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                  超声技术在医疗器械检测中的应用研究

                  电子设计 ? 2021-04-18 10:46 ? 次阅读

                  无损方法

                  医疗器械在使用过程中出现的故障通常是由某种类型的潜在瑕疵引起的。如果故障不属于电子范畴(即便有时属于),潜在瑕疵常常是结构性的缺陷,如内部裂纹、脱层或孔隙。考虑到时间、震动和热学应力,这些潜在瑕疵类型可能引起各种医疗器械的现场故障。

                  为避免此类故障,制造商可能希望在早期阶段——器械开发或生产采样过程中——发现这些瑕疵。裂纹、脱层和孔隙都属于间隙。可以利用破坏性物理分析 (DPA)查找,该方法通常要将器械切开并抛光,以提供放大的光学视图。间隙还可以通过声学显微成像进行查找和成像,这是一种无损方法,对内部间隙尤为敏感。

                  假定工程师希望对塑料层与金属层粘合的医疗器械有所了解。声学显微成像系统采用一个移动的超声传感器扫描平坦或圆柱形表面。传感器发出超声脉冲至部件中,并接收从内部界面返回的回声。如果塑料和金属材料粘合良好,则工程师将观察到塑料金属界面传回大致中等振幅的回声。任何两种粘合良好的固体都可以传回具有自身特性的回声。

                  如果两种材料之间存在间隙,则此位置不再是塑料-金属界面,而是塑料-真空或者可能是塑料-空气界面。由于后一材料不是固体,界面处的声学特性发生了极大的变化,使传回的回声振幅极高(图1),且大于两种粘合良好的固体产生的回声。一般>99.99%的脉冲超声波将被反射,即便间隙仅有0.01 μm,工程师也会看到十分明亮的间隙区域。

                  超声技术在医疗器械检测中的应用研究

                  如果工程师在器械开发过程中利用声学图像观察到上述瑕疵,则有机会对材料或流程进行修改,以消除此瑕疵。他们可能希望对器械进行DPA分析以通过光学方式观察瑕疵;声学图像将为他们显示精确的切割部位。

                  声学显微成像已用于对各种医疗器械进行检查,范围从起搏器和腹部植入物到用于血液分析的滤筒。超声传感器必须能够扫描器械的某个平坦表面。平坦表面可能极小,与起搏器外壳上的焊接区域宽度相当,其深度等于整个焊接厚度,且无异常公差。传感器还可以扫描具有圆柱形外层或其它不平坦几何形状的器械。

                  垫圈粘合不充分

                  图2是将垫圈粘合于微盒空腔的平坦周边后的声学图像,血液通过微盒抽出后进行分析。灰色实心区域是周边的平坦表面,垫圈即粘合于此。传回至传感器的回声经 “门控”,将垫圈与微盒壁的粘合成像,显示“目标深度”。由于其它深度的回声到达的时间不是在目标深度之前就是之后,因此可以轻易将其排除出去。波状线区域代表覆盖垫圈及微盒的塑料/玻璃层。

                  平坦周边表面大部分是同样的灰色阴影,表示垫圈与表面的粘合均匀。这正是器械实现长期无泄漏可靠性所需的特性。但箭头标记的白色区域表示超声波脉冲的振幅过高,因此呈亮白色。结论是这些区域未与周边表面粘合。

                  更为严重的是,这些未粘合区域几乎形成一条从空腔内部到达外部环境的连续通路。如果该器械在此条件下工作并且暴露于潮湿、污染、热循环及冲击和振动环境,则很可能形成连续通路,引起无法预料的故障。在可靠性较高的器械中,此界面上的任何未粘合状况都是引起产品不合格的原因。在此故障类型不太重要的器械中,则可容许出现规定的小面积未粘合状况。

                  由于声学成像没有损害,因此可以保持部件完整以便进行其它分析。此部件也可进行物理切片,以进一步查看粘合和未粘合界面。声学图像可显示部件的切片部位。

                  管内粘合棒

                  图3中经声学成像的器械是一根超声焊接在较大聚合物管中的聚合物棒。此时的目标深度是两种聚合物间的焊接界面。

                  可利用传感器扫描一次圆柱形样品长度,然后将圆柱体旋转几分之一度再次扫描,对样品进行成像。(想象将圆柱体平举于双眼前方,然后缓缓旋转。)这种成像过程称为旋转成像,通常样品旋转稍过360°,确保完全覆盖。在两部件焊接的目标深度进行回声选通。

