研究人员发现thermoloop可以无线产生微波驱动的超声波脉冲

超声成像是现代医院的主要力量之一。达到了相对便宜、便携、无创的三重效果。能够让未来的父母对胎儿图像产生感情，也是一种值得称道的特权。

但是超声波成像确实有其局限性。与光学波长相比，它的分辨率通常受到声波波长的限制，声波波长相当长。声学换能器的局限性进一步加剧了这些问题：它们通常针对小的音频频率范围进行优化，从而限制了飞行时间测量的分辨率。然后就是让声波进出人体的问题。与人体空气(或固体麦克风)声学特性的巨大不匹配会造成巨大的损失。为了克服这个问题，科学家和工程师提出了一些创造性的解决方案，例如将患者部分浸入浴缸中以改善声学匹配。能够将声源放置在身体上具有良好声学匹配的任何地方将避免这些问题。

Lan和他的同事在同行评审的开放存取杂志《高级光子学》上报告说，他们开发了一种无线超声波换能器，可以有效地被微波激发。因此，一个简单的充满油的贴片可以放在身体的任何地方。没有电池，电线和浴缸。

该环引起良好的振动。

基本原理是基于利用微波吸收产生声波。微波是高分辨率但低成像深度的光声成像和传统超声成像之间的完美妥协。相比光学系统，微波导致分辨率较低，但散射低很多，所以激发深度不再是问题。但人体对微波的吸收也很低，所以产生的声波很弱。

吸收的功率与微波的振幅成正比。高振幅微波会产生更强的声波。不幸的是，作为一个副作用，你可能会无意中煮了被成像的人。为了避免意外烹饪，微波炉应该集中在需要的地方。这是兰和他的同事开发的设备的功能。

这种技术依赖于开口环谐振器的特性。开口环谐振器是断开的导体环。当暴露于微波时，电流将在回路中流动。但由于回路的不完整，电荷会在缝隙处“积累”，导致导线两端电压较大。如此大的振荡电压意味着仅在间隙中吸收的功率很高，并且可以有效地产生热弹性感应声波。

现在，谐振器意味着它在特定的辐射频率下具有最高的效率。开环谐振器也不例外：谐振频率由线环的直径及其所处的介质控制。兰和他的同事们选择了直径约为13毫米，在空气中的谐振频率为2.3 GHz，在油中的谐振频率为2.5 GHz。然而，更重要的特征是谐振器的带宽。在这里，研究人员面临着一个选择。为了增加吸收的功率量，具有非常窄带宽的谐振器是有益的。然而，为了产生非常短的声音脉冲，带宽需要非常宽。研究人员最终获得了带宽约为200 MHz的裂环谐振器，约为传统压电换能器的10-20倍。

形状保持无线共振

通过一系列实验，证明了开口环谐振器的灵活性，表明它可以通过激励微波脉冲产生超声混频。产生高达大约2.5 MHz的音频频率，但是基于开口环谐振器的谐振宽度，可以产生更高的频率。

大概最大的好处就是谐振器只是一个铜环。通过将戒指放置在填充有一些油(油吸收微波并与人体的声学特性相匹配)的塑料外壳中，戒指可以放置在人体的任何地方并被远程激励。研究人员通过乳房模型证明了这一点。将环放在乳房下，测试设备放在顶部。无线激发的超声波信号非常强，研究人员表明，获得超声波信号所需的平均功率低至10mW。

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