऐसी तकनीक है जिसमें किसी असामान्यता का संदेह होने पर ऊतक का नमूना प्राप्त करने के लिए सुई का उपयोग किया जाता है।फ्रांसेन-प्रकार की युक्तियाँ पारंपरिक लैंसेट4 और मेंघिनी5 युक्तियों की तुलना में उच्च नैदानिक ​​​​प्रदर्शन प्रदान करती हैं।हिस्टोपैथोलॉजी6 के लिए पर्याप्त नमूने की संभावना बढ़ाने के लिए एक्सिसिमेट्रिक (यानी परिधीय) बेवल का भी प्रस्ताव किया गया है।
बायोप्सी के दौरान, संदिग्ध विकृति का पता लगाने के लिए एक सुई को त्वचा और ऊतक की परतों से गुजारा जाता है।हाल के अध्ययनों से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक सक्रियण नरम ऊतकों7,8,9,10 तक पहुंचने के लिए आवश्यक पंचर बल को कम कर सकता है।सुई बेवल ज्यामिति को सुई अंतःक्रिया बलों को प्रभावित करते हुए दिखाया गया है, उदाहरण के लिए लंबे बेवेल में कम ऊतक प्रवेश बल 11 दिखाया गया है।यह सुझाव दिया गया है कि सुई के ऊतक की सतह में प्रवेश करने के बाद, यानी पंचर के बाद, सुई का काटने का बल कुल सुई-ऊतक संपर्क बल12 का 75% हो सकता है।अल्ट्रासाउंड (यूएस) को पोस्ट-पंचर चरण13 में नैदानिक ​​नरम ऊतक बायोप्सी की गुणवत्ता में सुधार दिखाया गया है।हड्डी की बायोप्सी की गुणवत्ता में सुधार के लिए कठोर ऊतक के नमूने 14,15 के लिए अन्य तरीके विकसित किए गए हैं, लेकिन बायोप्सी की गुणवत्ता में सुधार करने वाले कोई परिणाम सामने नहीं आए हैं।कई अध्ययनों में यह भी पाया गया है कि अल्ट्रासाउंड ड्राइव वोल्टेज 16,17,18 बढ़ने के साथ यांत्रिक विस्थापन बढ़ता है।यद्यपि सुई-ऊतक अंतःक्रिया 19,20 में अक्षीय (अनुदैर्ध्य) स्थैतिक बलों के कई अध्ययन हैं, अल्ट्रासोनिक संवर्धित एफएनएबी (यूएसईएफएनएबी) में अस्थायी गतिशीलता और सुई बेवल ज्यामिति पर अध्ययन सीमित हैं।
इस अध्ययन का उद्देश्य अल्ट्रासोनिक आवृत्तियों पर सुई के लचीलेपन द्वारा संचालित सुई टिप क्रिया पर विभिन्न बेवल ज्यामिति के प्रभाव की जांच करना था।विशेष रूप से, हमने पारंपरिक सुई बेवेल्स (उदाहरण के लिए, लैंसेट), अक्षीय और असममित एकल बेवेल ज्यामिति (छवि) के लिए पंचर के बाद सुई टिप विक्षेपण पर इंजेक्शन माध्यम के प्रभाव की जांच की, ताकि चयनात्मक सक्शन जैसे विभिन्न उद्देश्यों के लिए यूएसईएफएनएबी सुइयों के विकास को सुविधाजनक बनाया जा सके। पहुंच या नरम ऊतक नाभिक।
इस अध्ययन में विभिन्न बेवल ज्यामिति को शामिल किया गया था।(ए) लैंसेट आईएसओ 7864:201636 के अनुरूप है जहां \(\alpha\) प्राथमिक बेवल कोण है, \(\theta\) द्वितीयक बेवल घूर्णन कोण है, और \(\phi\) द्वितीयक बेवल घूर्णन कोण है डिग्री , डिग्री में (\(^\circ\)).(बी) रैखिक असममित एकल चरण कक्ष (डीआईएन 13097:201937 में "मानक" कहा जाता है) और (सी) रैखिक अक्षसममित (परिधि) एकल चरण कक्ष।
हमारा दृष्टिकोण सबसे पहले पारंपरिक लैंसेट, अक्षसिमेट्रिक और असममित एकल-चरण ढलान ज्यामिति के लिए ढलान के साथ झुकने वाली तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन को मॉडल करना है।फिर हमने परिवहन तंत्र की गतिशीलता पर बेवल कोण और ट्यूब की लंबाई के प्रभाव की जांच करने के लिए एक पैरामीट्रिक अध्ययन की गणना की।यह प्रोटोटाइप सुई बनाने के लिए इष्टतम लंबाई निर्धारित करने के लिए किया जाता है।सिमुलेशन के आधार पर, सुई प्रोटोटाइप बनाए गए थे और हवा, पानी और 10% (डब्ल्यू/वी) बैलिस्टिक जिलेटिन में उनके गुंजयमान व्यवहार को वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक को मापने और पावर ट्रांसफर दक्षता की गणना करके प्रयोगात्मक रूप से चित्रित किया गया था, जिससे ऑपरेटिंग आवृत्ति थी दृढ़ निश्चय वाला।.अंत में, उच्च गति इमेजिंग का उपयोग हवा और पानी में सुई की नोक पर झुकने वाली लहर के विक्षेपण को सीधे मापने के लिए किया जाता है, और प्रत्येक झुकाव द्वारा प्रेषित विद्युत शक्ति और इंजेक्शन के विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर) ज्यामिति का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। मध्यम।
जैसा कि चित्र 2ए में दिखाया गया है, 316 स्टेनलेस स्टील (यंग मापांक 205) से बने नंबर 21 पाइप (0.80 मिमी ओडी, 0.49 मिमी आईडी, 0.155 मिमी पाइप दीवार की मोटाई, आईएसओ 9626:201621 में निर्दिष्ट मानक दीवार) का उपयोग करें।\(\text {GN/m}^{2}\), घनत्व 8070 kg/m\(^{3}\), पॉइसन का अनुपात 0.275)।
झुकने वाली तरंग दैर्ध्य का निर्धारण और सुई और सीमा स्थितियों के परिमित तत्व मॉडल (एफईएम) की ट्यूनिंग।(ए) बेवल लंबाई (बीएल) और पाइप लंबाई (टीएल) का निर्धारण।(बी) त्रि-आयामी (3डी) परिमित तत्व मॉडल (एफईएम) समीपस्थ छोर पर सुई को उत्तेजित करने, बिंदु को विक्षेपित करने और वेग को मापने के लिए हार्मोनिक बिंदु बल \(\tilde{F}_y\vec{j}\) का उपयोग करता है यांत्रिक परिवहन गतिशीलता की गणना करने के लिए प्रति टिप (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\))।\(\lambda _y\) को ऊर्ध्वाधर बल \(\tilde{F}_y\vec {j}\) से जुड़ी झुकने वाली तरंग दैर्ध्य के रूप में परिभाषित किया गया है।(सी) क्रमशः x-अक्ष और y-अक्ष के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण का केंद्र, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र A और जड़ता के क्षण \(I_{xx}\) और \(I_{yy}\) निर्धारित करें।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।2बी,सी, क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र ए के साथ एक अनंत (अनंत) बीम के लिए और बीम के क्रॉस-सेक्शन के आकार की तुलना में बड़े तरंग दैर्ध्य पर, झुकने (या झुकने) चरण वेग \(c_{EI}\ ) को 22 के रूप में परिभाषित किया गया है:
