నీడిల్ బెవెల్ జ్యామితి అల్ట్రాసౌండ్-యాంప్లిఫైడ్ ఫైన్ నీడిల్ బయాప్సీలో బెండ్ యాంప్లిట్యూడ్‌ని ప్రభావితం చేస్తుంది

Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు పరిమిత CSS మద్దతుతో బ్రౌజర్ సంస్కరణను ఉపయోగిస్తున్నారు.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).అదనంగా, కొనసాగుతున్న మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ని చూపుతాము.
ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల రంగులరాట్నం ప్రదర్శిస్తుంది.ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి మునుపటి మరియు తదుపరి బటన్‌లను ఉపయోగించండి లేదా ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి చివర ఉన్న స్లయిడర్ బటన్‌లను ఉపయోగించండి.
సాంప్రదాయిక ఫైన్ నీడిల్ ఆస్పిరేషన్ బయాప్సీ (FNAB)తో పోల్చితే అల్ట్రాసౌండ్ ఉపయోగం అల్ట్రాసౌండ్-మెరుగైన ఫైన్ నీడిల్ ఆస్పిరేషన్ బయాప్సీ (USeFNAB)లో కణజాల దిగుబడిని మెరుగుపరుస్తుందని ఇటీవల నిరూపించబడింది.బెవెల్ జ్యామితి మరియు సూది చిట్కా చర్య మధ్య సంబంధం ఇంకా పరిశోధించబడలేదు.ఈ అధ్యయనంలో, మేము వివిధ బెవెల్ పొడవులతో వివిధ సూది బెవెల్ జ్యామితి కోసం సూది ప్రతిధ్వని మరియు విక్షేపం వ్యాప్తి యొక్క లక్షణాలను పరిశోధించాము.3.9 మిమీ కట్‌తో సంప్రదాయ లాన్సెట్‌ని ఉపయోగించి, టిప్ డిఫ్లెక్షన్ పవర్ ఫ్యాక్టర్ (DPR) గాలి మరియు నీటిలో వరుసగా 220 మరియు 105 µm/W.ఇది గాలి మరియు నీటిలో వరుసగా 180 మరియు 80 µm/W DPRని సాధించిన యాక్సిమెట్రిక్ 4mm బెవెల్ చిట్కా కంటే ఎక్కువ.ఈ అధ్యయనం విభిన్న చొప్పించే సహాయాల సందర్భంలో బెవెల్ జ్యామితి యొక్క బెండింగ్ దృఢత్వం మధ్య సంబంధం యొక్క ప్రాముఖ్యతను హైలైట్ చేస్తుంది మరియు తద్వారా USeFNAB కోసం ముఖ్యమైన సూది బెవెల్ జ్యామితిని మార్చడం ద్వారా పంక్చర్ తర్వాత కట్టింగ్ చర్యను నియంత్రించే పద్ధతులపై అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది.అప్లికేషన్ ముఖ్యమైనది.
ఫైన్ నీడిల్ ఆస్పిరేషన్ బయాప్సీ (FNAB) అనేది ఒక టెక్నిక్, దీనిలో ఒక అసాధారణత అనుమానించబడినప్పుడు కణజాల నమూనాను పొందేందుకు సూదిని ఉపయోగిస్తారు.సాంప్రదాయ లాన్సెట్4 మరియు మెంఘిని5 చిట్కాల కంటే ఫ్రాన్సీన్-రకం చిట్కాలు అధిక రోగనిర్ధారణ పనితీరును అందించడానికి చూపబడ్డాయి.హిస్టోపాథాలజీకి తగిన నమూనా యొక్క సంభావ్యతను పెంచడానికి యాక్సిసిమెట్రిక్ (అంటే చుట్టుకొలత) బెవెల్‌లు కూడా ప్రతిపాదించబడ్డాయి.
బయాప్సీ సమయంలో, అనుమానాస్పద పాథాలజీని బహిర్గతం చేయడానికి చర్మం మరియు కణజాల పొరల ద్వారా సూదిని పంపుతారు.ఇటీవలి అధ్యయనాలు అల్ట్రాసోనిక్ యాక్టివేషన్ 7,8,9,10 మృదు కణజాలాలను యాక్సెస్ చేయడానికి అవసరమైన పంక్చర్ శక్తిని తగ్గిస్తుందని చూపించాయి.నీడిల్ బెవెల్ జ్యామితి నీడిల్ ఇంటరాక్షన్ శక్తులను ప్రభావితం చేస్తుందని చూపబడింది, ఉదా పొడవాటి బెవెల్‌లు తక్కువ కణజాల చొచ్చుకుపోయే శక్తులను కలిగి ఉన్నట్లు చూపబడింది 11 .సూది కణజాల ఉపరితలంలోకి చొచ్చుకుపోయిన తర్వాత, అంటే పంక్చర్ తర్వాత, సూది యొక్క కట్టింగ్ శక్తి మొత్తం సూది-కణజాల పరస్పర చర్యలో 75% ఉండవచ్చని సూచించబడింది.అల్ట్రాసౌండ్ (US) పోస్ట్-పంక్చర్ దశలో రోగనిర్ధారణ మృదు కణజాల బయాప్సీ నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది13.ఎముక బయాప్సీని మెరుగుపరచడానికి ఇతర పద్ధతులు హార్డ్ టిష్యూ నమూనా కోసం అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి 14,15 కానీ బయాప్సీ నాణ్యతను మెరుగుపరిచే ఫలితాలు నివేదించబడలేదు.అల్ట్రాసౌండ్ డ్రైవ్ వోల్టేజ్ 16,17,18 పెరగడంతో యాంత్రిక స్థానభ్రంశం పెరుగుతుందని అనేక అధ్యయనాలు కనుగొన్నాయి.సూది-కణజాల పరస్పర చర్యలలో అక్షసంబంధ (రేఖాంశ) స్థిర శక్తుల గురించి అనేక అధ్యయనాలు ఉన్నప్పటికీ19,20, అల్ట్రాసోనిక్ మెరుగుపరచబడిన FNAB (USeFNAB)లో టెంపోరల్ డైనమిక్స్ మరియు సూది బెవెల్ జ్యామితిపై అధ్యయనాలు పరిమితం చేయబడ్డాయి.
అల్ట్రాసోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద సూది వంగడం ద్వారా నడిచే సూది చిట్కా చర్యపై వివిధ బెవెల్ జ్యామితి ప్రభావాన్ని పరిశోధించడం ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం.ప్రత్యేకించి, సాంప్రదాయిక సూది బెవెల్‌లు (ఉదా, లాన్‌సెట్‌లు), యాక్సిసిమెట్రిక్ మరియు అసమాన సింగిల్ బెవెల్ జ్యామితి (Fig. సెలెక్టివ్ చూషణ వంటి వివిధ ప్రయోజనాల కోసం USeFNAB సూదుల అభివృద్ధిని సులభతరం చేయడానికి పంక్చర్ తర్వాత సూది చిట్కా విక్షేపంపై ఇంజెక్షన్ మాధ్యమం యొక్క ప్రభావాన్ని మేము పరిశోధించాము. యాక్సెస్ లేదా మృదు కణజాల కేంద్రకాలు.
ఈ అధ్యయనంలో వివిధ బెవెల్ జ్యామితులు చేర్చబడ్డాయి.(a) ISO 7864:201636కి అనుగుణంగా ఉండే లాన్‌సెట్‌లు \(\alpha\) అనేది ప్రాథమిక బెవెల్ కోణం, \(\theta\) అనేది ద్వితీయ బెవెల్ భ్రమణ కోణం మరియు \(\phi\) అనేది ద్వితీయ బెవెల్ భ్రమణ కోణం డిగ్రీలు , డిగ్రీలలో (\(^\circ\)).(బి) లీనియర్ అసమాన సింగిల్ స్టెప్ చాంఫర్‌లు (DIN 13097:201937లో “స్టాండర్డ్” అని పిలుస్తారు) మరియు (సి) లీనియర్ యాక్సిమెట్రిక్ (సర్కమ్‌ఫెరెన్షియల్) సింగిల్ స్టెప్ చాంఫర్‌లు.
