[發明專利]非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法

有效

• 申請號: 201410539141.0
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104287776A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 萬明習;史愛偉;宗瑜瑾;黃佩萱;王弟亞;敬博文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選擇透聲管(1)作為微泡懸浮液的流動通道，且該透聲管(1)沿水平方向放置在操控區域；第一、二操控超聲換能器(2，3)布置在透聲管(1)的一側，第一、二操控超聲換能器(2，3)關于過操控區域內的操控中心的豎直直線對稱，該豎直直線與透聲管垂直相交；在透聲管(1)和第一、二操控超聲換能器(2，3)之間填充能夠傳播超聲的介質；其中，第一、二操控超聲換能器(2，3)的中心頻率與操控微泡所需的頻率相同；

2)將微泡懸浮液推進到透聲管(1)內，啟動第一、二操控超聲換能器(2，3)，第一、二操控超聲換能器(2，3)發出操控超聲波束并聚焦在操控區域；

3)通過使用操控微泡所需的頻率的連續正弦電信號激勵第一、二操控超聲換能器(2，3)，調節第一、二操控超聲換能器(2，3)的激勵電信號功率以控制發射聲壓以及聲場中微泡群的聲輻射力大小，改變微泡群在豎直方向上所受合力以控制微泡在豎直方向的移動；同時，通過改變第一、二操控超聲換能器(2，3)的激勵電信號的相位或頻率，使微泡在水平方向移動；

4)將超聲陣列換能器(4)放置到能夠監控微泡群操控過程的位置，獲取微泡群操控過程的超聲回波射頻數據，構建微泡群母小波，對微泡群母小波組進行歸一化處理，利用歸一化處理后的微泡群母小波對超聲回波射頻數據進行小波相關性分析，獲取小波相關系數，構建微泡群小波變換超聲圖像矩陣，形成微泡群操控過程的超聲監控圖像。

2.根據權利要求1所述的非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于：所述的步驟2)中微泡群在豎直方向所受合力F_m是由聲輻射力、浮力和重力產生的。

3.根據權利要求1或2所述的非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于，步驟3)改變微泡群在豎直方向上所受合力F_m以控制微泡在豎直方向的移動是根據如下公式進行的：

F_m＝F_f-F_rad-F_g

其中，F_f是微泡的浮力，F_rad是微泡的聲輻射力，F_g是微泡的重力。

4.根據權利要求3所述的非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于：

微泡的浮力F_f為：F_f＝V_bρ_lg；且V_b表示微泡的體積，ρ_l表示微泡懸浮液的液體的密度，g表示重力加速度；

微泡的聲輻射力F_rad為：且V(t)表示隨時間t變化的微泡的動態體積，表示t時刻坐標為(z,r)的聲壓梯度；

微泡的重力F_g為：F_g＝V_bρ_gg，且ρ_g表示單個微泡內氣體的密度。

5.根據權利要求1所述的非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于：所述的步驟3)中改變第一、二操控超聲換能器(2，3)的激勵電信號的相位能夠使第一、二超聲換能器(2，3)發出的操控波束在操控區域相互疊加干涉所形成的聲勢能阱在水平方向移動。

6.根據權利要求1或5所述的非自由場內流動微泡的二維操控及其超聲成像監控方法，其特征在于，所述的步驟3)中微泡在水平方向移動的距離d_α是按照下式得到的：

dα=λα4πcosθ]]>

其中，λ表示操控超聲的波長，θ為第一、二操控超聲換能器(2，3)的聲束傳播方向分別與水平方向之間的夾角，α表示相位改變的角度。