जहां E यंग का मापांक है (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) उत्तेजना कोणीय आवृत्ति (rad/s) है, जहां \( f_0 \ ) रैखिक आवृत्ति (1/s या हर्ट्ज) है, I ब्याज की धुरी के आसपास के क्षेत्र की जड़ता का क्षण है \((\text {m}^{4})\) और \(m'=\ rho _0 A \) इकाई लंबाई (kg/m) पर द्रव्यमान है, जहां \(\rho _0\) घनत्व \((\text {kg/m}^{3})\) है और A क्रॉस है -बीम का अनुभागीय क्षेत्र (xy समतल) (\ (\text {m}^{2}\)).चूँकि हमारे मामले में लगाया गया बल ऊर्ध्वाधर y-अक्ष के समानांतर है, यानी \(\tilde{F}_y\vec {j}\), हम केवल क्षैतिज x- के आसपास के क्षेत्र की जड़ता के क्षण में रुचि रखते हैं। अक्ष, अर्थात् \(I_{xx} \), इसीलिए:
परिमित तत्व मॉडल (FEM) के लिए, एक शुद्ध हार्मोनिक विस्थापन (m) माना जाता है, इसलिए त्वरण (\(\text {m/s}^{2}\)) को \(\आंशिक ^2 \vec) के रूप में व्यक्त किया जाता है { u}/ \ आंशिक t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), उदाहरण के लिए \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) स्थानिक निर्देशांक में परिभाषित एक त्रि-आयामी विस्थापन वेक्टर है।COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स सॉफ़्टवेयर पैकेज (संस्करण 5.4-5.5, COMSOL Inc., मैसाचुसेट्स, यूएसए) में इसके कार्यान्वयन के अनुसार, गति संतुलन कानून 23 के अंतिम रूप से विकृत लैग्रेंजियन रूप के साथ बाद वाले को प्रतिस्थापित करने पर, यह मिलता है:
जहाँ \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \आंशिक }{\आंशिक z}\vec {k}\) टेंसर डाइवर्जेंस ऑपरेटर है, और \({\underline{\sigma}}\) दूसरा पियोला-किरचॉफ स्ट्रेस टेंसर है (दूसरा क्रम, \(\ टेक्स्ट { N /m}^{2}\)), और \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) प्रत्येक विकृत आयतन के शरीर बल (\(\text {N/m}^{3}\)) का सदिश है, और \(e^{j\phi }\) का चरण है शरीर बल का एक चरण कोण \(\ phi\) (रेड) होता है।हमारे मामले में, शरीर का आयतन बल शून्य है, और हमारा मॉडल ज्यामितीय रैखिकता और छोटे विशुद्ध रूप से लोचदार विकृतियों को मानता है, अर्थात \({\अंडरलाइन{\varepsilon}}^{el} = {अंडरलाइन{\varepsilon}}\ ), जहां \({\अंडरलाइन{\varepsilon}}^{el}\) और \({\underline{ \varepsilon}}\) - क्रमशः लोचदार विरूपण और कुल विरूपण (दूसरे क्रम का आयाम रहित)।हुक का संवैधानिक आइसोट्रोपिक लोच टेंसर \(\अंडरलाइन {अंडरलाइन {सी))\) यंग के मापांक E(\(\text{N/m}^{2}\)) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है और पॉइसन का अनुपात v परिभाषित किया जाता है, ताकि \ (\अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}:=\अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}(E,v)\) (चौथा क्रम)।तो तनाव की गणना \({\अंडरलाइन{\sigma}} := \अंडरलाइन{\अंडरलाइन{C}}:{\अंडरलाइन{\varepsilon}}\) हो जाती है।
गणना 10-नोड टेट्राहेड्रल तत्वों के साथ तत्व आकार \(\le\) 8 µm के साथ की गई थी।सुई को निर्वात में तैयार किया गया है, और यांत्रिक गतिशीलता स्थानांतरण मान (ms-1 H-1) को \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec { j} के रूप में परिभाषित किया गया है। |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, जहां \(\tilde{v}_y\vec {j}\) हैंडपीस का आउटपुट कॉम्प्लेक्स वेग है, और \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) ट्यूब के समीपस्थ सिरे पर स्थित एक जटिल प्रेरक बल है, जैसा चित्र 2बी में दिखाया गया है।ट्रांसमिसिव मैकेनिकल गतिशीलता को संदर्भ के रूप में अधिकतम मान का उपयोग करके डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया जाता है, अर्थात \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ) , सभी FEM अध्ययन 29.75 kHz की आवृत्ति पर किए गए।
सुई के डिज़ाइन (चित्र 3) में एक पारंपरिक 21 गेज हाइपोडर्मिक सुई (कैटलॉग संख्या: 4665643, स्टेरिकन\(^\circledR\) शामिल है, जिसका बाहरी व्यास 0.8 मिमी और लंबाई 120 मिमी है, जो एआईएसआई से बनी है। क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील 304., बी. ब्रौन मेलसुंगेन एजी, मेलसुंगेन, जर्मनी) ने संबंधित टिप संशोधन के साथ पॉलीप्रोपाइलीन प्रॉक्सिमल से बना एक प्लास्टिक लुअर लॉक स्लीव रखा।सुई ट्यूब को वेवगाइड में मिलाया जाता है जैसा कि चित्र 3बी में दिखाया गया है।वेवगाइड को एक स्टेनलेस स्टील 3डी प्रिंटर (ईओएस स्टेनलेस स्टील 316एल एक ईओएस एम 290 3डी प्रिंटर, 3डी फॉर्मटेक ओए, ज्यवास्किला, फिनलैंड पर) पर मुद्रित किया गया था और फिर एम4 बोल्ट का उपयोग करके लैंग्विन सेंसर से जोड़ा गया था।लैंग्विन ट्रांसड्यूसर में 8 पीज़ोइलेक्ट्रिक रिंग तत्व होते हैं जिनमें प्रत्येक छोर पर दो वज़न होते हैं।
चार प्रकार की युक्तियाँ (चित्रित), एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लैंसेट (एल), और तीन निर्मित एक्सिसमेट्रिक सिंगल-स्टेज बेवल (एएक्स1-3) की विशेषता क्रमशः 4, 1.2 और 0.5 मिमी की बेवल लंबाई (बीएल) थी।(ए) तैयार सुई की नोक का पास से चित्र।(बी) चार पिनों का शीर्ष दृश्य एक 3डी प्रिंटेड वेवगाइड से जोड़ा गया और फिर एम4 बोल्ट के साथ लैंग्विन सेंसर से जोड़ा गया।