సాంప్రదాయ లాన్సెట్, యాక్సిమెట్రిక్ మరియు అసమాన సింగిల్-స్టేజ్ స్లోప్ జ్యామితి కోసం వాలు వెంబడి బెండింగ్ తరంగదైర్ఘ్యంలో మార్పును మొదట మోడల్ చేయడం మా విధానం.రవాణా మెకానిజం మొబిలిటీపై బెవెల్ కోణం మరియు ట్యూబ్ పొడవు యొక్క ప్రభావాన్ని పరిశీలించడానికి మేము పారామెట్రిక్ అధ్యయనాన్ని లెక్కించాము.ప్రోటోటైప్ సూదిని తయారు చేయడానికి సరైన పొడవును నిర్ణయించడానికి ఇది జరుగుతుంది.అనుకరణ ఆధారంగా, సూది నమూనాలు తయారు చేయబడ్డాయి మరియు గాలి, నీరు మరియు 10% (w/v) బాలిస్టిక్ జెలటిన్‌లో వాటి ప్రతిధ్వనించే ప్రవర్తన వోల్టేజ్ రిఫ్లెక్షన్ కోఎఫీషియంట్‌ను కొలవడం మరియు పవర్ ట్రాన్స్‌ఫర్ సామర్థ్యాన్ని లెక్కించడం ద్వారా ప్రయోగాత్మకంగా వర్గీకరించబడింది, దీని నుండి ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఉంటుంది. నిర్ణయించారు..చివరగా, హై-స్పీడ్ ఇమేజింగ్ అనేది గాలి మరియు నీటిలో సూది యొక్క కొన వద్ద బెండింగ్ వేవ్ యొక్క విక్షేపణను నేరుగా కొలవడానికి మరియు ప్రతి వంపు ద్వారా ప్రసారం చేయబడిన విద్యుత్ శక్తిని మరియు ఇంజెక్ట్ చేయబడిన విక్షేపం శక్తి కారకం (DPR) జ్యామితిని అంచనా వేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. మధ్యస్థ.
మూర్తి 2aలో చూపినట్లుగా, 316 స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ (యంగ్స్ మాడ్యులస్ 205)తో తయారు చేసిన No. 21 పైప్ (0.80 mm OD, 0.49 mm ID, 0.155 mm పైపు గోడ మందం, ISO 9626:201621లో పేర్కొన్న విధంగా ప్రామాణిక గోడ) ఉపయోగించండి.\(\text {GN/m}^{2}\), సాంద్రత 8070 kg/m\(^{3}\), Poisson యొక్క నిష్పత్తి 0.275).
సూది మరియు సరిహద్దు పరిస్థితుల యొక్క పరిమిత మూలకం మోడల్ (FEM) యొక్క బెండింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ట్యూనింగ్ యొక్క నిర్ణయం.(ఎ) బెవెల్ పొడవు (BL) మరియు పైపు పొడవు (TL) యొక్క నిర్ణయం.(బి) హార్మోనిక్ పాయింట్ ఫోర్స్ \(\tilde{F}_y\vec{j}\) ఉపయోగించి త్రిమితీయ (3D) పరిమిత మూలకం మోడల్ (FEM) సూదిని సన్నిహిత చివరలో ఉత్తేజపరిచేందుకు, పాయింట్‌ను మళ్లించడానికి మరియు వేగాన్ని కొలవడానికి మెకానిస్టిక్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ మొబిలిటీని లెక్కించడానికి ప్రతి చిట్కా (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)).\(\lambda _y\) అనేది నిలువు శక్తి \(\tilde{F}_y\vec {j}\)తో అనుబంధించబడిన బెండింగ్ తరంగదైర్ఘ్యంగా నిర్వచించబడింది.(సి) x-అక్షం మరియు y-అక్షం చుట్టూ వరుసగా గురుత్వాకర్షణ కేంద్రం, క్రాస్ సెక్షనల్ ఏరియా A మరియు జడత్వం యొక్క క్షణాలు \(I_{xx}\) మరియు \(I_{yy}\) నిర్ణయించండి.
అంజీర్లో చూపిన విధంగా.2b,c, క్రాస్-సెక్షనల్ ఏరియా A ఉన్న అనంతమైన (అనంతమైన) పుంజం కోసం మరియు బీమ్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ పరిమాణంతో పోలిస్తే పెద్ద తరంగదైర్ఘ్యం, బెండింగ్ (లేదా బెండింగ్) దశ వేగం \(c_{EI}\ ) 22గా నిర్వచించబడింది:
E అనేది యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ (\(\text {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) అనేది ఉత్తేజిత కోణీయ ఫ్రీక్వెన్సీ (rad/s), ఇక్కడ \( f_0 \ ) అనేది లీనియర్ ఫ్రీక్వెన్సీ (1/s లేదా Hz), I అనేది ఆసక్తి యొక్క అక్షం చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతం యొక్క జడత్వం యొక్క క్షణం \((\text {m}^{4})\) మరియు \(m'=\ rho _0 A \) అనేది యూనిట్ పొడవు (kg/m)పై ద్రవ్యరాశి, ఇక్కడ \(\rho _0\) సాంద్రత \((\text {kg/m}^{3})\) మరియు A అనేది క్రాస్ -బీమ్ యొక్క సెక్షనల్ ప్రాంతం (xy ప్లేన్) (\ (\టెక్స్ట్ {m}^{2}\)).మా విషయంలో వర్తించే శక్తి నిలువు y-అక్షానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది, అనగా \(\tilde{F}_y\vec {j}\), మేము క్షితిజ సమాంతర x- చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతం యొక్క జడత్వం యొక్క క్షణంపై మాత్రమే ఆసక్తి కలిగి ఉన్నాము. అక్షం, అంటే \(I_{xx} \), కాబట్టి:
పరిమిత మూలకం నమూనా (FEM) కోసం, స్వచ్ఛమైన హార్మోనిక్ స్థానభ్రంశం (m) భావించబడుతుంది, కాబట్టి త్వరణం (\(\text {m/s}^{2}\)) \(\partial ^2 \vec { u}/ \ పాక్షిక t^2 = -\omega ^2\vec {u}\), ఉదా \(\vec {u}(x, y, z, t) := u_x\vec {i} + u_y \vec {j }+ u_z\vec {k}\) అనేది స్పేషియల్ కోఆర్డినేట్‌లలో నిర్వచించబడిన త్రిమితీయ స్థానభ్రంశం వెక్టర్.COMSOL మల్టీఫిజిక్స్ సాఫ్ట్‌వేర్ ప్యాకేజీ (వెర్షన్‌లు 5.4-5.5, COMSOL ఇంక్., మసాచుసెట్స్, USA)లో దాని అమలు ప్రకారం, మొమెంటం బ్యాలెన్స్ లా 23 యొక్క పరిమిత వికృతమైన లాగ్రాంజియన్ రూపంతో రెండోదాన్ని భర్తీ చేయడం:
ఎక్కడ \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) అనేది టెన్సర్ డైవర్జెన్స్ ఆపరేటర్, మరియు \({\underline{\sigma}}\) అనేది రెండవ Piola-Kirchhoff ఒత్తిడి టెన్సర్ (రెండవ ఆర్డర్, \(\ text { N /m}^{2}\)), మరియు \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { k} \) అనేది ప్రతి డిఫార్మబుల్ వాల్యూమ్ యొక్క బాడీ ఫోర్స్ (\(\text {N/m}^{3}\)) యొక్క వెక్టర్, మరియు \(e^{j\phi }\) అనేది దశ యొక్క దశ. శరీర శక్తి, దశ కోణం \(\ phi\) (రాడ్) కలిగి ఉంటుంది.మా విషయంలో, శరీరం యొక్క వాల్యూమ్ ఫోర్స్ సున్నా, మరియు మా మోడల్ రేఖాగణిత సరళత మరియు చిన్న పూర్తిగా సాగే వైకల్యాలను ఊహిస్తుంది, అనగా \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), ఇక్కడ \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) మరియు \({\underline{ \varepsilon}}\) – సాగే వైకల్యం మరియు మొత్తం వైకల్యం (రెండవ క్రమం యొక్క పరిమాణం లేనిది), వరుసగా.హుక్ యొక్క కాన్‌స్టిట్యూటివ్ ఐసోట్రోపిక్ స్థితిస్థాపకత టెన్సర్ \(\అండర్‌లైన్ {\అండర్‌లైన్ {C))\) యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ E(\(\text{N/m}^{2}\))ని ఉపయోగించి పొందబడింది మరియు పాయిసన్ నిష్పత్తి v నిర్వచించబడింది, తద్వారా \ (\underline{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (నాల్గవ ఆర్డర్).కాబట్టి ఒత్తిడి గణన \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\) అవుతుంది.