                  图3中的长箭头显示了焊接面的整个圆周。圆周大部分呈浅灰色,表示焊接均匀。但有一块水平区域呈红色,表示反射振幅最高,意味着这里存在着间隙。黄色表示间隙的边缘,黑色至深灰色区域表示微小的间隙或未形成间隙的不规则焊接。图3的插图显示了管、棒和瑕疵的横断面视图。

                  这幅声学图像向工程师说明了什么?它说明超声焊接可能存在某些类型的工艺缺陷,会对部分圆周造成影响。或者说明管或棒上存在特定类型的纵向材料缺陷。

                  其它应用领域

                  上述两个例子是声学显微成像的典型医疗仪器应用,工程师希望寻找不同材料的粘合部位是否完整。医疗器械的多样性意味着该技术还可应用于其它非典型领域。例如:粘合至塑料板的聚合物薄膜中形成通道。工程师对此类样品进行声学成像,以达到两个目的。首先,他们希望确认薄膜和基材界面不存在声学上较明显的未粘合区域。理想的情形是,该界面呈均匀的灰色。其次,他们希望以声学方法确认通道呈开放状态且未在粘合过程中被填充。良好的通道属于间隙,因此十分明亮且具有特定的宽度。

                  在某些情况下,声学成像并非用于解决粘合相关问题,而是检查材料的结构。塑料中通常填充颗粒来增加强度。声学图像可以显示颗粒的大小和分布。不规则的颗粒分布可能改变材料的强度或其它特性。

                  从成像器械内传回的回声必须在特定的时间窗内接收。例如,传感器可能仅使用在发出脉冲后的x至y微秒间到达的回声,只有这些回声来自目标深度。较早或较晚的回声源于目标界面的上方或下方。如果器械在不同的深度具有多个材料界面,或者正在检查散装材料的异常(如裂缝或孔隙),则需要每次采用不同的时间窗对样品进行多次成像。

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                  发表于 12-05 19:21 ? 31次 阅读
                  电子基础篇5---三极管

                  基于STM32F103C8T6的MPU6050调试与数字运动处理器DMP

                  标题基于STM32F103C8T6的MPU6050调试与数字运动处理器DMPStrongerHang....
                  发表于 12-05 16:06 ? 11次 阅读
                  基于STM32F103C8T6的MPU6050调试与数字运动处理器DMP

                  额温枪准确性取决于红外传感器的稳定性

                  耳/额温枪均采用红外“热电堆式”温度传感器,其原理就是由红外热电堆式温度传感器接收到人体表面发出的能....
                  发表于 12-05 15:51 ? 7次 阅读
                  额温枪准确性取决于红外传感器的稳定性

                  基于MSP430F5529的两路寻迹小车附OLED显示代码

                  基于MSP430F5529的两路寻迹小车附OLED显示代码导语基于MSP430的寻迹小车,寻迹小车主....
                  发表于 12-04 21:06 ? 17次 阅读
                  基于MSP430F5529的两路寻迹小车附OLED显示代码

                  ESP32刷入MicroPython以及连接WiFi

                  一、ESP32刷入MicroPython1.ESP32驱动2.下载MicroPython3.刷入mi....
                  发表于 12-04 19:51 ? 9次 阅读
                  ESP32刷入MicroPython以及连接WiFi

                  INA226使用之程序与模块测试

                  笔者最近有个项目需要测量电流参数,于是买来INA226模块测试一下。文章目录应用电路程序设计模块测试....
                  发表于 12-04 18:51 ? 8次 阅读
                  INA226使用之程序与模块测试

                  stc12c4052AD读取DHT11数据并显示

                  stc12c4052AD读取DHT11数据并显示硬件说明:单片机:STC12C4052AD晶振:12....
                  发表于 12-04 17:21 ? 14次 阅读
                  stc12c4052AD读取DHT11数据并显示

                  pulse sensor心率传感器

                  pulse sensor心率传感器脉搏传感器本质上是一个光电容积描记器,用于无创心率监测的医疗设备。....
                  发表于 12-04 16:36 ? 30次 阅读
                  pulse sensor心率传感器

