우리는 물체가 진동할 때 소리가 난다는 것을 안다. 과학자들은 초당 진동하는 횟수를 소리의 주파수라고 부르는데, 단위는 헤르츠이다. 우리 인간의 귀로 들을 수 있는 음파 주파수는 20 ~ 20,000 헤르츠이다. 따라서 물체의 진동이 일정한 주파수를 초과할 때, 즉 인간의 청각 임계값의 상한선을 초과할 때, 사람들은 들을 수 없다. 이 음파를 "초음파" 라고 합니다. 일반적으로 의학 진단에 사용되는 초음파 주파수는 1 ~ 5 MHz 입니다. 초음파는 지향성이 좋고, 관통력이 강하며, 집중성에너지를 쉽게 얻고, 물속에서 거리를 전파하는 등의 특징을 가지고 있다. 거리 측정, 속도 측정, 청소, 용접, 자갈 등에 사용할 수 있습니다.
인간은 초음파를 들을 수 없지만 많은 동물들이 이런 능력을 가지고 있다. 초음파를 사용하여 "탐색" 하거나, 음식을 쫓거나, 위험한 일을 피할 수 있습니다. 여름 밤에 너는 많은 박쥐 들이 마당에서 왔다갔다하는 것을 본 적이 있을 것이다. 왜 그들은 빛 없이 비행해도 길을 잃지 않을까요? 그 이유는 박쥐 20 ~ 65438+ 메가헤르츠의 초음파를 움직이는' 레이더 스테이션' 처럼 방출할 수 있기 때문이다. 박쥐 는 이런' 레이더' 를 이용하여 전방에 곤충이나 장애물이 날고 있는지 판단하는 것이다.
우리 인류는 제 1 차 세계대전이 되어서야 초음파를 사용하는 법을 배웠다. 즉,' 음파 탐지기' 의 원리를 이용하여 수중 목표와 그 상태 (예: 잠수함의 위치) 를 탐지하는 것이다. 이때 사람들은 물에 다양한 주파수의 초음파를 발사한 다음 반사되는 메아리를 기록하고 처리한다. 에코의 특징에서 우리는 탐지된 물체의 거리, 모양 및 동적 변화를 추정할 수 있다. 초음파가 의학에서 가장 먼저 사용된 것은 1942 년이었다. 오스트리아 의사 두시크는 처음으로 초음파 기술을 이용하여 뇌 구조를 스캔했다. 이후 60 년대에 의사는 초음파를 복부 장기 검사에 적용하기 시작했다. 오늘날 초음파 스캐닝 기술은 현대 의학 진단에 없어서는 안 될 도구가 되었다.
의료용 초음파 검사는 초음파가 인체로 방출되는 음파 탐지기와 유사하게 작동하며, 체내에서 인터페이스를 만나면 반사와 굴절이 발생하며 인체 조직 내에서 흡수되고 감쇠될 수 있습니다. 인체 내 각종 조직의 모양과 구조가 다르기 때문에 초음파에 대한 반사, 굴절, 흡수도 다르다. 의사는 기기가 반사하는 파동, 곡선 또는 이미지의 특징을 통해 구별한다. 또 해부학 지식, 정상, 병리 변화와 결합해 검사된 장기가 병이 있는지 진단할 수 있다.
현재 의사가 사용하는 초음파 진단 방법은 A, B, M, D 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
A 형: 조직 특징을 파형으로 표시하는 방법으로, 주로 기관의 지름을 측정하여 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 그것은 병변 조직의 물리적 특징 (예: 실질적, 액체나 기체의 존재 여부 등) 을 식별하는 데 사용될 수 있다.
B 형: 탐사된 조직의 구체적인 상황을 평면 그래픽으로 표시합니다. 검사 시 인체 인터페이스의 반사 신호는 먼저 형광화면을 통해 표시할 수 있는 다양한 강도의 광점으로 변환됩니다. 이 방법은 직관적이고 반복 가능하며 전후 비교에 사용할 수 있으므로 부인과, 비뇨, 소화, 심혈관 질환 진단에 널리 사용됩니다.
M 형: 활성 인터페이스의 시간 변화를 관찰하는 방법입니다. 심장을 검사하는 활동에 가장 적합합니다. 그 곡선의 동적 변화를 초음파 심동도라고 하며 심장의 각 층의 위치, 활동 상태, 구조 상태를 관찰하는 데 사용할 수 있으며, 심장과 대혈관 질환의 진단을 돕는 데 많이 쓰인다.