మూలకం పరిమాణం \(\le\) 8 μmతో 10-నోడ్ టెట్రాహెడ్రల్ మూలకాలతో లెక్కలు నిర్వహించబడ్డాయి.సూది వాక్యూమ్‌లో రూపొందించబడింది మరియు మెకానికల్ మొబిలిటీ బదిలీ విలువ (ms-1 H-1) \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec {j}గా నిర్వచించబడింది |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, ఇక్కడ \(\tilde{v}_y\vec {j}\) అనేది హ్యాండ్‌పీస్ యొక్క అవుట్‌పుట్ కాంప్లెక్స్ వేగం మరియు \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) అనేది అంజీర్ 2bలో చూపిన విధంగా, ట్యూబ్ యొక్క ప్రాక్సిమల్ చివరలో ఉన్న సంక్లిష్టమైన చోదక శక్తి.ట్రాన్స్మిసివ్ మెకానికల్ మొబిలిటీ గరిష్ట విలువను సూచనగా ఉపయోగించి డెసిబెల్స్ (dB)లో వ్యక్తీకరించబడుతుంది, అనగా \(20\log _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}| )\ ) , అన్ని FEM అధ్యయనాలు 29.75 kHz ఫ్రీక్వెన్సీలో జరిగాయి.
సూది రూపకల్పన (Fig. 3) సంప్రదాయ 21 గేజ్ హైపోడెర్మిక్ సూదిని కలిగి ఉంటుంది (కేటలాగ్ నంబర్: 4665643, స్టెరికాన్\(^\circledR\), బయటి వ్యాసం 0.8 mm, పొడవు 120 mm, AISIతో తయారు చేయబడింది. క్రోమియం-నికెల్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ 304., B. బ్రాన్ మెల్‌సుంజెన్ AG, మెల్‌సుంజెన్, జర్మనీ) పాలీప్రొఫైలిన్ ప్రాక్సిమల్‌తో తయారు చేసిన ప్లాస్టిక్ లూయర్ లాక్ స్లీవ్‌ను సంబంధిత చిట్కా మార్పుతో ఉంచారు.అంజీర్ 3bలో చూపిన విధంగా సూది గొట్టం వేవ్‌గైడ్‌కు విక్రయించబడింది.వేవ్‌గైడ్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ 3D ప్రింటర్‌పై ముద్రించబడింది (EOS M 290 3D ప్రింటర్‌లో EOS స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ 316L, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, Finland) ఆపై M4 బోల్ట్‌లను ఉపయోగించి లాంగెవిన్ సెన్సార్‌కు జోడించబడింది.లాంగెవిన్ ట్రాన్స్‌డ్యూసెర్ ప్రతి చివర రెండు బరువులతో 8 పైజోఎలెక్ట్రిక్ రింగ్ మూలకాలను కలిగి ఉంటుంది.
నాలుగు రకాల చిట్కాలు (చిత్రపటం), వాణిజ్యపరంగా లభించే లాన్సెట్ (L), మరియు మూడు తయారు చేయబడిన యాక్సిసిమెట్రిక్ సింగిల్-స్టేజ్ బెవెల్‌లు (AX1–3) వరుసగా 4, 1.2 మరియు 0.5 మిమీల బెవెల్ పొడవు (BL) ద్వారా వర్గీకరించబడ్డాయి.(a) పూర్తయిన సూది చిట్కా యొక్క క్లోజ్-అప్.(బి) 3డి ప్రింటెడ్ వేవ్‌గైడ్‌కి సోల్డర్ చేయబడిన నాలుగు పిన్‌ల టాప్ వ్యూ ఆపై M4 బోల్ట్‌లతో లాంగెవిన్ సెన్సార్‌కి కనెక్ట్ చేయబడింది.
మూడు యాక్సిసిమెట్రిక్ బెవెల్ చిట్కాలు (Fig. 3) (TAs మెషిన్ టూల్స్ Oy) 4.0, 1.2 మరియు 0.5 mm యొక్క బెవెల్ పొడవుతో (BL, ఫిగ్. 2aలో నిర్ణయించబడింది) \(\సుమారు\) 2\ (^\)కి అనుగుణంగా తయారు చేయబడింది. circ\), 7\(^\circ\) మరియు 18\(^\circ\).బెవెల్ L మరియు AX1–3 కోసం వేవ్‌గైడ్ మరియు స్టైలస్ బరువులు వరుసగా 3.4 ± 0.017 గ్రా (సగటు ± SD, n = 4) (Quintix\(^\circledR\) 224 డిజైన్ 2, సార్టోరియస్ AG, Göttingen, జర్మనీ) .సూది యొక్క కొన నుండి ప్లాస్టిక్ స్లీవ్ చివరి వరకు మొత్తం పొడవు మూర్తి 3b లో బెవెల్ L మరియు AX1-3 కోసం వరుసగా 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 సెం.మీ.
అన్ని సూది కాన్ఫిగరేషన్‌ల కోసం, సూది యొక్క కొన నుండి వేవ్‌గైడ్ (అంటే, టంకం ప్రాంతం) యొక్క కొన వరకు పొడవు 4.3 సెం.మీ ఉంటుంది మరియు సూది ట్యూబ్ బెవెల్ పైకి ఎదురుగా ఉండేలా (అంటే, Y అక్షానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది) )), (Fig. 2) లో వలె.
కంప్యూటర్‌లో (Latitude 7490, Dell Inc., Texas, USA) నడుస్తున్న MATLAB (R2019a, The MathWorks Inc., Massachusetts, USA)లోని అనుకూల స్క్రిప్ట్ 7 సెకన్లలో 25 నుండి 35 kHz వరకు లీనియర్ సైనూసోయిడల్ స్వీప్‌ను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడింది, డిజిటల్-టు-అనలాగ్ (DA) కన్వర్టర్ (అనలాగ్ డిస్కవరీ 2, డిజిలెంట్ ఇంక్., వాషింగ్టన్, USA) ద్వారా అనలాగ్ సిగ్నల్‌గా మార్చబడింది.అనలాగ్ సిగ్నల్ \(V_0\) (0.5 Vp-p) ప్రత్యేక రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ (RF) యాంప్లిఫైయర్ (మరియాచి ఓయ్, టర్కు, ఫిన్లాండ్)తో విస్తరించబడింది.ఫాలింగ్ యాంప్లిఫైయింగ్ వోల్టేజ్ \({V_I}\) అనేది RF యాంప్లిఫైయర్ నుండి 50 \(\Omega\) అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్‌తో 50 \(\Omega)\) ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్‌తో సూది నిర్మాణంలో నిర్మించిన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌కు అవుట్‌పుట్ అవుతుంది. లాంగెవిన్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ (ముందు మరియు వెనుక బహుళస్థాయి పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు, ద్రవ్యరాశితో లోడ్ చేయబడినవి) యాంత్రిక తరంగాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.కస్టమ్ RF యాంప్లిఫైయర్ డ్యూయల్-ఛానల్ స్టాండింగ్ వేవ్ పవర్ ఫ్యాక్టర్ (SWR) మీటర్‌తో అమర్చబడి ఉంటుంది, ఇది సంఘటన \({V_I}\) మరియు 300 kHz అనలాగ్-టు-డిజిటల్ (AD ద్వారా రిఫ్లెక్ట్ చేయబడిన యాంప్లిఫైడ్ వోల్టేజ్ \(V_R\)ని గుర్తించగలదు. ) కన్వర్టర్ (అనలాగ్ డిస్కవరీ 2).ట్రాన్సియెంట్‌లతో యాంప్లిఫైయర్ ఇన్‌పుట్‌ను ఓవర్‌లోడ్ చేయకుండా నిరోధించడానికి ఎక్సైటేషన్ సిగ్నల్ ప్రారంభంలో మరియు చివరిలో యాంప్లిట్యూడ్ మాడ్యులేట్ చేయబడింది.