तीन अक्षीय बेवल युक्तियाँ (चित्र 3) (टीएएस मशीन टूल्स ओए) 4.0, 1.2 और 0.5 मिमी की बेवेल लंबाई (बीएल, चित्र 2 ए में निर्धारित) के साथ निर्मित की गईं, जो कि \(\लगभग\) 2\ (^\) के अनुरूप हैं। circ\), 7\(^\circ\) और 18\(^\circ\).बेवल L और AX1–3 के लिए वेवगाइड और स्टाइलस का वजन क्रमशः 3.4 ± 0.017 ग्राम (मतलब ± SD, n = 4) है (क्विंटिक्स\(^\circledR\) 224 डिज़ाइन 2, सार्टोरियस एजी, गोटिंगेन, जर्मनी)।चित्र 3बी में बेवल एल और एएक्स1-3 के लिए सुई की नोक से प्लास्टिक आस्तीन के अंत तक की कुल लंबाई क्रमशः 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 सेमी है।
सभी सुई विन्यासों के लिए, सुई की नोक से वेवगाइड की नोक (यानी, सोल्डरिंग क्षेत्र) की लंबाई 4.3 सेमी है, और सुई ट्यूब उन्मुख है ताकि बेवल ऊपर की ओर हो (यानी, वाई अक्ष के समानांतर) ).), जैसा कि (चित्र 2) में है।
MATLAB (R2019a, द मैथवर्क्स इंक., मैसाचुसेट्स, यूएसए) में एक कंप्यूटर (अक्षांश 7490, डेल इंक., टेक्सास, यूएसए) पर चलने वाली एक कस्टम स्क्रिप्ट का उपयोग 7 सेकंड में 25 से 35 किलोहर्ट्ज़ तक एक रैखिक साइनसॉइडल स्वीप उत्पन्न करने के लिए किया गया था। डिजिटल-टू-एनालॉग (डीए) कनवर्टर (एनालॉग डिस्कवरी 2, डिजिलेंट इंक, वाशिंगटन, यूएसए) द्वारा एनालॉग सिग्नल में परिवर्तित किया गया।एनालॉग सिग्नल \(V_0\) (0.5 वीपी-पी) को फिर एक समर्पित रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) एम्पलीफायर (मारियाची ओए, तुर्कू, फिनलैंड) के साथ बढ़ाया गया था।गिरता हुआ प्रवर्धक वोल्टेज \({V_I}\) 50 \(\Omega\) के आउटपुट प्रतिबाधा के साथ आरएफ एम्पलीफायर से 50 \(\Omega\) के इनपुट प्रतिबाधा के साथ सुई संरचना में निर्मित ट्रांसफार्मर पर आउटपुट होता है। लैंग्विन ट्रांसड्यूसर (सामने और पीछे के मल्टीलेयर पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर, द्रव्यमान से भरे हुए) का उपयोग यांत्रिक तरंगों को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।कस्टम आरएफ एम्पलीफायर एक दोहरे चैनल स्टैंडिंग वेव पावर फैक्टर (एसडब्ल्यूआर) मीटर से लैस है जो 300 किलोहर्ट्ज़ एनालॉग-टू-डिजिटल (एडी) के माध्यम से घटना \({V_I}\) और परावर्तित प्रवर्धित वोल्टेज \(V_R\) का पता लगा सकता है। ) कनवर्टर (एनालॉग डिस्कवरी 2)।क्षणकों के साथ एम्पलीफायर इनपुट को ओवरलोड करने से रोकने के लिए उत्तेजना सिग्नल को शुरुआत और अंत में आयाम मॉड्यूलेट किया जाता है।
MATLAB में कार्यान्वित एक कस्टम स्क्रिप्ट का उपयोग करते हुए, आवृत्ति प्रतिक्रिया फ़ंक्शन (एएफसी), यानी एक रैखिक स्थिर प्रणाली मानता है।इसके अलावा, सिग्नल से किसी भी अवांछित आवृत्तियों को हटाने के लिए 20 से 40 kHz बैंड पास फ़िल्टर लागू करें।ट्रांसमिशन लाइन सिद्धांत का संदर्भ देते हुए, इस मामले में \(\tilde{H}(f)\) वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक के बराबर है, अर्थात \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 .चूंकि एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा \(Z_0\) कनवर्टर के अंतर्निर्मित ट्रांसफार्मर के इनपुट प्रतिबाधा से मेल खाता है, और विद्युत शक्ति का प्रतिबिंब गुणांक \({P_R}/{P_I}\) कम हो जाता है \ ({V_R }^ 2/{V_I}^2\ ), तो \(|\rho _{V}|^2\) है।ऐसे मामले में जहां विद्युत शक्ति का पूर्ण मूल्य आवश्यक है, उदाहरण के लिए, संबंधित वोल्टेज का मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) मान लेकर घटना \(P_I\) और परावर्तित \(P_R\) शक्ति (W) की गणना करें। साइनसोइडल उत्तेजना के साथ एक ट्रांसमिशन लाइन के लिए, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, जहां \(Z_0\) 50 \(\Omega\) के बराबर है।लोड \(P_T\) (यानी डाला गया माध्यम) को दी गई विद्युत शक्ति की गणना \(|P_I - P_R |\) (W RMS) के रूप में की जा सकती है और पावर ट्रांसफर दक्षता (PTE) को परिभाषित और व्यक्त किया जा सकता है प्रतिशत (%) इस प्रकार 27 देता है:
फिर आवृत्ति प्रतिक्रिया का उपयोग स्टाइलस डिज़ाइन की मोडल आवृत्तियों \(f_{1-3}\) (kHz) और संबंधित पावर ट्रांसफर दक्षता, \(\text {PTE}_{1{-}3}) का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। \ .FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) का अनुमान सीधे तालिका 1 से \(\text {PTE}_{1{-}3}\) से लगाया जाता है आवृत्तियों \(f_{1-3}\) का वर्णन किया गया है।
एसिकुलर संरचना की आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) को मापने की एक विधि।दोहरे चैनल स्वेप्ट-साइन माप25,38 का उपयोग आवृत्ति प्रतिक्रिया फ़ंक्शन \(\tilde{H}(f)\) और इसकी आवेग प्रतिक्रिया H(t) प्राप्त करने के लिए किया जाता है।\({\mathcal {F}}\) और \({\mathcal {F}}^{-1}\) क्रमशः संख्यात्मक ट्रंकेटेड फूरियर ट्रांसफॉर्म और व्युत्क्रम ट्रांसफॉर्म ऑपरेशन को दर्शाते हैं।\(\tilde{G}(f)\) का अर्थ है कि दो सिग्नल आवृत्ति डोमेन में गुणा किए गए हैं, उदाहरण के लिए \(\tilde{G}_{XrX}\) का अर्थ है उलटा स्कैन\(\tilde{X} r( f )\) और वोल्टेज ड्रॉप सिग्नल \(\tilde{X}(f)\).