D 형: 혈류와 장기 활동을 감지하는 초음파 진단 방법, 도플러 초음파 진단이라고도 합니다. 혈관이 원활한지, 관강이 좁고, 막히고, 병변 부위가 있는지 확인할 수 있다. 차세대 D 형 초음파는 관강 내 혈류를 정량적으로 측정할 수도 있다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 초음파 심전도의 해부 표지의 지시에 따라 혈류의 방향을 다른 색으로 나타내고, 색깔의 음영은 혈류의 속도를 나타내는 컬러 코딩 도플러 시스템을 개발했다. 현재 스테레오 초음파 영상, 초음파 CT, 초음파 내시경 등 초음파 기술이 끊임없이 등장하고 있으며, 다른 검사 기기와 결합하여 질병의 진단 정확도를 크게 높일 수 있다. 초음파 기술은 의료 분야에서 큰 역할을 한다. 과학이 발전함에 따라, 그것은 더욱 완벽해지고, 인류에게 더 좋은 이익을 가져다 줄 것이다.
주파수가 20,000 헤르츠보다 높은 음파. 음향학에서 초음파의 생성, 전파 및 수신과 다양한 초음파 효과 및 응용을 연구하는 분야를 초음파라고 합니다. 생산
초음파 장치에는 기계 초음파 발생기 (예: 공기 호루라기, 호루라기, 액체 호루라기 등) 가 포함됩니다. ), 전자기 감지 및 전자기 작용 원리에 기반한 전기 초음파 발생기,
압전결정체의 전기적 신축효과와 자석 소재의 자기변형 효과로 만든 전기 음향 교환기도 있습니다.
초음파 효과 초음파가 매체에서 전파될 때 초음파와 미디어의 상호 작용으로 인해 미디어의 물리적 및 화학적 변화가 발생합니다.
다음 네 가지 효과를 포함한 일련의 기계, 열, 전자기 및 화학 초음파 효과:
① 기계적 효과. 초음파의 기계적 작용은 액체의 유화, 젤의 액화, 고체의 분산을 촉진할 수 있다. 초음파 유체 매체에서 정재파가 형성될 때 유체에 떠 있는 작은 입자는 기계력이 노드에서 응집되어 공간에 주기적인 축적을 형성합니다. 초음파가 압전 소재와 자기 변형 소재에 전파될 때, 초음파의 기계적 작용으로 인해 감지극화와 감지자화가 발생한다 (유전물리학 및 자기 변형 참조).
② 캐비테이션. 초음파가 액체에 작용하면 대량의 작은 거품이 발생한다. 한 가지 이유는 액체의 국부 인장 응력이 음압을 형성하고, 압력 감소로 원래 액체에 녹았던 기체가 과포화되어 액체에서 빠져나와 작은 기포가 되기 때문이다. 또 다른 이유는 강한 인장 응력이 액체를 공강으로 "찢는다" 는 것입니다. 이것이 바로 공화입니다. 이 공동은 액체 증기나 액체에 용해되는 또 다른 기체로 가득 차 있으며, 심지어 진공일 수도 있다. 공화에 의해 형성된 작은 기포는 주변 매체의 진동에 따라 갑자기 움직이거나 자라거나 파열될 수 있다. 그것이 깨지면 주변의 액체가 갑자기 거품으로 뛰어들어 고온, 고압, 충격파를 발생시킨다. 공화와 관련된 내부 소모는 전하를 형성하고, 기포 중 방전은 발광 현상을 일으킬 수 있다. 액체의 초음파 처리 기술은 대부분 공화와 관련이 있다.
③ 열 효과. 초음파는 주파수가 높고 에너지가 크기 때문에 매체에 흡수될 때 상당한 열 효과를 낼 수 있다.
④ 화학 작용. 초음파의 작용은 특정 화학반응을 촉진하거나 가속화할 수 있다. 예를 들어, 순수 증류수는 초음파 처리 후 과산화수소를 생성합니다. 아질산염은 질소가 용해된 물의 초음파 처리를 통해 발생한다. 염료 수용액은 초음파 처리 후 변색되거나 퇴색된다. 이런 현상들은 항상 에어 트랩 현상을 동반한다. 초음파는 또한 많은 화학 물질의 가수 분해, 분해 및 중합을 가속화할 수 있다. 초음파는 광화학 및 전기 화학 과정에도 뚜렷한 영향을 미친다. 초음파 처리 후 각종 아미노산과 기타 유기물수용액의 특징 흡수대가 사라지고 균일한 일반 흡수를 보여 공화작용이 분자 구조를 바꾸었다는 것을 보여준다.
초음파 응용 초음파 효과는 실제로 광범위하게 적용되었으며, 주로 다음과 같은 방면에서 나타난다.