MATLABలో అమలు చేయబడిన కస్టమ్ స్క్రిప్ట్‌ని ఉపయోగించి, ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ ఫంక్షన్ (AFC), అనగా ఒక లీనియర్ స్టేషనరీ సిస్టమ్‌ని ఊహిస్తుంది.అలాగే, సిగ్నల్ నుండి ఏవైనా అవాంఛిత పౌనఃపున్యాలను తీసివేయడానికి 20 నుండి 40 kHz బ్యాండ్ పాస్ ఫిల్టర్‌ని వర్తింపజేయండి.ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ సిద్ధాంతాన్ని సూచిస్తూ, \(\tilde{H}(f)\) ఈ సందర్భంలో వోల్టేజ్ రిఫ్లెక్షన్ కోఎఫీషియంట్‌కి సమానం, అంటే \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 .యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్ \(Z_0\) కన్వర్టర్ యొక్క అంతర్నిర్మిత ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ శక్తి \({P_R}/{P_I}\) యొక్క ప్రతిబింబ గుణకం \కి తగ్గించబడుతుంది. ({V_R }^ 2/{V_I}^2\), అప్పుడు \(|\rho _{V}|^2\).విద్యుత్ శక్తి యొక్క సంపూర్ణ విలువ అవసరమైన సందర్భంలో, సంబంధిత వోల్టేజ్ యొక్క రూట్ మీన్ స్క్వేర్ (rms) విలువను తీసుకోవడం ద్వారా సంఘటన \(P_I\) మరియు ప్రతిబింబించే\(P_R\) శక్తిని (W) లెక్కించండి, ఉదాహరణకు, సైనూసోయిడల్ ఎక్సైటేషన్ ఉన్న ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ కోసం, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, ఇక్కడ \(Z_0\) 50 \(\Omega\).లోడ్ \(P_T\) (అంటే చొప్పించిన మాధ్యమం)కి పంపిణీ చేయబడిన విద్యుత్ శక్తిని \(|P_I – P_R |\) (W RMS)గా లెక్కించవచ్చు మరియు శక్తి బదిలీ సామర్థ్యాన్ని (PTE) నిర్వచించవచ్చు మరియు వ్యక్తీకరించవచ్చు శాతం (%) కాబట్టి 27 ఇస్తుంది:
స్టైలస్ డిజైన్ యొక్క మోడల్ ఫ్రీక్వెన్సీలు \(f_{1-3}\) (kHz) మరియు సంబంధిత శక్తి బదిలీ సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన ఉపయోగించబడుతుంది, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) నేరుగా టేబుల్ 1 నుండి \(\text {PTE}_{1{-}3}\) నుండి అంచనా వేయబడింది పౌనఃపున్యాలు \(f_{1-3}\) లో వివరించబడింది.
అసిక్యులర్ స్ట్రక్చర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ (AFC)ని కొలిచే పద్ధతి.ఫ్రీక్వెన్సీ రెస్పాన్స్ ఫంక్షన్ \(\tilde{H}(f)\) మరియు దాని ఇంపల్స్ రెస్పాన్స్ H(t)ని పొందేందుకు డ్యూయల్-ఛానల్ స్వెప్ట్-సైన్ కొలత25,38 ఉపయోగించబడుతుంది.\({\mathcal {F}}\) మరియు \({\mathcal {F}}^{-1}\) వరుసగా సంఖ్యాపరంగా కత్తిరించబడిన ఫోరియర్ పరివర్తన మరియు విలోమ పరివర్తన ఆపరేషన్‌ను సూచిస్తాయి.\(\tilde{G}(f)\) అంటే రెండు సంకేతాలు ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో గుణించబడతాయి, ఉదా \(\tilde{G}_{XrX}\) అంటే విలోమ స్కాన్\(\tilde{X} r( f )\) మరియు వోల్టేజ్ డ్రాప్ సిగ్నల్ \(\tilde{X}(f)\).
అంజీర్లో చూపిన విధంగా.5, హై-స్పీడ్ కెమెరా (ఫాంటమ్ V1612, విజన్ రీసెర్చ్ ఇంక్., న్యూజెర్సీ, USA) మాక్రో లెన్స్ (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc. .., టోక్యో, జపాన్) 27.5-30 kHz పౌనఃపున్యం వద్ద ఫ్లెక్చురల్ ఎక్సైటేషన్ (సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ, కంటిన్యూసాయిడ్)కి లోబడి సూది చిట్కా యొక్క విక్షేపణను రికార్డ్ చేయడానికి ఉపయోగించబడింది.నీడ మ్యాప్‌ను రూపొందించడానికి, సూది బెవెల్ వెనుక అధిక తీవ్రత కలిగిన తెల్లటి LED (పార్ట్ నంబర్: 4052899910881, వైట్ లెడ్, 3000 K, 4150 lm, ఓస్రామ్ ఆప్టో సెమీకండక్టర్స్ GmbH, రీజెన్స్‌బర్గ్, జర్మనీ) చల్లబడిన మూలకం ఉంచబడింది.
ప్రయోగాత్మక సెటప్ యొక్క ముందు వీక్షణ.లోతు మీడియా ఉపరితలం నుండి కొలుస్తారు.సూది నిర్మాణం బిగించి మరియు మోటరైజ్డ్ బదిలీ పట్టికలో మౌంట్ చేయబడింది.బెవెల్డ్ టిప్ యొక్క విక్షేపాన్ని కొలవడానికి అధిక మాగ్నిఫికేషన్ లెన్స్ (5\(\ సార్లు\)) ఉన్న హై స్పీడ్ కెమెరాను ఉపయోగించండి.అన్ని కొలతలు మిల్లీమీటర్లలో ఉన్నాయి.
ప్రతి రకమైన సూది బెవెల్ కోసం, మేము 128 \(\x\) 128 పిక్సెల్‌ల 300 హై-స్పీడ్ కెమెరా ఫ్రేమ్‌లను రికార్డ్ చేసాము, ప్రతి ఒక్కటి 1/180 mm (\(\ సుమారు) 5 µm ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్‌తో, తాత్కాలిక రిజల్యూషన్‌తో సెకనుకు 310,000 ఫ్రేమ్‌లు.మూర్తి 6లో చూపినట్లుగా, ప్రతి ఫ్రేమ్ (1) కత్తిరించబడుతుంది (2) తద్వారా చిట్కా ఫ్రేమ్ చివరి పంక్తిలో (దిగువ) ఉంటుంది, ఆపై చిత్రం (3) యొక్క హిస్టోగ్రాం లెక్కించబడుతుంది, కాబట్టి కానీ థ్రెషోల్డ్‌లు 1 మరియు 2 నిర్ణయించవచ్చు.ఆపై Sobel ఆపరేటర్ 3 \(\times\) 3ని ఉపయోగించి Canny28(4) అంచు గుర్తింపును వర్తింపజేయండి మరియు మొత్తం 300 రెట్లు దశల కోసం నాన్-కావిటేషనల్ హైపోటెన్యూస్ (లేబుల్ \(\mathbf {\times }\)) యొక్క పిక్సెల్ స్థానాన్ని లెక్కించండి .ముగింపులో విక్షేపం యొక్క వ్యవధిని నిర్ణయించడానికి, ఉత్పన్నం లెక్కించబడుతుంది (కేంద్ర వ్యత్యాస అల్గోరిథం ఉపయోగించి) (6) మరియు విక్షేపం (7) యొక్క లోకల్ ఎక్స్‌ట్రీమా (అంటే పీక్) ఉన్న ఫ్రేమ్ గుర్తించబడుతుంది.కావిటేటింగ్ కాని అంచుని దృశ్యమానంగా పరిశీలించిన తర్వాత, ఒక జత ఫ్రేమ్‌లు (లేదా రెండు ఫ్రేమ్‌లు సగం వ్యవధితో వేరు చేయబడతాయి) (7) ఎంచుకోబడ్డాయి మరియు చిట్కా విక్షేపం కొలుస్తారు (\(\mathbf {\times} \ ) లేబుల్ చేయబడింది పైథాన్‌లో (v3.8, పైథాన్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఫౌండేషన్, python.org) OpenCV కానీ ఎడ్జ్ డిటెక్షన్ అల్గోరిథం (v4.5.1, ఓపెన్ సోర్స్ కంప్యూటర్ విజన్ లైబ్రరీ, opencv.org) ఉపయోగించి విద్యుత్ శక్తి \ (P_T \) (W, rms) .
ఫ్రేమింగ్ (1-2), కానీ ఎడ్జ్ డిటెక్షన్ (3-4), పిక్సెల్ లొకేషన్ ఎడ్జ్‌తో సహా 7-దశల అల్గారిథమ్ (1-7)ని ఉపయోగించి 310 kHz వద్ద హై-స్పీడ్ కెమెరా నుండి తీసిన ఫ్రేమ్‌ల శ్రేణిని ఉపయోగించి చిట్కా విక్షేపం కొలుస్తారు. గణన (5) మరియు వాటి సమయ ఉత్పన్నాలు (6), మరియు చివరకు పీక్-టు-పీక్ టిప్ విక్షేపం దృశ్యపరంగా తనిఖీ చేయబడిన జతల ఫ్రేమ్‌లపై కొలుస్తారు (7).