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।5, हाई-स्पीड कैमरा (फैंटम वी1612, विज़न रिसर्च इंक., न्यू जर्सी, यूएसए) मैक्रो लेंस (एमपी-ई 65मिमी, \(एफ)/2.8, 1-5 \ (\बार\), कैनन इंक से सुसज्जित ., टोक्यो, जापान) का उपयोग 27.5-30 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर लचीले उत्तेजना (एकल आवृत्ति, निरंतर साइनसॉइड) के अधीन सुई की नोक के विक्षेपण को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया था।एक छाया मानचित्र बनाने के लिए, एक उच्च तीव्रता वाली सफेद एलईडी (भाग संख्या: 4052899910881, व्हाइट एलईडी, 3000 K, 4150 lm, ओसराम ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स GmbH, रेगेन्सबर्ग, जर्मनी) का एक ठंडा तत्व सुई के बेवल के पीछे रखा गया था।
प्रायोगिक सेटअप का सामने का दृश्य.गहराई मीडिया सतह से मापी जाती है।सुई संरचना को क्लैंप किया जाता है और मोटर चालित ट्रांसफर टेबल पर लगाया जाता है।बेवेल्ड टिप के विक्षेपण को मापने के लिए उच्च आवर्धन लेंस (5\(\बार\)) वाले उच्च गति वाले कैमरे का उपयोग करें।सभी विमाएं मिलीमीटर में हैं।
प्रत्येक प्रकार की सुई बेवल के लिए, हमने 128 \(\x\) 128 पिक्सल के 300 हाई-स्पीड कैमरा फ्रेम रिकॉर्ड किए, जिनमें से प्रत्येक का स्थानिक रिज़ॉल्यूशन 1/180 मिमी (\(\लगभग) 5 µm) था, एक अस्थायी रिज़ॉल्यूशन के साथ 310,000 फ्रेम प्रति सेकंड।जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, प्रत्येक फ्रेम (1) को क्रॉप किया जाता है (2) ताकि टिप फ्रेम की अंतिम पंक्ति (नीचे) में हो, और फिर छवि के हिस्टोग्राम की गणना की जाती है (3), इसलिए कैनी थ्रेसहोल्ड 1 और 2 निर्धारित किया जा सकता है.फिर सोबेल ऑपरेटर 3 \(\times\) 3 का उपयोग करके Canny28(4) एज डिटेक्शन लागू करें और सभी 300-गुना चरणों के लिए गैर-गुहिकायन कर्ण (लेबल \(\mathbf {times }\)) की पिक्सेल स्थिति की गणना करें .अंत में विक्षेपण की अवधि निर्धारित करने के लिए, व्युत्पन्न की गणना की जाती है (केंद्रीय अंतर एल्गोरिथ्म का उपयोग करके) (6) और विक्षेपण (7) के स्थानीय चरम (यानी शिखर) वाले फ्रेम की पहचान की जाती है।गैर-कैविटेटिंग किनारे का निरीक्षण करने के बाद, फ्रेम की एक जोड़ी (या आधे समय अवधि से अलग किए गए दो फ्रेम) (7) का चयन किया गया और टिप विक्षेपण को मापा गया (लेबल \(\mathbf \times} \ ) उपरोक्त लागू किया गया था पायथन में (v3.8, पायथन सॉफ्टवेयर फाउंडेशन, Python.org) OpenCV कैनी एज डिटेक्शन एल्गोरिदम (v4.5.1, ओपन सोर्स कंप्यूटर विज़न लाइब्रेरी, opencv.org) का उपयोग करके विद्युत शक्ति \ (P_T \) (W, rms)। .
फ़्रेमिंग (1-2), कैनी एज डिटेक्शन (3-4), पिक्सेल लोकेशन एज सहित 7-स्टेप एल्गोरिदम (1-7) का उपयोग करके 310 kHz पर हाई-स्पीड कैमरे से लिए गए फ़्रेमों की एक श्रृंखला का उपयोग करके टिप विक्षेपण को मापा गया था। गणना (5) और उनके समय डेरिवेटिव (6), और अंत में पीक-टू-पीक टिप विक्षेपण को फ्रेम के दृश्य निरीक्षण जोड़े (7) पर मापा गया।
हवा (22.4-22.9°C), विआयनीकृत पानी (20.8-21.5°C) और बैलिस्टिक जिलेटिन 10% (w/v) (19.7-23.0°C, \(\text {हनीवेल}^{ \text) में माप लिया गया {TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) टाइप I बैलिस्टिक विश्लेषण के लिए बोवाइन और पोर्क बोन जिलेटिन, हनीवेल इंटरनेशनल, नॉर्थ कैरोलिना, यूएसए)।तापमान को के-टाइप थर्मोकपल एम्पलीफायर (एडी595, एनालॉग डिवाइसेज इंक., एमए, यूएसए) और के-टाइप थर्मोकपल (फ्लूक 80पीके-1 बीड प्रोब नंबर 3648 टाइप-के, फ्लूक कॉर्पोरेशन, वाशिंगटन, यूएसए) से मापा गया था।माध्यम से 5 µm के रिज़ॉल्यूशन के साथ एक ऊर्ध्वाधर मोटर चालित z-अक्ष चरण (8MT50-100BS1-XYZ, स्टैंडा लिमिटेड, विनियस, लिथुआनिया) का उपयोग करके गहराई को सतह (z-अक्ष की उत्पत्ति के रूप में सेट) से मापा गया था।प्रति कदम.