① 초음파 검사. 초음파의 파장은 일반 음파보다 짧고 지향성이 좋아 불투명한 물질을 관통할 수 있다. 이 기능은 초음파 탐상, 두께 측정, 거리 측정, 원격 제어 및 초음파 이미징 기술에 널리 사용되었습니다. 초음파 이미징은 초음파를 이용하여 불투명한 물체의 내부 이미지를 렌더링하는 기술이다. 변환기에서 나오는 초음파는 음향 렌즈를 통해 불투명 샘플에 초점을 맞추고, 샘플에서 나오는 초음파는 음파를 반사, 흡수 및 산란하는 능력과 같은 조사 부위의 정보를 가지고 있으며, 음향 렌즈를 통해 압전 수신기에 집중합니다. 얻은 전기 신호 입력 증폭기는 스캐닝 시스템을 이용하여 불투명 샘플의 이미지를 스크린에 표시할 수 있다. 위의 장치를 초음파 현미경이라고 합니다. 초음파 이미징 기술은 이미 의학 검사에 광범위하게 적용되었다. 마이크로 일렉트로닉스 제조에서 대규모 집적 회로를 검사하는 데 사용되며, 재료 과학에서 합금의 다양한 성분을 표시하는 데 사용되는 영역과 결정계입니다. 음향 홀로그래피는 초음파 간섭 원리를 이용하여 불투명 물체의 입체 이미지를 기록하고 재현하는 음향 이미징 기술입니다. 그 원리는 광파 홀로그래피와 거의 같지만 기록 수단이 다르다 (홀로그래피 참조). 액체에 배치 된 두 개의 변환기는 동일한 초음파 신호 원에 의해 동기 부여되며, 각각 두 개의 코 히어 런트 초음파를 방출합니다. 즉, 하나는 연구 된 물체를 통과 한 후 물질 파가 되고 다른 하나는 기준 파로 사용됩니다. 음향 홀로그램은 물파와 참고파가 액체 표면에 서로 겹쳐 형성된 것이다. 레이저 빔으로 음향 홀로그램을 비추고, 레이저가 음향 홀로그램에 반사될 때 발생하는 회절 효과를 이용하여 물체의 재현상을 얻는다. 일반적으로 실시간 관측은 카메라 한 대와 텔레비전 한 대에 의해 이루어진다.
② 초음파 치료. 초음파의 기계적 작용, 공화 작용, 열 효과 및 화학 효과를 이용하여 초음파 용접, 드릴링, 고체 분쇄, 유화, 탈기, 먼지 제거, 청소, 살균, 화학 반응 촉진 및 생물 연구를 수행할 수 있으며 산업, 광업, 농업, 의료 등 각 부문에서 광범위하게 응용되었다.
③ 기초 연구. 초음파가 매체에 작용한 후 매체에서 음향 완화 과정이 발생한다. 음향 완화 과정은 분자 각 도 사이의 에너지 수송 과정을 수반하며, 거시적으로 음파의 흡수로 나타난다 (음파 참조). 물질이 초음파를 흡수하는 법칙을 통해 물질의 특성과 구조를 탐구할 수 있다는 연구는 분자음향학의 음학점을 구성한다. 일반 음파의 파장은 고체의 원자 간격보다 크며, 이 경우 고체는 연속 매체로 간주될 수 있다. 그러나 주파수가 10 12 Hz 이상인 초초음파의 경우 파장은 고체의 원자 간격과 견줄 수 있으므로 고체는 공간 주기가 있는 격자 구조로 간주해야 합니다. 격자 진동의 에너지는 양자화되어, 소리를 내는 것이다 (고체 물리학 참조). 초음파가 고체에 미치는 영향은 초음파와 열포논, 전자, 광자, 각종 준입자 간의 상호 작용으로 귀결될 수 있다. 고체의 초음파 생성, 탐지 및 전파, 양자액-액체 헬륨의 소리 현상에 대한 연구는 현대 음향학의 새로운 영역을 구성한다.
음파는 소리의 범주 중 하나이며 기계파에 속한다. 음파는 사람의 귀가 느낄 수 있는 일종의 종파로, 주파수 범위는 16Hz-20KHz 이다. 음파의 주파수가 16Hz 보다 낮을 때, 2 차 음파라고 하며, 20KHz 보다 높을 때는 초음파라고 한다.
초음파는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1) 초음파는 가스, 액체, 고체, 고체 용융 등의 매체에서 효과적으로 전파될 수 있습니다.
2) 초음파는 강한 에너지를 전송할 수 있습니다.
3) 초음파는 반사, 간섭, 오버레이 및 * * * 진동을 생성합니다.