గాలి (22.4-22.9°C), డీయోనైజ్డ్ వాటర్ (20.8-21.5°C) మరియు బాలిస్టిక్ జెలటిన్ 10% (w/v) (19.7-23.0°C, \(\text {హనీవెల్}^{ \text)లో కొలతలు తీసుకోబడ్డాయి. { TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) టైప్ I బాలిస్టిక్ అనాలిసిస్ కోసం బోవిన్ మరియు పోర్క్ బోన్ జెలటిన్, హనీవెల్ ఇంటర్నేషనల్, నార్త్ కరోలినా, USA).K-రకం థర్మోకపుల్ యాంప్లిఫైయర్ (AD595, అనలాగ్ డివైసెస్ ఇంక్., MA, USA) మరియు K-రకం థర్మోకపుల్ (ఫ్లూక్ 80PK-1 బీడ్ ప్రోబ్ నం. 3648 టైప్-కె, ఫ్లూక్ కార్పొరేషన్, వాషింగ్టన్, USA)తో ఉష్ణోగ్రతను కొలుస్తారు.5 µm రిజల్యూషన్‌తో నిలువుగా ఉండే మోటరైజ్డ్ z-యాక్సిస్ స్టేజ్ (8MT50-100BS1-XYZ, విల్నియస్, లిథువేనియా) ఉపయోగించి ఉపరితలం నుండి మీడియం లోతును (z-యాక్సిస్ యొక్క మూలంగా సెట్ చేయబడింది) కొలుస్తారు.ఒక్కో అడుగు.
నమూనా పరిమాణం చిన్నది (n = 5) మరియు నార్మాలిటీని ఊహించలేము కాబట్టి, రెండు-నమూనా టూ-టెయిల్డ్ విల్కాక్సన్ ర్యాంక్ సమ్ టెస్ట్ (R, v4.0.3, R ఫౌండేషన్ ఫర్ స్టాటిస్టికల్ కంప్యూటింగ్, r-project .org) ఉపయోగించబడింది. వేర్వేరు బెవెల్‌ల కోసం వేరియెన్స్ సూది చిట్కా మొత్తాన్ని సరిపోల్చడానికి.ఒక వాలుకు 3 పోలికలు ఉన్నాయి, కాబట్టి 0.017 యొక్క సర్దుబాటు ప్రాముఖ్యత స్థాయి మరియు 5% లోపం రేటుతో బోన్‌ఫెరోని దిద్దుబాటు వర్తించబడింది.
మనం ఇప్పుడు Fig.7కి వెళ్దాం.29.75 kHz ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద, 21-గేజ్ సూది యొక్క బెండింగ్ హాఫ్-వేవ్ (\(\lambda_y/2\)) \(\సుమారుగా) 8 మిమీ.ఒకరు చిట్కాను చేరుకున్నప్పుడు, వంపు తరంగదైర్ఘ్యం వాలుగా ఉన్న కోణంలో తగ్గుతుంది.చిట్కా వద్ద \(\lambda _y/2\) \(\సుమారు\) ఒకే సూది యొక్క సాధారణ లాన్సోలేట్ (a), అసమాన (b) మరియు యాక్సిమెట్రిక్ (c) వంపు కోసం 3, 1 మరియు 7 mm దశలు ఉన్నాయి. , వరుసగా.ఈ విధంగా, దీని అర్థం లాన్సెట్ యొక్క పరిధి \(\సుమారుగా) 5 మిమీ (లాన్సెట్ యొక్క రెండు విమానాలు ఒకే పాయింట్29,30ని ఏర్పరుస్తాయి కాబట్టి), అసమాన బెవెల్ 7 మిమీ, అసమాన బెవెల్ 1 మి.మీ.యాక్సిసిమెట్రిక్ వాలులు (గురుత్వాకర్షణ కేంద్రం స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి పైపు గోడ మందం మాత్రమే వాలు వెంట మారుతుంది).
FEM అధ్యయనాలు మరియు 29.75 kHz ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద సమీకరణాల అప్లికేషన్.(1) లాన్సెట్ (ఎ), అసమాన (బి) మరియు యాక్సిమెట్రిక్ (సి) బెవెల్ జ్యామితి (అంజీర్ 1a,b,c) కోసం బెండింగ్ హాఫ్-వేవ్ (\(\lambda_y/2\)) యొక్క వైవిధ్యాన్ని లెక్కించేటప్పుడు ) .లాన్సెట్, అసమాన మరియు యాక్సిమెట్రిక్ బెవెల్స్ యొక్క సగటు విలువ \(\lambda_y/2\) వరుసగా 5.65, 5.17 మరియు 7.52 మిమీ.అసమాన మరియు యాక్సిసిమెట్రిక్ బెవెల్‌ల కోసం చిట్కా మందం \(\సుమారు) 50 µm వరకు పరిమితం చేయబడిందని గమనించండి.
పీక్ మొబిలిటీ \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) అనేది ట్యూబ్ పొడవు (TL) మరియు బెవెల్ పొడవు (BL) యొక్క సరైన కలయిక (Fig. 8, 9).ఒక సంప్రదాయ లాన్సెట్ కోసం, దాని పరిమాణం స్థిరంగా ఉన్నందున, సరైన TL \(\సుమారుగా) 29.1 mm (Fig. 8).అసమాన మరియు యాక్సిమెట్రిక్ బెవెల్‌ల కోసం (వరుసగా Fig. 9a, b), FEM అధ్యయనాలు 1 నుండి 7 mm వరకు BLని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి సరైన TL 26.9 నుండి 28.7 mm (పరిధి 1.8 mm) మరియు 27.9 నుండి 29 .2 mm (పరిధి) 1.3 మిమీ), వరుసగా.అసమాన వాలు (Fig. 9a) కోసం, సరైన TL సరళంగా పెరిగింది, BL 4 mm వద్ద పీఠభూమికి చేరుకుంది, ఆపై BL 5 నుండి 7 mm వరకు బాగా తగ్గింది.యాక్సిసిమెట్రిక్ బెవెల్ (Fig. 9b) కోసం, సరైన TL పెరుగుతున్న BLతో సరళంగా పెరిగింది మరియు చివరకు BL వద్ద 6 నుండి 7 mm వరకు స్థిరీకరించబడింది.యాక్సిసిమెట్రిక్ టిల్ట్ (Fig. 9c) యొక్క విస్తృతమైన అధ్యయనం \(\సుమారు) 35.1–37.1 mm వద్ద విభిన్నమైన సరైన TLలను వెల్లడించింది.అన్ని BLల కోసం, రెండు ఉత్తమ TLల మధ్య దూరం \(\సుమారు\) 8mm (\(\lambda_y/2\)కి సమానం).
29.75 kHz వద్ద లాన్సెట్ ట్రాన్స్మిషన్ మొబిలిటీ.సూది 29.75 kHz పౌనఃపున్యం వద్ద సరళంగా ఉత్తేజితం చేయబడింది మరియు కంపనాన్ని సూది యొక్క కొన వద్ద కొలుస్తారు మరియు TL 26.5-29.5 mm (0.1 mm ఇంక్రిమెంట్‌లలో) కోసం ప్రసారం చేయబడిన మెకానికల్ మొబిలిటీ (గరిష్ట విలువకు సంబంధించి dB) మొత్తంగా వ్యక్తీకరించబడింది. .
