医用超声耦合剂声参数的测量
王琦梁军汀朱士明卢杰陈琳
（同济大学声学所， 上海， ２０００９２）
Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＯｆＭｅｄｉｃａｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃｏｕｐｌａｎｔｓ
ＷＡＮＧ Ｑｉ ＬＩＡＮＧ Ｊｕｎｔｉｎｇ ＺＨＵ Ｓｈｉｍｉｎｇ ＬＵ Ｊｉｅ ＣＨＥＮ Ｌｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０００９２） １ 引言
医用超声耦合剂是超声诊断与治疗操作中必不可少的专用媒质。它起着导声的作用，当涂敷了声阻抗 与人体皮肤相近的耦合剂后，即填充了皮肤的沟纹，驱除了空气，使声能最大限度的传播。因此它的声学 性能必须优良。
脉冲法测量媒质衰减，可通过超声脉冲多次反射的回波幅度
来测量。１。如果媒质的长度为ｄ，第一次回波脉冲幅度为矗，第二
次回波脉冲幅度为４，则衰减系数口＝西１ １ｎ且ＡＩ －
３装置
图ｌ测量原理
图２测量装置 图中：ｌ为超声波发射、接收电路，２为超声探头，３为ＤＳＯ－－２９０２虚拟示波器，４为样品池，５为计算机。 整个系统主要由超声波发射、接收电路、超声探头、虚拟示波器、计算机等组成。受激励的超声换能
本文介绍了利用虚拟示波器构建的医用超声耦合剂声速、衰减测量系统，以及对超声耦合剂的实验测 量结果。
２测量原理 如图１所示，自发白收超声换能器在声速为Ｃ的媒质中发射
一超声脉冲，脉冲被位于距离ｄ处的反射面反射回来后由探头接
收…，其传播时间为ｔ＝２ｄ／ｃ，由此，通过测量传播时间ｒ可求得
声速ｃ，即ｃ：丝。
ｆ
衰减（ｄＢ／（ｃｍ８ＭＨｚ））
Ｏ．０２６
样品二
１５３１．６
１５３７．０
０．４％
０．０２４
样品三
１５４１．２
１５４５．７
Ｏ．３％
０ ０２３
注：表中的实际声速采用“随机多次测医用超声耦台荆行业标准‘４］的要求。
５．结束语
本装置体积小、使用灵活方便、可以存储并实时显示正确的测量数据。可在耦台剂的实际生产或产
１９５
器向被测试的样品发射超声脉冲，并通过对面的容器壁反射，形成多次回波信号。在数据处理时，声速利 用一、二次回波之间的时间间隔进行测量，衰减利用脉冲的多次回波进行测量。
虚拟示波器具有高速数据采集功能，在计算机上应用配套的软件，可方便地进行数据处理。本系统采 用在虚拟示波器自带的动态链接库基础上自行开发的应用软件Ｗａｖｅｍｏｎｉｔｏｒ，实现对虚拟示波器的控制及 数据传输、处理和显示。软件界面如下图：
品检验中使用。
参考文献： １．梁军汀，卢杰，朱士明智能化超声波在线式轧钢乳化液浓度计ｍ．声学技术
２．Ｍａｒｉａ Ｊ．Ｌｏｄｅｉｒｏ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｃｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＭＡＴＣ ＯｄＮ）４７ ３．朱士明．提高声时测量精度的过零检测数字平均法［Ｊ］．声学技术，１９９０，９（３）：３６—４０ ４．中华人民共和国医药行业标准ＹＹ０２９９－－１９９８
图３软件界面 ４实验结果
对天津市理化分析中心提供的医用超声耦合剂ＰＣ．１１６，在室温３０。Ｃ下进行检测，声程ｄ＝０．１２ｍ
以１００ＭＦｚ实时采样·存储深度设为１２８Ｋ。
由所采集的波形，经过对数据的相关运算，计算得到声速和衰减系数：
样品一
声速（ｍ／ｓ）
１５２７４
实际声速（ｍ／ｓ）
１５３４．６
相对误差
０．５％
第一作者简介：王琦，男，１ ９８ ０年２月生 同济大学在读硕士，研究方向：超声检测
１９６
医用超声耦合剂标准
医用超声耦合剂标准
医用超声耦合剂是一种用于超声诊断和治疗的特殊凝胶或液体，它可以帮助超声波在皮肤和声音传感器之间传播，从而提高超声图
像的清晰度和准确性。