                  Arduino温度传感器之继电器控制风扇

                  一、介绍通过Arduino R3开放板读取LM35温度传感器参数,将参数转换成温度值,根据温度值开发....
                  发表于 12-03 20:51 ? 30次 阅读
                  Arduino温度传感器之继电器控制风扇

                  IoT嵌入式硬件--晶振

                  “在很多的IoT硬件电路里面都能看到晶振的身影,各种不同频率的,不同封装的,有高精度的,也有普通的,....
                  发表于 12-03 17:06 ? 48次 阅读
                  IoT嵌入式硬件--晶振

                  光谱共焦传感器与普通激光位移传感器的区别

                  如今,面对国内精密测量发展现状,深圳立仪科技有限公司精心研发,打造具备高精度、高稳定性、高泛用性等优....
                  发表于 12-03 16:56 ? 17次 阅读

                  NB-IoT数据传输大致方法

                  NB-IoT其实就是一个用来传输数据的工具,最简单来说就是底层传感器数据通过NB-IoT传输给你所要....
                  发表于 12-03 16:51 ? 21次 阅读
                  NB-IoT数据传输大致方法

                  使用MSP430F5529的ADC测量,并用OLED显示传感器输出的模拟量

                  导语在所有的嵌入式应用中几乎都会用到的一个功能就是ADC模块(模数转换器)。在这里笔者分享用CCS开....
                  发表于 12-03 15:51 ? 11次 阅读
                  使用MSP430F5529的ADC测量,并用OLED显示传感器输出的模拟量

                  安科瑞霍尔传感器的应用范围以及技术参数

                  安科瑞 张宇洁 霍尔电流传感器 主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换,通过霍尔效应原理使变....
                  发表于 12-03 15:41 ? 30次 阅读
                  安科瑞霍尔传感器的应用范围以及技术参数

                  HTU31温湿度传感器产品特性及应用

                  在众多的传感器中,湿度和温度传感器(温湿度传感器)是最常见,也是应用范围最广的一种,它多以温湿度一体....
                  的头像 得捷电子DigiKey 发表于 12-03 15:29 ? 307次 阅读

                  Microchip 让IIoT的连接变得更智能

                  今天,针对工业自动化、传感器监测、控制和智能能源等工业物联网应用的需求日益增加, 如何利用无线连接技....
                  的头像 得捷电子DigiKey 发表于 12-03 15:16 ? 346次 阅读

                  在工业物联网中想玩转IO-Link有哪些好料值得选

                  制造商和设施经理渐渐意识到物联网(IoT) 和工业物联网 (IIoT) 在降低成本、改善工艺和安全方....
                  的头像 得捷电子DigiKey 发表于 12-03 15:15 ? 344次 阅读
                  在工业物联网中想玩转IO-Link有哪些好料值得选

                  Murata MEMS表面贴装谐振器助于进一步降低PCB的整体尺寸和成本

                  本期Digi-Key Daily向大家推介两款产品——Murata 32.768kHz MEMS表面....
                  的头像 得捷电子DigiKey 发表于 12-03 15:08 ? 1040次 阅读

                  智能门锁电机驱动集成电路(IC)设计方案

                  本文介绍了一个具有动态过流检测功能的智能门锁电机驱动集成电路(IC)设计方案,该设计可支持不同的电源....
                  的头像 Dialog半导体公司 发表于 12-03 14:45 ? 406次 阅读
                  智能门锁电机驱动集成电路(IC)设计方案

                  你们知道为什么自动驾驶汽车离不开高精地图吗

                  蘑菇说:在一块划定的区域,提供媲美出租车老师傅的导航功能——这形象地解释了高精地图在自动驾驶系统中的....
                  的头像 蘑菇车联 发表于 12-03 14:37 ? 329次 阅读

                  如何写单片机的C语言结构体

                  摘要:听说还有好多学单片机的小伙伴不会用结构体?指针和结构体是学单片机必须要掌握的,如果你C语言掌握的不牢,单片机根本学...
                  发表于 12-03 07:11 ? 0次 阅读