29.75 kHz పౌనఃపున్యం వద్ద FEM యొక్క పారామెట్రిక్ అధ్యయనాలు అక్షసంబంధమైన చిట్కా యొక్క బదిలీ చలనశీలత దాని అసమాన ప్రతిరూపం కంటే ట్యూబ్ పొడవులో మార్పు ద్వారా తక్కువగా ప్రభావితమవుతుందని చూపిస్తుంది.FEM ఉపయోగించి ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్ అధ్యయనంలో బెవెల్ పొడవు (BL) మరియు పైప్ పొడవు (TL) అసమాన (a) మరియు యాక్సిసిమెట్రిక్ (b, c) బెవెల్ జ్యామితి అధ్యయనాలు (సరిహద్దు పరిస్థితులు అంజీర్ 2లో చూపబడ్డాయి).(a, b) TL 26.5 నుండి 29.5 mm (0.1 mm అడుగు) మరియు BL 1–7 mm (0.5 mm అడుగు) వరకు ఉంటుంది.(సి) TL 25–40 mm (0.05 mm ఇంక్రిమెంట్‌లలో) మరియు BL 0.1–7 mm (0.1 mm ఇంక్రిమెంట్‌లలో) సహా విస్తరించిన అక్షసంబంధ వంపు అధ్యయనాలు \(\lambda_y/2\ ) తప్పనిసరిగా చిట్కా అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి.కదిలే సరిహద్దు పరిస్థితులు.
సూది కాన్ఫిగరేషన్ మూడు ఈజెన్ ఫ్రీక్వెన్సీలను కలిగి ఉంది \(f_{1-3}\) టేబుల్ 1లో చూపిన విధంగా తక్కువ, మధ్యస్థ మరియు అధిక మోడ్ రీజియన్‌లుగా విభజించబడింది. PTE పరిమాణం అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా రికార్డ్ చేయబడింది.10 ఆపై అంజీర్ 11లో విశ్లేషించబడింది. ప్రతి మోడల్ ప్రాంతానికి సంబంధించిన ఫలితాలు క్రింద ఉన్నాయి:
20 mm లోతులో గాలి, నీరు మరియు జెలటిన్‌లో లాన్సెట్ (L) మరియు యాక్సిసిమెట్రిక్ బెవెల్ AX1-3 కోసం స్వీప్ట్-ఫ్రీక్వెన్సీ సైనూసోయిడల్ ఎక్సైటేషన్‌తో పొందిన సాధారణ రికార్డ్ చేయబడిన తక్షణ శక్తి బదిలీ సామర్థ్యం (PTE) యాంప్లిట్యూడ్‌లు.ఒక-వైపు స్పెక్ట్రా చూపబడింది.కొలిచిన ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన (300 kHz వద్ద నమూనా) తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ చేయబడింది మరియు మోడల్ విశ్లేషణ కోసం 200 ఫ్యాక్టర్‌తో స్కేల్ చేయబడింది.సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి \(\le\) 45 dB.PTE దశలు (ఊదా రంగు చుక్కల పంక్తులు) డిగ్రీలలో చూపబడ్డాయి (\(^{\circ}\)).
మోడల్ ప్రతిస్పందన విశ్లేషణ (సగటు ± ప్రామాణిక విచలనం, n = 5) అంజీర్ 10లో చూపబడింది, L మరియు AX1-3 వాలుల కోసం, గాలి, నీరు మరియు 10% జెలటిన్ (లోతు 20 మిమీ), (పైభాగం) మూడు మోడల్ ప్రాంతాలతో ( తక్కువ, మధ్య మరియు అధిక) మరియు వాటి సంబంధిత మోడల్ ఫ్రీక్వెన్సీలు\(f_{1-3 }\) (kHz), (సగటు) శక్తి సామర్థ్యం \(\text {PTE}_{1{-}3}\) సమానమైన వాటిని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది .(4) మరియు (దిగువ) పూర్తి వెడల్పు వరుసగా సగం గరిష్ట కొలతలు \(\text {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz).తక్కువ PTE నమోదు చేయబడినప్పుడు బ్యాండ్‌విడ్త్ కొలత దాటవేయబడిందని గమనించండి, అంటే AX2 వాలు విషయంలో \(\text {FWHM}_{1}\).\(f_2\) మోడ్ 99% వరకు అత్యధిక స్థాయి శక్తి బదిలీ సామర్థ్యాన్ని (\(\text {PTE}_{2}\)) చూపినందున, వాలు విక్షేపాలను పోల్చడానికి అత్యంత అనుకూలమైనదిగా గుర్తించబడింది.
మొదటి మోడల్ ప్రాంతం: \(f_1\) అనేది చొప్పించిన మీడియం రకంపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉండదు, కానీ వాలు యొక్క జ్యామితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.\(f_1\) తగ్గుతున్న బెవెల్ పొడవుతో తగ్గుతుంది (AX1-3 కోసం గాలిలో వరుసగా 27.1, 26.2 మరియు 25.9 kHz).ప్రాంతీయ సగటులు \(\text {PTE}_{1}\) మరియు \(\text {FWHM}_{1}\) వరుసగా \(\సుమారు\) 81% మరియు 230 Hz.\(\text {FWHM}_{1}\) లాన్సెట్ (L, 473 Hz)లో అత్యధిక జెలటిన్ కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంది.తక్కువ నమోదు చేయబడిన FRF వ్యాప్తి కారణంగా జెలటిన్‌లోని \(\text {FWHM}_{1}\) AX2 మూల్యాంకనం చేయబడలేదని గమనించండి.
రెండవ మోడల్ ప్రాంతం: \(f_2\) చొప్పించిన మీడియా రకం మరియు బెవెల్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.సగటు విలువలు \(f_2\) వరుసగా గాలి, నీరు మరియు జెలటిన్‌లో 29.1, 27.9 మరియు 28.5 kHz.ఈ మోడల్ ప్రాంతం 99% అధిక PTEని కూడా చూపింది, ఇది ప్రాంతీయ సగటు 84%తో కొలిచిన ఏ సమూహంలోనూ అత్యధికం.\(\text {FWHM}_{2}\) ప్రాంతీయ సగటు \(\సుమారు\) 910 Hz.
మూడవ మోడ్ ప్రాంతం: ఫ్రీక్వెన్సీ \(f_3\) మీడియా రకం మరియు బెవెల్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.సగటు \(f_3\) విలువలు వరుసగా గాలి, నీరు మరియు జెలటిన్‌లో 32.0, 31.0 మరియు 31.3 kHz.\(\text {PTE}_{3}\) ప్రాంతీయ సగటు \(\సుమారు\) 74%, ఇది ఏ ప్రాంతంలోనైనా అతి తక్కువ.ప్రాంతీయ సగటు \(\text {FWHM}_{3}\) \(\సుమారు\) 1085 Hz, ఇది మొదటి మరియు రెండవ ప్రాంతాల కంటే ఎక్కువ.