चूंकि नमूना आकार छोटा था (एन = 5) और सामान्यता की कल्पना नहीं की जा सकती थी, एक दो-नमूना दो-पूंछ वाले विलकॉक्सन रैंक योग परीक्षण (आर, वी4.0.3, आर फाउंडेशन फॉर स्टैटिस्टिकल कंप्यूटिंग, आर-प्रोजेक्ट .org) का उपयोग किया गया था। विभिन्न बेवेल के लिए विचरण सुई टिप की मात्रा की तुलना करने के लिए।प्रति ढलान 3 तुलनाएँ थीं, इसलिए 0.017 के समायोजित महत्व स्तर और 5% की त्रुटि दर के साथ बोनफेरोनी सुधार लागू किया गया था।
आइए अब चित्र 7 की ओर मुड़ें।29.75 kHz की आवृत्ति पर, 21-गेज सुई की झुकने वाली अर्ध-तरंग (\(\lambda_y/2\)) \(\लगभग) 8 मिमी है।जैसे-जैसे कोई टिप के पास पहुंचता है, तिरछे कोण के साथ झुकने वाली तरंग दैर्ध्य कम हो जाती है।टिप पर \(\lambda _y/2\) \(\लगभग\) एक सुई के सामान्य लांसोलेट (ए), असममित (बी) और एक्सिसमेट्रिक (सी) झुकाव के लिए 3, 1 और 7 मिमी के चरण हैं , क्रमश।इस प्रकार, इसका मतलब है कि लैंसेट की सीमा \(\लगभग) 5 मिमी है (इस तथ्य के कारण कि लैंसेट के दो विमान एक एकल बिंदु29,30 बनाते हैं), असममित बेवल 7 मिमी है, असममित बेवल 1 है मिमी.एक्सिसिमेट्रिक ढलान (गुरुत्वाकर्षण का केंद्र स्थिर रहता है, इसलिए केवल पाइप की दीवार की मोटाई वास्तव में ढलान के साथ बदलती है)।
29.75 kHz की आवृत्ति पर FEM अध्ययन और समीकरणों का अनुप्रयोग।(1) लैंसेट (ए), असममित (बी) और अक्षीय (सी) बेवल ज्यामिति के लिए झुकने वाली अर्ध-तरंग (\(\lambda_y/2\)) की भिन्नता की गणना करते समय (जैसा कि चित्र 1 ए, बी, सी में है) ) .लैंसेट, एसिमेट्रिक और एक्सिसमेट्रिक बेवल का औसत मान \(\lambda_y/2\) क्रमशः 5.65, 5.17 और 7.52 मिमी था।ध्यान दें कि असममित और अक्षीय सममित बेवेल के लिए टिप की मोटाई \(\लगभग) 50 µm तक सीमित है।
चरम गतिशीलता \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) ट्यूब की लंबाई (टीएल) और बेवल लंबाई (बीएल) का इष्टतम संयोजन है (चित्र 8, 9)।एक पारंपरिक लैंसेट के लिए, चूंकि इसका आकार निश्चित है, इष्टतम टीएल \(\लगभग) 29.1 मिमी (चित्र 8) है।असममित और अक्षीय सममित बेवेल (क्रमशः चित्र 9 ए, बी) के लिए, एफईएम अध्ययन में बीएल को 1 से 7 मिमी तक शामिल किया गया था, इसलिए इष्टतम टीएल 26.9 से 28.7 मिमी (रेंज 1.8 मिमी) और 27.9 से 29 .2 मिमी (रेंज) थे 1.3 मिमी), क्रमशः।असममित ढलान (छवि 9 ए) के लिए, इष्टतम टीएल रैखिक रूप से बढ़ गया, बीएल 4 मिमी पर एक पठार तक पहुंच गया, और फिर बीएल 5 से 7 मिमी तक तेजी से घट गया।एक अक्षसममितीय बेवल (चित्र 9 बी) के लिए, इष्टतम टीएल बढ़ते बीएल के साथ रैखिक रूप से बढ़ गया और अंत में बीएल पर 6 से 7 मिमी तक स्थिर हो गया।अक्षसममितीय झुकाव (चित्र 9सी) के एक विस्तारित अध्ययन से \(\लगभग) 35.1-37.1 मिमी पर इष्टतम टीएल का एक अलग सेट पता चला।सभी बीएल के लिए, दो सर्वोत्तम टीएल के बीच की दूरी \(\लगभग\) 8 मिमी (\(\lambda_y/2\) के बराबर) है।
लैंसेट ट्रांसमिशन गतिशीलता 29.75 kHz पर।सुई को 29.75 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर लचीले ढंग से उत्तेजित किया गया था और कंपन को सुई की नोक पर मापा गया था और टीएल 26.5-29.5 मिमी (0.1 मिमी वृद्धि में) के लिए संचरित यांत्रिक गतिशीलता (अधिकतम मूल्य के सापेक्ष डीबी) की मात्रा के रूप में व्यक्त किया गया था। .
29.75 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर एफईएम के पैरामीट्रिक अध्ययन से पता चलता है कि एक अक्षसिमेट्रिक टिप की स्थानांतरण गतिशीलता उसके असममित समकक्ष की तुलना में ट्यूब की लंबाई में परिवर्तन से कम प्रभावित होती है।एफईएम का उपयोग करके आवृत्ति डोमेन अध्ययन में असममित (ए) और अक्षीय (बी, सी) बेवल ज्यामिति का बेवल लंबाई (बीएल) और पाइप लंबाई (टीएल) अध्ययन (सीमा की स्थिति चित्र 2 में दिखाई गई है)।(ए, बी) टीएल 26.5 से 29.5 मिमी (0.1 मिमी कदम) और बीएल 1-7 मिमी (0.5 मिमी कदम) तक था।(सी) टीएल 25-40 मिमी (0.05 मिमी वृद्धि में) और बीएल 0.1-7 मिमी (0.1 मिमी वृद्धि में) सहित विस्तारित अक्षीय झुकाव अध्ययन से पता चलता है कि \(\lambda_y/2\ ) को टिप की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।चलती सीमा की स्थिति.