                  050326000003-M 050326000003-M 位置传感器配套仪表

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 电气特征 线路电源电压要求?(VDC): 9 – 30 信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(mA): 4 – 20 信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC): 0 – 10 励磁电压?(Vrms): 3 信号特征 励磁频率?(kHz): 7.5 主体特性 信号调节 - LVDT/RVDT 重量?(g): 117 机械附件 信号调节 - LVDT/RVDT 安装?: DIN 3 使用环境 工作温度范围?: -20 – 75?°C?[?0 – 165?°F?] 操作/应用 ...
                  发表于 08-21 02:00 ? 16次 阅读

                  05282945-006 05282945-006 线性位移传感器 - LVDT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 目前没有详细产品特性的在线信息。?
                  发表于 08-21 02:00 ? 21次 阅读

                  05282945-012 05282945-012 线性位移传感器 - LVDT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 目前没有详细产品特性的在线信息。?
                  发表于 08-21 02:00 ? 14次 阅读

                  05282946-006 05282946-006 线性位移传感器 - LVDT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 目前没有详细产品特性的在线信息。?
                  发表于 08-21 02:00 ? 20次 阅读

                  05282946-012 05282946-012 线性位移传感器 - LVDT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 电气特征 线性位移传感器 - LVDT/LVIT 电源电压?(V): ±15 模拟输出?: ±10 V 电气连接?: PT02A-10-6P 主体特性 线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外形尺寸?: 圆柱形 弹簧回弹式?: 分离式铁芯, 分离式铁芯 壳体特性 线性位移传感器 - LVDT/LVIT 外壳材料?: 不锈钢 外壳直径?: 4.78?mm?[?.188?in?] 使用环境 工作温度范围?: 0 – 70?°C?[?32 – 158?°F?] 环境规范?: 1,000 PSI 压力 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 18次 阅读

                  070369000000-M 070369000000-M 角位移传感器 - RVDTRVIT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。??请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。? 产品类型特性 角度位移传感器 - RVDT/RVIT 类型?: RVDT 结构特性 电气连接?: M12.5 针 电气特征 Input Current (Max)?(mA): 25 角度位移传感器 - RVDT/RVIT 输出类型?: 0 – 10 VDC 主体特性 角度感应范围?(°): 0 – 120 角度位移传感器 - RVDT/RVIT 重量?(g): 99 外壳材料?: 铝 机械附件 角度位移传感器 - RVDT/RVIT 安装?: Servo Groove ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 22次 阅读

                  20009882-00 20009882-00 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 加速度计类型?: MEMS DC 即插即用加速度计传感器类型?: 直流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接?: 5 针连接器 电气特征 满量程输出电压?(VDC): ±2 励磁电压?(VDC): 4 – 30 零加速输出?(mV): ±50 信号特征 频率响应?(Hz): 0-1500 主体特性 轴数?: 1 重量?: 16?g?[?.56?oz?] 材料?: 不锈钢 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 20次 阅读

                  2350437-1 2350437-1 角度位置传感器 - 空心轴旋转变压器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。??请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。? 结构特性 Resolver Size?: 21 Pole Pairs?: 1 其他 Angular Error?('): 20
                  发表于 08-21 01:00 ? 14次 阅读

                  315-120 315-120 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 即插即用加速度计传感器类型?: 电缆组件
                  发表于 08-21 01:00 ? 26次 阅读

                  10207854-00 341A-240 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 即插即用加速度计传感器类型?: 电缆组件
                  发表于 08-21 01:00 ? 16次 阅读

                  4000A-005-060 4000A-005-060 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 加速度计类型?: MEMS DC 即插即用加速度计传感器类型?: 直流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接?: 一体式电缆 电气特征 满量程输出电压?(VDC): ±2 励磁电压?(VDC): 8 – 36 零加速输出?(mV): ±100 励磁电流?(mA): 5 信号特征 频率响应?(Hz): 0-300 主体特性 轴数?: 1 重量?: 7?g?[?.245?oz?] ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 26次 阅读

                  4000A-050-030 4000A-050-030 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 加速度计类型?: MEMS DC 即插即用加速度计传感器类型?: 直流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接?: 一体式电缆 电气特征 满量程输出电压?(VDC): ±2 励磁电压?(VDC): 8 – 36 零加速输出?(mV): ±100 励磁电流?(mA): 5 信号特征 频率响应?(Hz): 0-800 主体特性 轴数?: 1 重量?: 7?g?[?.245?oz?] ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 16次 阅读