4) 초음파가 액체 매체를 통해 전파될 때 인터페이스에 강한 충격과 공화를 일으킬 수 있다.
초음파는 음파 가문의 일원이다.
음파는 물체의 기계적 진동 상태 (또는 에너지) 의 전파 형태이다. 진동이란 물질의 입자가 균형 위치 부근의 왕복 운동을 말한다. 예를 들어, 드럼이 맞았을 때 위아래로 진동하는 진동 상태는 공기 매체를 통해 모든 방향으로 전파되는데, 이것이 음파입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
초음파는 진동 주파수가 20KHz 이상인 음파로, 사람은 자연환경에서 들을 수 없고 느낄 수 없다.
초음파 치료의 개념:
초음파 치료학은 초음파 의학의 중요한 구성 요소이다. 초음파 치료 시 초음파 에너지를 인체 질환 부위에 적용하여 질병을 치료하고 신체 회복을 촉진하는 목적을 달성한다.
전 세계적으로 초음파는 진단학, 치료학, 공학, 생물학 등에 광범위하게 응용된다. 사이프리의 가정용 초음파 치료기는 초음파 치료의 응용 분야에 속한다.
(1) 엔지니어링 애플리케이션: 수중 위치 및 통신, 지하 자원 탐사 등
(2) 생물학적 응용: 전단대분자, 생물공학, 씨앗처리 등.
(3) 진단 애플리케이션: A 형, B 형, M 형, D 형, 이중 기능, 컬러 초음파 등.
(4) 치료 응용: 물리치료, 암 치료, 외과 수술, 체외 자갈술, 치과 등.
초음파 특징:
1. 초음파가 전파될 때 지향성이 강하여 에너지가 집중되기 쉽다.
2. 초음파는 서로 다른 매체에서 전파될 수 있고 충분히 멀리 전파될 수 있다.
3. 초음파와 음향 매체의 상호 작용이 적당하여 음향 매체 상태에 대한 정보 (음향 매체의 진단 또는 작용) 를 휴대하기 쉽다. (치료)
초음파는 정보를 감지하고 로드하는 전달체나 매체 (예: 진단용 B 초음파) 로 사용할 수 있는 파형입니다. 동시에 초음파는 에너지의 한 형태이다. 강도가 일정 값을 초과하면 초음파 (치료를 위해) 를 전파하는 매체의 상태, 성질 및 구조에 영향을 주거나 변경하거나 파괴할 수 있습니다.
초음파 개발 역사;
첫째, 국제적 측면:
19 년 말부터 20 세기 초까지 물리학의 압전효과와 반압전효과가 발견돼 전자기술을 이용한 초음파 생성 방법을 해결하며 초음파 기술 발전과 보급의 역사 장을 빠르게 열었다.
1922 년 독일에서 최초의 초음파 치료의 발명 특허가 나왔다.
1939 는 초음파 치료의 임상 효과에 관한 문헌 보도를 발표했다.
1940 년대 말, 초음파 요법이 유럽과 미국에서 일어났다. 1949 년 열린 제 1 회 국제의학 초음파 학술회의까지 초음파 치료 방면의 논문을 교환해 초음파 치료의 발전을 위한 토대를 마련했다. 1956 제 2 회 국제초음파의학 컨퍼런스에서 많은 논문을 발표했고, 초음파 치료는 실용화와 성숙화 단계에 들어섰다.
둘째, 국내 측면:
우리나라에서는 초음파 치료 분야가 늦게 시작되었고, 50 년대 초에는 소수의 병원만 초음파 치료를 했다. 65438-0950 년 베이징에서 최초로 800KHz 주파수의 초음파 치료기를 사용하여 각종 질병을 치료하였으며, 50 년대가 점차 보급되어 국산 기구가 보급되었다. 발표된 문헌 보도는 1957 부터 시작한다. 1970 년대에는 국내 각종 초음파 치료기구가 등장해 전국 각 주요 병원에서 초음파 치료가 보편화되었다.
40 년 동안 국내 각 주요 병원은 상당한 양의 자료와 풍부한 임상 경험을 축적해 왔다. 특히 1980 년대 초에는 초음파 체외 기계파쇄석술 (ESWL) 과 초음외과술이 등장해 결석병 치료 역사상 중대한 돌파구였다. 현재 이미 국제적으로 응용을 보급하고 있다. 고강도 집중 초음파 무창수술로 초음파 치료가 현대 의료 기술에서 중요한 위치를 차지하게 되었다. 2 1 세기 (HIFU) 에서는 집중 초음파외과가 2 1 세기 종양 치료의 최신 기술로 꼽힌다.