सुई विन्यास में तीन ईजेनफ़्रीक्वेंसी \(f_{1-3}\) हैं जो निम्न, मध्यम और उच्च मोड क्षेत्रों में विभाजित हैं जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है। पीटीई आकार दर्ज किया गया था जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।10 और फिर चित्र 11 में विश्लेषण किया गया। नीचे प्रत्येक मोडल क्षेत्र के लिए निष्कर्ष दिए गए हैं:
20 मिमी की गहराई पर हवा, पानी और जिलेटिन में एक लैंसेट (एल) और एक्सिसिमेट्रिक बेवल AX1-3 के लिए स्वेप्ट-फ़्रीक्वेंसी साइनसॉइडल उत्तेजना के साथ प्राप्त विशिष्ट रिकॉर्डेड तात्कालिक पावर ट्रांसफर दक्षता (पीटीई) आयाम।एक तरफा स्पेक्ट्रा दिखाया गया है।मापी गई आवृत्ति प्रतिक्रिया (300 किलोहर्ट्ज़ पर नमूना) को कम-पास फ़िल्टर किया गया और फिर मोडल विश्लेषण के लिए 200 के कारक से कम किया गया।सिग्नल-टू-शोर अनुपात \(\le\) 45 डीबी है।पीटीई चरण (बैंगनी बिंदीदार रेखाएं) डिग्री (\(^{\circ}\)) में दिखाए जाते हैं।
मोडल प्रतिक्रिया विश्लेषण (मतलब ± मानक विचलन, एन = 5) चित्र 10 में दिखाया गया है, ढलान एल और एएक्स1-3 के लिए, हवा, पानी और 10% जिलेटिन (गहराई 20 मिमी) में, (शीर्ष) तीन मोडल क्षेत्रों के साथ ( निम्न, मध्यम और उच्च) और उनके संबंधित मोडल आवृत्तियों\(f_{1-3 }\) (kHz), (औसत) ऊर्जा दक्षता \(\text {PTE}_{1{-}3}\) समकक्षों का उपयोग करके गणना की गई .(4) और (नीचे) पूर्ण चौड़ाई आधे अधिकतम माप पर क्रमशः \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (हर्ट्ज)।ध्यान दें कि कम PTE दर्ज होने पर बैंडविड्थ माप को छोड़ दिया गया था, यानी AX2 ढलान के मामले में \(\text {FWHM}_{1}\)।ढलान विक्षेपण की तुलना करने के लिए \(f_2\) मोड को सबसे उपयुक्त पाया गया, क्योंकि इसने 99% तक बिजली हस्तांतरण दक्षता (\(\text {PTE}_{2}\)) का उच्चतम स्तर दिखाया।
पहला मोडल क्षेत्र: \(f_1\) डाले गए माध्यम के प्रकार पर अधिक निर्भर नहीं करता है, बल्कि ढलान की ज्यामिति पर निर्भर करता है।\(f_1\) घटती बेवल लंबाई (AX1-3 के लिए हवा में क्रमशः 27.1, 26.2 और 25.9 kHz) के साथ घटती है।क्षेत्रीय औसत \(\text {PTE}_{1}\) और \(\text {FWHM}_{1}\) क्रमशः \(\लगभग\) 81% और 230 हर्ट्ज हैं।\(\text {FWHM}_{1}\) में लैंसेट (L, 473 Hz) में सबसे अधिक जिलेटिन सामग्री है।ध्यान दें कि कम रिकॉर्ड किए गए FRF आयाम के कारण जिलेटिन में \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 का मूल्यांकन नहीं किया जा सका।
दूसरा मोडल क्षेत्र: \(f_2\) डाले गए मीडिया के प्रकार और बेवल पर निर्भर करता है।हवा, पानी और जिलेटिन में औसत मान \(f_2\) क्रमशः 29.1, 27.9 और 28.5 kHz हैं।इस मॉडल क्षेत्र ने 99% का उच्च पीटीई भी दिखाया, जो 84% के क्षेत्रीय औसत के साथ मापा गया किसी भी समूह में सबसे अधिक है।\(\text {FWHM}_{2}\) का क्षेत्रीय औसत \(\लगभग\) 910 हर्ट्ज है।
तीसरा मोड क्षेत्र: आवृत्ति \(f_3\) मीडिया प्रकार और बेवल पर निर्भर करती है।हवा, पानी और जिलेटिन में औसत \(f_3\) मान क्रमशः 32.0, 31.0 और 31.3 kHz हैं।\(\text {PTE}_{3}\) क्षेत्रीय औसत \(\लगभग\) 74% था, जो किसी भी क्षेत्र से सबसे कम था।क्षेत्रीय औसत \(\text {FWHM}_{3}\) \(\लगभग\) 1085 हर्ट्ज है, जो पहले और दूसरे क्षेत्र से अधिक है।
       निम्नलिखित चित्र को संदर्भित करता है.12 और तालिका 2. लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर (220 µm/ तक) प्राप्त किया। डब्ल्यू हवा में)। 12 और तालिका 2. लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर (220 µm/ तक) प्राप्त किया। डब्ल्यू हवा में)। Следующе относится к рисунку и таблице 2. Ланцет (L) отклонялше всего (с высокой значимостью для всех наконечников, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . निम्नलिखित चित्र 12 और तालिका 2 पर लागू होता है। लैंसेट (एल) ने हवा और पानी दोनों में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व के साथ, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर प्राप्त करते हुए।(हवा में 220 μm/W करें)।श्रीमतीनीचे चित्र 12 और तालिका 2।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,\(p<\) 0.017）（图12a），实现最डीपीआर (अधिकतम 220 µm/W)।