                  603-0100-120 603-0100-120 速率和惯性传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 速率和惯性传感器类型?: Rate Sensors/Gyros 电气特征 励磁电压?(VDC): 5 – 16 尺寸 尺寸 MM?: 20.8 x 20.8 x 14.5 使用环境 工作温度范围?: -40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?] 包装特性 速率和惯性传感器包装?: Anodized Aluminium 其他 精确度?: ±0.5% Non-Linearity FS 范围 (±) DEG/SEC?: 100...
                  发表于 08-21 01:00 ? 26次 阅读

                  20010631-00 610-12K-276 速率和惯性传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 速率和惯性传感器类型?: Rate Sensors/Gyros 电气特征 励磁电压?(VDC): 5 – 16 尺寸 尺寸 MM?: 14.6 x 10.2 x 7.6 使用环境 工作温度范围?: -40 – 105?°C?[?-40 – 221?°F?] 包装特性 速率和惯性传感器包装?: Anodized Aluminium 其他 精确度?: ±0.5% Non-Linearity FS 范围 (±) DEG/SEC?: 12000...
                  发表于 08-21 01:00 ? 18次 阅读

                  62105012-000 62105012-000 位置传感器配套仪表

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 电气特征 线路电源电压要求?(VDC): ±12, ±15 信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型?(VDC): ±10 励磁电压?(Vrms): 3 信号特征 励磁频率?(kHz): 2.5 – 10 机械附件 信号调节 - LVDT/RVDT 安装?: Printed Circuit Board Edge or Terminal Block 使用环境 工作温度范围?: -1 – 55?°C?[?30 – 130?°F?] 其他 传感器类型?: 带 5 或 6 根导线的 LVDT 或 RVDT 传感器通道?: 1 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 20次 阅读

                  67010001-000 67010001-000 线性位移传感器 - LVDT

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 使用环境 工作温度范围?: 5 – 60?°C?[?41 – 140?°F?]
                  发表于 08-21 01:00 ? 24次 阅读

                  7104A-0050 7104A-0050 即插即用加速度传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 加速度计类型?: IEPE 即插即用加速度计传感器类型?: 交流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接?: 10-32 同轴连接器 电气特征 满量程输出电压?(VDC): ±5 励磁电压?(VDC): 18 – 30 励磁电流?(mA): 2 – 10 信号特征 频率响应?(Hz): 0.3-10000 主体特性 轴数?: 1 重量?: 8.6?g?[?.303?oz?] 材料?: 不锈钢 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 18次 阅读

                  72162000-020 72162000-020 倾角传感器和倾角仪

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 结构特性 接口?: 模拟 电气特征 电源电压?(VDC): 12 – 24 模拟接口?(mA): 4 – 20 端接特性 倾角传感器和测斜仪安装?: 垂直 尺寸 尺寸?(mm): 最多 70 倾角传感器和测斜仪精确度?(°): 最多 +/- .5 分辨率?(°): 最多 +/- .01 使用环境 测量原理?: 液体 工作温度范围?: -25 – 60?°C?[?-13 – 140?°F?] 包装特性 倾...
                  发表于 08-21 01:00 ? 20次 阅读

                  11106140-00 AST4300A05000P4P1000 压力传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 压力传感器类型?: 非易燃压力变送器 压力类型?: 测量仪 结构特性 压力端口/接头?: 1/4 MNPT 电气连接?: 10 英尺导管 电气特征 压力传感器电源电压?(V): 10 – 28 主体特性 端口材料?: 316L 使用环境 压力?: 344.73?bar?[?5000?psi?] 工作温度范围?: -40 – 80?°C?[?-40 – 176?°F?] 操作/应用 耐压范围?: 2X,最小值 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 42次 阅读

                  11108715-00 AST4600A02000P4W1000 压力传感器

                  看产品文档,或?联系我们?以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 压力传感器类型?: 防爆型压力变送器 压力类型?: 测量仪 结构特性 压力端口/接头?: 1/4 MNPT 电气连接?: 导管 2 m 引线 电气特征 压力传感器电源电压?(V): 10 – 28 主体特性 端口材料?: 316L 使用环境 工作温度范围?(°C): -40 – 85 工作温度范围?(°F): -40 – 185, -40 – 185 操作/应用 耐压范围?: 2X,最小值 ...
                  发表于 08-21 01:00 ? 37次 阅读
                  欧美美女的白虎