కిందిది అంజీర్‌ను సూచిస్తుంది.12 మరియు టేబుల్ 2. లాన్సెట్ (L) గాలి మరియు నీరు రెండింటిలోనూ (అన్ని చిట్కాలకు అధిక ప్రాముఖ్యతతో, \(p<\) 0.017) విక్షేపం చెందింది (Fig. 12a), అత్యధిక DPR (220 µm/ వరకు) సాధించింది. W గాలిలో). 12 మరియు టేబుల్ 2. లాన్సెట్ (L) గాలి మరియు నీరు రెండింటిలోనూ (అన్ని చిట్కాలకు అధిక ప్రాముఖ్యతతో, \(p<\) 0.017) విక్షేపం చెందింది (Fig. 12a), అత్యధిక DPR (220 µm/ వరకు) సాధించింది. W గాలిలో). 12 మరియు టబ్లిష్ 2 ечников, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и в воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . కిందివి మూర్తి 12 మరియు టేబుల్ 2కి వర్తిస్తాయి. లాన్సెట్ (L) గాలి మరియు నీరు రెండింటిలోనూ (అన్ని చిట్కాలకు అధిక ప్రాముఖ్యతతో, \(p<\) 0.017) విక్షేపం చెందింది (Fig. 12a), అత్యధిక DPRని సాధించింది.(గాలిలో 220 μm/W చేయండి).శ్రీమతిక్రింద మూర్తి 12 మరియు టేబుల్ 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 PR （在空气中高达220 µm/W）。柳叶刀(L) గాలి మరియు నీటిలో అత్యధిక విక్షేపణను కలిగి ఉంది (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a), మరియు అత్యధిక DPR (µm/W20 వరకు) సాధించింది గాలి). ల్యానిట్ (ఎల్) ఒత్క్లోనియాల్సియ బోల్షే వ్సెగో (విశ్లేషణ పదం నాకోనికోవ్, \(పి<\) 0,017) в в. игая наибольшего DPR (220 మి.మీ./వీటికి వోజ్డూహే). లాన్సెట్ (L) గాలి మరియు నీటిలో (అన్ని చిట్కాలకు అధిక ప్రాముఖ్యత, \(p<\) 0.017) విక్షేపం చేసింది (Fig. 12a), అత్యధిక DPR (గాలిలో 220 µm/W వరకు) చేరుకుంది. గాలిలో, అధిక BLని కలిగి ఉన్న AX1, AX2–3 (ముఖ్యతతో, \(p<\) 0.017) కంటే ఎక్కువగా విక్షేపం చెందింది, అయితే AX3 (అత్యల్ప BLని కలిగి ఉంది) 190 µm/W DPRతో AX2 కంటే ఎక్కువ విక్షేపం చెందింది. గాలిలో, అధిక BLని కలిగి ఉన్న AX1, AX2–3 (ముఖ్యతతో, \(p<\) 0.017) కంటే ఎక్కువగా విక్షేపం చెందింది, అయితే AX3 (అత్యల్ప BLని కలిగి ఉంది) 190 µm/W DPRతో AX2 కంటే ఎక్కువ విక్షేపం చెందింది. В воздухе AX1 с более высоким BL ఒత్క్లోనియాల్స్ వైషెం, CHEM AX2–3 (ప్రత్యేకత \(p<\) 0,017), టోగ్ల AX3 లండన్ బోల్షే, CHEM AX2 с DPR 190 ఎమ్‌కెఎమ్/వి. గాలిలో, అధిక BL ఉన్న AX1 AX2–3 కంటే ఎక్కువగా విక్షేపం చెందింది (ముఖ్యతతో \(p<\) 0.017), అయితే AX3 (అత్యల్ప BLతో) DPR 190 µm/Wతో AX2 కంటే ఎక్కువ విక్షేపం చెందింది.在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3偏转大于AX2,DPR 为190 µm/W . గాలిలో, అధిక BLతో AX1 యొక్క విక్షేపం AX2-3 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (ముఖ్యంగా, \(p<\) 0.017), మరియు AX3 యొక్క విక్షేపం (అత్యల్ప BLతో) AX2 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, DPR 190 µm/W. В воздухе AX1 с более высоким BL ఒత్క్లోనియాట్సియా బోల్షె, CHEM AX2-3 (జనాచిమో, \(p<\) 0,017), టోగ్డా కాక్ AX3 ется больше, CHEM AX2 s DPR 190 ఎమ్‌కెఎమ్/వి. గాలిలో, అధిక BLతో AX1 AX2-3 (ముఖ్యమైనది, \(p<\) 0.017) కంటే ఎక్కువ విక్షేపం చెందుతుంది, అయితే AX3 (అత్యల్ప BLతో) DPR 190 µm/Wతో AX2 కంటే ఎక్కువ విక్షేపం చెందుతుంది.20 mm నీటిలో, విక్షేపం మరియు PTE AX1–3 గణనీయంగా భిన్నంగా లేవు (\(p>\) 0.017).నీటిలో PTE స్థాయిలు (90.2-98.4%) సాధారణంగా గాలి (56-77.5%) (Fig. 12c) కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు నీటిలో ప్రయోగం సమయంలో పుచ్చు యొక్క దృగ్విషయం గుర్తించబడింది (Fig. 13, అదనపు కూడా చూడండి. సమాచారం).
గాలి మరియు నీటిలో బెవెల్ L మరియు AX1-3 కోసం కొలవబడిన చిట్కా విక్షేపం (సగటు ± SD, n = 5) (లోతు 20 మిమీ) బెవెల్ జ్యామితిని మార్చడం యొక్క ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.నిరంతర సింగిల్ ఫ్రీక్వెన్సీ సైనూసోయిడల్ ఉత్తేజాన్ని ఉపయోగించి కొలతలు పొందబడ్డాయి.(a) శిఖరం నుండి గరిష్ట విచలనం (\(u_y\vec {j}\)) కొన వద్ద, (b) వాటి సంబంధిత మోడల్ ఫ్రీక్వెన్సీలు \(f_2\) వద్ద కొలుస్తారు.(సి) సమీకరణం యొక్క శక్తి బదిలీ సామర్థ్యం (PTE, RMS, %).(4) మరియు (d) డిఫ్లెక్షన్ పవర్ ఫ్యాక్టర్ (DPR, µm/W) విచలనం పీక్-టు-పీక్ మరియు ట్రాన్స్‌మిటెడ్ ఎలక్ట్రికల్ పవర్ \(P_T\) (Wrms).
ఒక లాన్సెట్ (L) యొక్క పీక్-టు-పీక్ విచలనం (ఆకుపచ్చ మరియు ఎరుపు చుక్కల గీతలు) మరియు నీటిలో (20 మి.మీ. లోతు) యాక్సిసిమెట్రిక్ టిప్ (AX1–3) సగం చక్రంలో చూపించే ఒక సాధారణ హై-స్పీడ్ కెమెరా షాడో ప్లాట్.చక్రం, ఉత్తేజిత ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద \(f_2\) (నమూనా ఫ్రీక్వెన్సీ 310 kHz).క్యాప్చర్ చేయబడిన గ్రేస్కేల్ ఇమేజ్ పరిమాణం 128×128 పిక్సెల్‌లు మరియు పిక్సెల్ పరిమాణం \(\సుమారు\) 5 µm.వీడియో అదనపు సమాచారంలో చూడవచ్చు.
అందువలన, మేము బెండింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం (Fig. 7) లో మార్పును రూపొందించాము మరియు సాంప్రదాయిక లాన్సెట్, అసమాన మరియు రేఖాగణిత ఆకృతుల అక్షసంబంధమైన చాంఫర్‌ల కోసం పైపు పొడవు మరియు చాంఫర్ (Fig. 8, 9) కలయికల కోసం బదిలీ చేయగల యాంత్రిక చలనశీలతను లెక్కించాము.తరువాతి ఆధారంగా, మేము అంజీర్ 5లో చూపిన విధంగా, చిట్కా నుండి వెల్డ్ వరకు 29.75 kHz వద్ద 43 mm (లేదా \(\ సుమారు) 2.75\(\lambda _y\) యొక్క సరైన దూరాన్ని అంచనా వేసాము మరియు మూడు అక్షాంశాలను తయారు చేసాము. వివిధ బెవెల్ పొడవులతో బెవెల్లు.మేము సంప్రదాయ లాన్సెట్‌లతో (గణాంకాలు 10, 11) పోలిస్తే గాలి, నీరు మరియు 10% (w/v) బాలిస్టిక్ జెలటిన్‌లో వారి ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవర్తనను వర్గీకరించాము మరియు బెవెల్ విక్షేపం పోలిక కోసం అత్యంత అనుకూలమైన మోడ్‌ను నిర్ణయించాము.చివరగా, మేము 20 మిమీ లోతులో గాలి మరియు నీటిలో తరంగాన్ని వంచడం ద్వారా చిట్కా విక్షేపాన్ని కొలిచాము మరియు ప్రతి బెవెల్‌కు చొప్పించే మాధ్యమం యొక్క శక్తి బదిలీ సామర్థ్యం (PTE, %) మరియు విక్షేపం శక్తి కారకాన్ని (DPR, µm/W) లెక్కించాము.కోణీయ రకం (Fig. 12).