柳叶刀(L) का हवा और पानी में उच्चतम विक्षेपण है (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a), और उच्चतम DPR (220 µm/W तक) प्राप्त किया है वायु)। Ланцет (l) ная наиболшего dpr (до 220 мкм/вт в воздухе)। लैंसेट (एल) ने हवा और पानी में सबसे अधिक (सभी युक्तियों के लिए उच्च महत्व, \(p<\) 0.017) विक्षेपित किया (चित्र 12ए), उच्चतम डीपीआर (हवा में 220 µm/W तक) तक पहुंच गया। हवा में, AX1 जिसका BL अधिक था, AX2–3 (महत्व के साथ, \(p<) 0.017) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (जिसका BL सबसे कम था) 190 µm/W की DPR के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ। हवा में, AX1 जिसका BL अधिक था, AX2–3 (महत्व के साथ, \(p<) 0.017) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (जिसका BL सबसे कम था) 190 µm/W की DPR के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ। AX1 को BL से जोड़ने पर AX2–3 दिखाई देता है (p<\) 0 ,017), как AX3 का उपयोग करें (यह BL से कम नहीं है) отклонялся больше, ем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. हवा में, उच्च BL के साथ AX1, AX2–3 (महत्व \(p<) 0.017 के साथ) से अधिक विक्षेपित हुआ, जबकि AX3 (न्यूनतम BL के साथ) DPR 190 µm/W के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित हुआ।BL, AX1 और AX2-3 के बीच अंतर, (p<) 0.017, AX3, AX3, AX2-3 AX2, DPR, 190 µm/W 。 हवा में, उच्च BL के साथ AX1 का विक्षेपण AX2-3 (महत्वपूर्ण रूप से, \(p<\) 0.017) से अधिक है, और AX3 (न्यूनतम BL के साथ) का विक्षेपण AX2 से अधिक है, DPR 190 है µm/W . В воздухе AX1 с более высоким BL отклоняется больше, чем AX2-3 (значимо, \(p<\) 0,017), AX3 का उपयोग करें (BL पर उपलब्ध नहीं है) की कीमत AX2 है, DPR 190 мкм/Вт है। हवा में, उच्च BL के साथ AX1, AX2-3 (महत्वपूर्ण, \(p<) 0.017) से अधिक विक्षेपित करता है, जबकि AX3 (निम्नतम BL के साथ) DPR 190 μm/W के साथ AX2 से अधिक विक्षेपित करता है।20 मिमी पानी पर, विक्षेपण और PTE AX1–3 महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं थे (\(p>\) 0.017)।पानी में पीटीई का स्तर (90.2-98.4%) आम तौर पर हवा (56-77.5%) (छवि 12 सी) की तुलना में अधिक था, और पानी में प्रयोग के दौरान गुहिकायन की घटना नोट की गई थी (चित्र 13), अतिरिक्त भी देखें जानकारी)।
हवा और पानी (गहराई 20 मिमी) में बेवल एल और एएक्स1-3 के लिए मापी गई टिप विक्षेपण की मात्रा (मतलब ± एसडी, एन = 5) बदलती बेवेल ज्यामिति के प्रभाव को दर्शाती है।माप निरंतर एकल आवृत्ति साइनसोइडल उत्तेजना का उपयोग करके प्राप्त किए गए थे।(ए) शीर्ष से शिखर विचलन (\(u_y\vec {j}\)) टिप पर, (बी) उनके संबंधित मोडल आवृत्तियों \(f_2\) पर मापा जाता है।(सी) समीकरण की पावर ट्रांसफर दक्षता (पीटीई, आरएमएस,%)।(4) और (डी) विक्षेपण शक्ति कारक (डीपीआर, µm/W) की गणना विचलन शिखर-से-शिखर और संचारित विद्युत शक्ति \(P_T\) (Wrms) के रूप में की जाती है।
एक विशिष्ट हाई-स्पीड कैमरा शैडो प्लॉट जो आधे चक्र में पानी (20 मिमी गहराई) में एक लैंसेट (एल) और एक्सिसिमेट्रिक टिप (एएक्स1-3) के शिखर-से-शिखर विचलन (हरी और लाल बिंदीदार रेखाएं) दिखाता है।चक्र, उत्तेजना आवृत्ति \(f_2\) पर (नमूना आवृत्ति 310 kHz)।कैप्चर की गई ग्रेस्केल छवि का आकार 128×128 पिक्सेल और पिक्सेल आकार \(\लगभग\) 5 µm है।वीडियो अतिरिक्त जानकारी में पाया जा सकता है.
इस प्रकार, हमने झुकने वाली तरंग दैर्ध्य (चित्र 7) में परिवर्तन का मॉडल तैयार किया और ज्यामितीय आकृतियों के पारंपरिक लैंसेट, असममित और अक्षीय सममित कक्षों के लिए पाइप की लंबाई और कक्ष (छवि 8, 9) के संयोजन के लिए हस्तांतरणीय यांत्रिक गतिशीलता की गणना की।उत्तरार्द्ध के आधार पर, हमने टिप से वेल्ड तक 43 मिमी (या \(\लगभग) 2.75\(\lambda _y\) 29.75 kHz पर) की इष्टतम दूरी का अनुमान लगाया, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, और तीन अक्षीय सममितीय बनाए अलग-अलग बेवल लंबाई वाले बेवल।फिर हमने पारंपरिक लैंसेट (आंकड़े 10, 11) की तुलना में हवा, पानी और 10% (डब्ल्यू/वी) बैलिस्टिक जिलेटिन में उनके आवृत्ति व्यवहार की विशेषता बताई और बेवल विक्षेपण तुलना के लिए सबसे उपयुक्त मोड निर्धारित किया।अंत में, हमने 20 मिमी की गहराई पर हवा और पानी में लहर को मोड़कर टिप विक्षेपण को मापा और प्रत्येक बेवल के लिए सम्मिलन माध्यम की पावर ट्रांसफर दक्षता (पीटीई,%) और विक्षेपण पावर फैक्टर (डीपीआर, µm/W) की मात्रा निर्धारित की।कोणीय प्रकार (चित्र 12)।
सुई बेवल ज्यामिति को सुई टिप विक्षेपण की मात्रा को प्रभावित करते हुए दिखाया गया है।लैंसेट ने कम औसत विक्षेपण (छवि 12) के साथ अक्षीय बेवल की तुलना में उच्चतम विक्षेपण और उच्चतम डीपीआर हासिल किया।सबसे लंबे बेवल वाले 4 मिमी अक्ष-सममित बेवल (AX1) ने अन्य अक्ष-सममित सुइयों (AX2–3) (\(p < 0.017\), तालिका 2) की तुलना में हवा में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अधिकतम विक्षेपण हासिल किया, लेकिन कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। .जब सुई को पानी में रखा जाता है तो देखा जाता है।इस प्रकार, टिप पर शिखर विक्षेपण के संदर्भ में लंबी बेवल लंबाई होने का कोई स्पष्ट लाभ नहीं है।इसे ध्यान में रखते हुए, ऐसा प्रतीत होता है कि इस अध्ययन में अध्ययन की गई बेवल ज्यामिति का विक्षेपण पर बेवेल की लंबाई की तुलना में अधिक प्रभाव पड़ता है।यह झुकने की कठोरता के कारण हो सकता है, उदाहरण के लिए मुड़ी हुई सामग्री की कुल मोटाई और सुई के डिज़ाइन पर निर्भर करता है।