초음파 처리 메커니즘:
1. 기계적 효과: 초음파가 매체에서 전진할 때 발생하는 효과. (매체에서의 초음파 전파는 반사로 인한 역학 효과이다.) 그것은 체내의 일부 반응을 일으킬 수 있다. 초음파 진동은 조직과 세포 내 물질의 움직임을 일으킬 수 있다. 초음파의 섬세한 마사지로 세포질이 흐르고 세포가 진동, 회전, 마찰을 일으켜 세포 마사지 효과를 만들어' 내마사지' 라고도 한다. 이는 초음파 치료의 독특함으로 세포막의 투과성을 바꾸고, 세포 반투막의 확산 과정을 자극하고, 신진대사를 촉진하고, 혈액과 림프순환을 가속화하고, 세포 결혈산소 부족을 개선하고, 조직영양을 개선하고, 단백질 합성률을 바꾸고, 재생 기능을 높인다. 세포 내부 구조를 바꾸면 세포의 기능이 바뀌고 단단한 결합 조직이 부드러워집니다.
초음파의 기계적 작용은 조직을 연화시키고, 침윤을 강화하고, 대사를 개선하고, 혈액순환을 촉진하고, 신경계와 세포 기능을 자극해 독특한 치료 의미를 갖는다.
2. 온열 효과: 인체 조직은 초음파 에너지를 흡수하는 능력이 비교적 크기 때문에 초음파가 인체 조직에 전파될 때 그 에너지는 조직에 흡수되어 열로 변해 조직 자체의 온도가 높아진다.
열 생산 과정은 단지 기계 에너지가 매체에서 열로 변환되는 에너지 변환 과정만이 아니다. 내생열. 초음파 고열은 혈액순환을 증가시키고, 신진대사를 가속화하고, 국부 조직 영양을 개선하고, 효소의 활성화를 증가시킬 수 있다. 일반적으로 초음파의 열 효과는 뼈와 결합 조직에서 두드러지며 지방과 혈액은 가장 적다.
3. 물리 화학 효과: 초음파의 기계적 효과와 열 효과는 모두 물리적 및 화학적 변화를 일으킨다. 실천은 일부 물리 화학 효과가 왕왕 상술한 효과의 이차적 효과라는 것을 증명했다. TS-C 치료기는 물리적 및 화학적 작용을 통해 다음과 같은 다섯 가지 기능을 제공합니다.
A. 분산: 초음파는 생체막의 투과성을 높이며, 초음파 후 세포막은 칼륨, 칼슘 이온의 투과성에 강한 변화를 일으킨다. 생물막의 확산 과정을 강화하고, 물질 교환을 촉진하고, 신진대사를 가속화하고, 조직 영양을 개선한다.
B. 틱소 트로피 효과: 초음파의 작용으로 젤은 졸 상태로 변할 수 있다. 근육과 힘줄의 연화작용과 조직의 물 부족과 관련된 병리 변화. 류머티즘성 관절염과 관절, 힘줄, 인대와 같은 퇴행성 질환.
C. 공화: 공화 형성, 안정된 단방향 진동 유지, 팽창 붕괴, 세포 기능 변화, 세포 내 칼슘 수준 상승. 성섬유세포가 활성화되고, 단백질 합성이 증가하고, 혈관 투과성이 증가하고, 혈관 형성이 가속화되고, 콜라겐 장력이 증가한다.
D. 중합 및 중합: 물 분자의 중합은 동일하거나 유사한 여러 분자를 하나의 더 큰 분자로 합성하는 과정입니다. 대분자의 해합은 대분자가 소분자가 되는 과정이다. 관절에서 가수 분해 효소와 콜라게나 제의 활성을 증가시킬 수 있습니다.
E. 소염치료 세포와 분자: 초음파의 작용으로 조직의 PH 값은 알칼리성으로 발전할 수 있다. 염증과 관련된 국부산중독을 완화하다. 초음파는 혈액 흐름에 영향을 주고 염증을 일으키며 억제하고 항염작용을 할 수 있다. 백혈구를 이동시켜 혈관 신생을 촉진하다. 콜라겐 합성과 성숙. 손상의 복구 및 치유 과정을 촉진하거나 억제합니다. 손상된 세포와 조직을 청소, 활성화, 복구하는 과정에 도달합니다.
양자 음향학.
초음파는 레이더 탐지에도 사용할 수 있다. 시계 등 섬세한 물건을 청소할 때 초음파로 환자의 체내 담석을 부수거나 초음파로 거리를 측정할 수 있다.
초음파 검사는 저항 용접의 땜납 접합 강도를 감지하는 데도 사용됩니다.