关于医用超声耦合剂的标准，可以从以下几
个方面来进行全面的回答：
1. 医用超声耦合剂的成分标准，医用超声耦合剂的成分应符合
相关的法规和标准，通常应该是无刺激性、无致敏性、无细菌污染的。
成分标准通常会涉及到对凝胶或液体成分的化学成分、纯度、
稳定性等方面的要求。
2. 医用超声耦合剂的性能标准，医用超声耦合剂的性能标准通
常包括其在超声波传导过程中的稳定性、传导效率、对皮肤的刺激性、对声音传感器的影响等方面的要求。
这些标准可以确保医用超
声耦合剂在临床应用中能够达到预期的效果。
3. 医用超声耦合剂的生产标准，医用超声耦合剂的生产标准涉
及到生产工艺、生产设备、生产环境等方面的要求，确保产品符合
相关的质量管理体系标准，如ISO13485等，以及符合医疗器械生产
许可证的要求。
4. 医用超声耦合剂的质量标准，医用超声耦合剂的质量标准通常包括对产品外观、包装、标识、保存条件等方面的要求，以及对产品的稳定性、有效期等方面的要求，以确保产品在使用前后的质量保证。
总的来说，医用超声耦合剂的标准涉及到成分、性能、生产和质量等多个方面的要求，这些标准的制定和执行能够保障医用超声耦合剂的安全性、有效性和可靠性，从而促进超声诊断和治疗的质量和安全。
声速测定实验
声速测定实验声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。
声波在媒质中传播时，声速，声衰减等诸多参量都和媒质的特性与状态有关，通过测量这些声学量可以探知媒质的特性及状态变化。
例如，通过测量声速可求出固体的弹性模量；气体、液体的比重、成分等参量。
在自由空间同一媒质中，声速一般与频率无关，例如在空气中，频率从20赫兹变化到8万赫兹,声速变化不到万分之二。
由于超声波长短，易于定向发射，不会造成听觉污染等优点，我们通过测量超声波的速度来确定声速。
超声波在医学诊断，无损检测，测距等方面都有广泛应用。
实验目的1．了解超声换能器的工作原理和功能2．学习不同方法测定声速的原理和技术3．熟悉测量仪和示波器的调节使用4．测定声波在空气及水中的传播速度实验原理1.压电陶瓷换能器压电材料受到与极化方向一致的应力F时，在极化方向上会产生一定的电场E，它们满足线性关系：E=g·F反之，当在压电材料的极化方向上加电压E时，材料的伸缩形变S与电压E也呈线性关系：S=a·E系数g、a称为压电常数，它与材料性质有关。
本实验采用压电陶瓷超声换能器，将实验仪输出的正弦振荡电信号转换成超声振动。
压电陶瓷片是换能器的工作物质，它是用多晶体结构的压电材料(如钛酸钡，锆钛酸铅等)在一定的温度下经极化处理制成的。
在压电陶瓷片的前后表面粘贴上两块金属，组成的夹心型振子，就构成了换能器。
由于振子是以纵向长度的伸缩，直接带动头部金属作同样纵向长度伸缩，这样所发射的声波，方向性强，平面性好。
每一只换能器都有其固有的谐振频率，换能器只有在其谐振频率上，才能有效的发射(或接收)。
本实验中使用一个换能器作为发射器，另一个作为接收器，二换能器的表面互相平行，且谐振频率匹配。
2.声速的测量方法声速的测试方法可以分为两类。
第一类方法是直接根据速度关系式：v=S/t测出传播距离S和所需时间t后即可算出声速，该法称为“时差法”，这是工程应用中常用的方法。
第二类方法是利用波长频率关系式：v=f·λ测量出频率f和波长λ来计算出声速，测量波长时又可用“共振干涉法”或“相位比较法”，本实验可用上述三种方法测量气体、液体以及固体中的声速。
医用超声诊疗类设备的声场检测方法
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 85●基金项目：国家重点研发计划（2016YFF0201006）；浙江省质量技术监督系统科研计划项目。
计划编号：20180103。
<<下转86页【关键词】超声 声场 测量随着科学技术的发展，新的超声诊疗设备不断出现，它们的工作频率、强度和作用方式各不相同。