నీడిల్ బెవెల్ జ్యామితి సూది చిట్కా విక్షేపం మొత్తాన్ని ప్రభావితం చేస్తుందని చూపబడింది.తక్కువ సగటు విక్షేపం (Fig. 12)తో అక్షసంబంధ బెవెల్‌తో పోలిస్తే లాన్సెట్ అత్యధిక విక్షేపం మరియు అత్యధిక DPRని సాధించింది.పొడవైన బెవెల్‌తో ఉన్న 4 మిమీ అక్షసంబంధ బెవెల్ (AX1) ఇతర అక్షసంబంధ సూదులు (AX2–3) (\(p <0.017\), టేబుల్ 2)తో పోలిస్తే గాలిలో గణాంకపరంగా ముఖ్యమైన గరిష్ట విక్షేపణను సాధించింది, కానీ గణనీయమైన తేడా లేదు. .సూదిని నీటిలో ఉంచినప్పుడు గమనించబడింది.అందువల్ల, కొన వద్ద గరిష్ట విక్షేపం పరంగా పొడవైన బెవెల్ పొడవును కలిగి ఉండటం వలన స్పష్టమైన ప్రయోజనం లేదు.దీన్ని దృష్టిలో ఉంచుకుని, ఈ అధ్యయనంలో అధ్యయనం చేయబడిన బెవెల్ జ్యామితి బెవెల్ యొక్క పొడవు కంటే విక్షేపంపై ఎక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.ఇది వంగడం దృఢత్వం వల్ల కావచ్చు, ఉదాహరణకు వంగి ఉన్న పదార్థం యొక్క మొత్తం మందం మరియు సూది రూపకల్పనపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలలో, ప్రతిబింబించే ఫ్లెక్చరల్ వేవ్ యొక్క పరిమాణం చిట్కా యొక్క సరిహద్దు పరిస్థితుల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.నీడిల్ చిట్కాను నీరు మరియు జెలటిన్‌లోకి చొప్పించినప్పుడు, \(\టెక్స్ట్ {PTE}_{2}\) \(\సుమారుగా\) 95% మరియు \(\text {PTE}_{ 2}\) \ (\text {PTE}_{ 2}\) విలువలు 73% మరియు 77% (\text {PTE}_{1}\) మరియు \(\text {PTE}_{3}\), వరుసగా (Fig. 11).కాస్టింగ్ మాధ్యమానికి, అంటే నీరు లేదా జెలటిన్‌కు శబ్ద శక్తి యొక్క గరిష్ట బదిలీ \(f_2\) వద్ద జరుగుతుందని ఇది సూచిస్తుంది.41-43 kHz ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో సరళమైన పరికర కాన్ఫిగరేషన్‌ని ఉపయోగించి మునుపటి అధ్యయనంలో ఇలాంటి ప్రవర్తన గమనించబడింది, దీనిలో రచయితలు ఎంబెడ్డింగ్ మాధ్యమం యొక్క యాంత్రిక మాడ్యులస్‌పై వోల్టేజ్ ప్రతిబింబ గుణకం యొక్క ఆధారపడటాన్ని చూపించారు.చొచ్చుకుపోయే లోతు32 మరియు కణజాలం యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు సూదిపై యాంత్రిక భారాన్ని అందిస్తాయి మరియు అందువల్ల UZEFNAB యొక్క ప్రతిధ్వని ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేస్తుందని భావిస్తున్నారు.అందువలన, రెసొనెన్స్ ట్రాకింగ్ అల్గారిథమ్‌లు (ఉదా 17, 18, 33) సూది ద్వారా పంపిణీ చేయబడిన శబ్ద శక్తిని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
బెండింగ్ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద అనుకరణ (Fig. 7) లాన్సెట్ మరియు అసమాన బెవెల్ కంటే నిర్మాణాత్మకంగా మరింత దృఢంగా (అనగా, వంగడంలో మరింత దృఢంగా) అక్షసంబంధ చిట్కా ఉందని చూపిస్తుంది.(1) ఆధారంగా మరియు తెలిసిన వేగం-పౌనఃపున్య సంబంధాన్ని ఉపయోగించి, మేము సూది యొక్క కొన వద్ద వంగిన దృఢత్వాన్ని వరుసగా లాన్సెట్, అసమాన మరియు అక్షసంబంధ వంపుతిరిగిన విమానాల కోసం \(\ గురించి\) 200, 20 మరియు 1500 MPaగా అంచనా వేస్తాము.ఇది వరుసగా 29.75 kHz (Fig. 7a-c) వద్ద \(\lambda_y\) 5.3, 1.7 మరియు 14.2 mmకి అనుగుణంగా ఉంటుంది.USeFNAB సమయంలో క్లినికల్ భద్రతను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, వంపుతిరిగిన విమానం యొక్క నిర్మాణ దృఢత్వంపై జ్యామితి ప్రభావాన్ని అంచనా వేయాలి.
ట్యూబ్ పొడవు (Fig. 9)కి సంబంధించి బెవెల్ పారామితుల యొక్క అధ్యయనం, అక్షసంబంధ బెవెల్ (1.3 మిమీ) కంటే అసమాన బెవెల్ (1.8 మిమీ) కోసం సరైన ప్రసార పరిధి ఎక్కువగా ఉందని తేలింది.అదనంగా, చలనశీలత వరుసగా 4 నుండి 4.5 మిమీ మరియు 6 నుండి 7 మిమీ వరకు అసమాన మరియు యాక్సిమెట్రిక్ టిల్ట్‌ల (Fig. 9a, b) వద్ద స్థిరంగా ఉంటుంది.ఈ ఆవిష్కరణ యొక్క ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యత ఉత్పాదక సహనాల్లో వ్యక్తీకరించబడింది, ఉదాహరణకు, సరైన TL యొక్క తక్కువ శ్రేణి ఎక్కువ పొడవు ఖచ్చితత్వం అవసరమని సూచిస్తుంది.అదే సమయంలో, చలనశీలత పీఠభూమి చలనశీలతపై గణనీయమైన ప్రభావం లేకుండా ఇచ్చిన ఫ్రీక్వెన్సీలో డిప్ యొక్క పొడవును ఎంచుకోవడానికి ఎక్కువ సహనాన్ని అందిస్తుంది.
అధ్యయనం కింది పరిమితులను కలిగి ఉంది.ఎడ్జ్ డిటెక్షన్ మరియు హై-స్పీడ్ ఇమేజింగ్ (మూర్తి 12) ఉపయోగించి సూది విక్షేపం యొక్క ప్రత్యక్ష కొలత అంటే మనం గాలి మరియు నీరు వంటి ఆప్టికల్‌గా పారదర్శక మీడియాకు పరిమితం అని అర్థం.మేము అనుకరణ బదిలీ మొబిలిటీని పరీక్షించడానికి ప్రయోగాలను ఉపయోగించలేదని మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, సూది తయారీకి సరైన పొడవును నిర్ణయించడానికి FEM అధ్యయనాలను ఉపయోగించామని కూడా మేము ఎత్తి చూపాలనుకుంటున్నాము.ఆచరణాత్మక పరిమితులకు సంబంధించి, లాన్సెట్ యొక్క పొడవు చిట్కా నుండి స్లీవ్ వరకు \(\సుమారుగా) ఇతర సూదులు (AX1-3) కంటే 0.4 సెం.మీ పొడవు ఉంటుంది, అంజీర్ చూడండి.3b.ఇది సూది రూపకల్పన యొక్క మోడల్ ప్రతిస్పందనను ప్రభావితం చేస్తుంది.అదనంగా, వేవ్‌గైడ్ పిన్ చివరిలో టంకము యొక్క ఆకారం మరియు వాల్యూమ్ (మూర్తి 3 చూడండి) పిన్ డిజైన్ యొక్క మెకానికల్ ఇంపెడెన్స్‌ను ప్రభావితం చేయవచ్చు, మెకానికల్ ఇంపెడెన్స్ మరియు బెండింగ్ ప్రవర్తనలో లోపాలను పరిచయం చేస్తుంది.
చివరగా, ప్రయోగాత్మక బెవెల్ జ్యామితి USeFNABలో విక్షేపం మొత్తాన్ని ప్రభావితం చేస్తుందని మేము నిరూపించాము.ఒక పెద్ద విక్షేపం కణజాలంపై సూది ప్రభావంపై సానుకూల ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటే, కుట్టిన తర్వాత సామర్థ్యాన్ని కత్తిరించడం వంటిది, అప్పుడు USeFNABలో సంప్రదాయ లాన్సెట్‌ను సిఫార్సు చేయవచ్చు, ఎందుకంటే ఇది నిర్మాణాత్మక చిట్కా యొక్క తగినంత దృఢత్వాన్ని కొనసాగిస్తూ గరిష్ట విక్షేపాన్ని అందిస్తుంది..అంతేకాకుండా, ఎక్కువ చిట్కా విక్షేపం పుచ్చు వంటి జీవ ప్రభావాలను మెరుగుపరుస్తుందని ఇటీవలి అధ్యయనం 35 చూపించింది, ఇది కనిష్ట ఇన్వాసివ్ సర్జికల్ అప్లికేషన్‌ల అభివృద్ధిని సులభతరం చేస్తుంది.మొత్తం ధ్వని శక్తిని పెంచడం USeFNAB13లో బయాప్సీల సంఖ్యను పెంచుతుందని చూపబడినందున, అధ్యయనం చేయబడిన సూది జ్యామితి యొక్క వివరణాత్మక క్లినికల్ ప్రయోజనాలను అంచనా వేయడానికి నమూనా పరిమాణం మరియు నాణ్యత యొక్క మరింత పరిమాణాత్మక అధ్యయనాలు అవసరం.