प्रायोगिक अध्ययनों में, परावर्तित फ्लेक्सुरल तरंग का परिमाण टिप की सीमा स्थितियों से प्रभावित होता है।जब सुई की नोक को पानी और जिलेटिन में डाला जाता है, तो \(\text {PTE}_{2}\) \(\लगभग\) 95% होता है, और \(\text {PTE}_{ 2}\) \ होता है (\text {PTE}_{ 2}\) मान (\text {PTE}_{1}\) और \(\text {PTE}_{3}\) के लिए 73% और 77% हैं, क्रमशः (चित्र 11)।यह इंगित करता है कि कास्टिंग माध्यम, यानी पानी या जिलेटिन में ध्वनिक ऊर्जा का अधिकतम स्थानांतरण \(f_2\) पर होता है।41-43 किलोहर्ट्ज़ आवृत्ति रेंज में एक सरल डिवाइस कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करके पिछले अध्ययन31 में इसी तरह का व्यवहार देखा गया था, जिसमें लेखकों ने एम्बेडिंग माध्यम के यांत्रिक मापांक पर वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक की निर्भरता दिखाई थी।प्रवेश की गहराई32 और ऊतक के यांत्रिक गुण सुई पर एक यांत्रिक भार प्रदान करते हैं और इसलिए UZEFNAB के गुंजयमान व्यवहार को प्रभावित करने की उम्मीद की जाती है।इस प्रकार, अनुनाद ट्रैकिंग एल्गोरिदम (जैसे 17, 18, 33) का उपयोग सुई के माध्यम से वितरित ध्वनिक शक्ति को अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है।
झुकने वाली तरंग दैर्ध्य पर सिमुलेशन (चित्र 7) से पता चलता है कि अक्षीय टिप लैंसेट और असममित बेवल की तुलना में संरचनात्मक रूप से अधिक कठोर (यानी, झुकने में अधिक कठोर) है।(1) के आधार पर और ज्ञात वेग-आवृत्ति संबंध का उपयोग करते हुए, हम सुई की नोक पर झुकने की कठोरता का अनुमान क्रमशः लैंसेट, असममित और अक्षीय झुकाव वाले विमानों के लिए 200, 20 और 1500 एमपीए के रूप में लगाते हैं।यह 29.75 kHz (चित्र 7a-c) पर क्रमशः \(\lambda_y\) के \(\लगभग\) 5.3, 1.7, और 14.2 मिमी से मेल खाता है।USeFNAB के दौरान नैदानिक ​​सुरक्षा को ध्यान में रखते हुए, झुके हुए विमान की संरचनात्मक कठोरता पर ज्यामिति के प्रभाव का आकलन किया जाना चाहिए34।
ट्यूब की लंबाई (छवि 9) के सापेक्ष बेवल मापदंडों के एक अध्ययन से पता चला है कि असममित बेवल (1.8 मिमी) के लिए इष्टतम संचरण रेंज अक्षीय बेवल (1.3 मिमी) की तुलना में अधिक थी।इसके अलावा, गतिशीलता क्रमशः 4 से 4.5 मिमी और असममित और अक्षीय झुकाव के लिए 6 से 7 मिमी तक स्थिर है (चित्र 9 ए, बी)।इस खोज का व्यावहारिक महत्व विनिर्माण सहनशीलता में व्यक्त किया गया है, उदाहरण के लिए, इष्टतम टीएल की कम सीमा का मतलब यह हो सकता है कि अधिक लंबाई सटीकता की आवश्यकता है।साथ ही, गतिशीलता पठार गतिशीलता पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव डाले बिना किसी दी गई आवृत्ति पर डिप की लंबाई चुनने के लिए अधिक सहनशीलता प्रदान करता है।
अध्ययन में निम्नलिखित सीमाएँ शामिल हैं।एज डिटेक्शन और हाई-स्पीड इमेजिंग (चित्रा 12) का उपयोग करके सुई विक्षेपण का प्रत्यक्ष माप का मतलब है कि हम हवा और पानी जैसे ऑप्टिकली पारदर्शी मीडिया तक सीमित हैं।हम यह भी बताना चाहेंगे कि हमने सिम्युलेटेड ट्रांसफर गतिशीलता का परीक्षण करने के लिए प्रयोगों का उपयोग नहीं किया और इसके विपरीत, लेकिन सुई निर्माण के लिए इष्टतम लंबाई निर्धारित करने के लिए एफईएम अध्ययनों का उपयोग किया।व्यावहारिक सीमाओं के संबंध में, नोक से आस्तीन तक लैंसेट की लंबाई अन्य सुइयों (AX1-3) की तुलना में \(\लगभग) 0.4 सेमी अधिक है, चित्र देखें।3बी.यह सुई डिज़ाइन की मोडल प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकता है।इसके अलावा, वेवगाइड पिन के अंत में सोल्डर का आकार और आयतन (चित्र 3 देखें) पिन डिजाइन के यांत्रिक प्रतिबाधा को प्रभावित कर सकता है, जिससे यांत्रिक प्रतिबाधा और झुकने के व्यवहार में त्रुटियां उत्पन्न हो सकती हैं।
अंत में, हमने प्रदर्शित किया है कि प्रयोगात्मक बेवल ज्यामिति USeFNAB में विक्षेपण की मात्रा को प्रभावित करती है।यदि बड़े विक्षेपण से ऊतक पर सुई के प्रभाव पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जैसे छेदने के बाद काटने की दक्षता, तो USeFNAB में एक पारंपरिक लैंसेट की सिफारिश की जा सकती है क्योंकि यह संरचनात्मक टिप की पर्याप्त कठोरता को बनाए रखते हुए अधिकतम विक्षेपण प्रदान करता है।.इसके अलावा, एक हालिया अध्ययन35 से पता चला है कि अधिक टिप विक्षेपण गुहिकायन जैसे जैविक प्रभावों को बढ़ा सकता है, जो न्यूनतम इनवेसिव सर्जिकल अनुप्रयोगों के विकास में योगदान कर सकता है।यह देखते हुए कि USeFNAB13 में बायोप्सी उपज में वृद्धि के लिए कुल ध्वनिक शक्ति में वृद्धि देखी गई है, अध्ययन की गई सुई ज्यामिति के विस्तृत नैदानिक ​​​​लाभों का मूल्यांकन करने के लिए नमूना उपज और गुणवत्ता के आगे मात्रात्मक अध्ययन की आवश्यकता है।