与此同时，我国的超声治疗设备在肿瘤治疗方面正取得举世瞩目的成就，并推动了我国超声仪器设备的快速发展。
为了提高诊断能力和加强超声治疗效果，超声诊疗类设备的强度正在不断增加，这也同时增加了使用超声设备的风险性，特别是高强度聚焦超声（HIFU ）设备和体外震波碎石仪，在焦点附近汇聚着相当强的声波能量，使用不当会对人体组织造成永久性伤害。
因此，为了保障使用该类设备的有效性和安全性，必须对该类超声医疗设备的超声声场分布进行研究，切实保证超声治疗类设备的安全和有效使用，为我国超声治疗设备的进一步发展和进入国际市场提供计量和测试保障。
推动我国超声仪器设备研发的快速健康发展，更好地服务民生医疗。
1 声场参数超声能量输出的实时监控是超声诊疗类临床应用的质量保证1。
以医用诊疗类设备HIFU 为例，该类超声设备的声场主要参数有：声功率、声强、声压、声焦域等。
而目前对其主要参数的检测方法包括：辐射压力法、量热法、光纤和光学检测法、水听器测量法等。
2 测量方法2.1 辐射压力法辐射压力法的典型代表是辐射力天平法（RFB 法）2，也是国际社会公认的超声声功率检测的标准方法，其出现时间最早。
如今该方法的测量体系已相当完善，在国内现已颁布了多个现行的国家标准。
但RFB 法并非尽善医用超声诊疗类设备的声场检测方法文/高申平1 任慧燕1 姚磊1 俞醒言1 王萧博1,2 兰庆1,2尽美，比如临床中使用的聚焦超声治疗头发出的功率都超过了30W ，有的可以达到100W 以上，辐射力天平的吸收靶吸收掉这些高强度声波的能量会转换为自身的热量，使得吸收靶的吸声系数降低影响测量的准确性，甚至出现永久性的热损伤和机械损。
医用超声耦合剂
医用超声耦合剂
列表：
1、什么是医用超声耦合剂；
2、其作用；
3、常见型号；
4、使用方法；
1、什么是医用超声耦合剂？
医用超声耦合剂也称为超声耦合凝胶，是一种用于超声检查扫描的液体，其作用
目的是将超声探头和被检查者之间提供清晰的音像和良好的回声信号，从而大大提高图像的清晰度，进而更准确地检查诊断。
2、其作用：
医用超声耦合剂的作用是在超声检查扫描可以起到传输如声音、回声信号的作用，从而拉近探头和被检查者的距离，使医务人员在检查治疗中更准确的获取信息，减少检查操作中的负担。
3、常见型号：
常见医用超声耦合剂型号有：水凝胶体、密度凝胶体、超声凝胶、棉絮凝胶和光
学凝胶等，每种凝胶都具有一定的流动性、传输性和传播性。
4、使用方法：
使用时首先将凝胶跟随检查器涂在检查部位，其次将超声探头轻轻拍打凝胶，然
后连接检查器以调节扫查强度，最后再拍打超声探头以得到更清楚的回声信号，即可进行检查。
无损检测技术中的声学参数测量与分析方法
无损检测技术中的声学参数测量与分析方法随着科学技术的不断进步，无损检测技术在工业领域的应用越来越广泛。
声学参数测量是无损检测技术中的一种重要方法，通过测量和分析材料的声学性能可以判断材料的质量，识别出可能存在的缺陷。
本文将介绍无损检测技术中的声学参数测量与分析方法的一些基本知识和方法。
首先，声学参数测量的基本原理是利用声波的传播特性来获取被测材料的相关信息。
常用的声学参数包括声速、声阻抗、声吸收系数和声透射率等。
声速是指声波在材料中传播的速度，可以通过测量声波在材料中传播的时间与材料的厚度来计算。
声阻抗是指声波由一个介质进入另一个介质时发生反射和透射的程度，可以通过测量材料上的反射和透射声波的振幅来计算。
声吸收系数是指材料吸收入射声波能量的能力，可以通过测量入射声波的功率和透射声波的功率来计算。
声透射率是指声波从一个介质传播到另一个介质时透射的比例，可以通过测量透射声波的功率和入射声波的功率来计算。
其次，声学参数的测量方法有多种。
其中，最常用的方法之一是声波探头法，通过将声波探头放置在材料上进行测量。
声波探头法适用于对材料内部缺陷进行检测和测量。
另一种常用的方法是超声波检测法，通过向材料中发送超声波并接收回波来测量材料的声学参数。
超声波检测法适用于对材料表面以及内部的缺陷进行检测和测量。
还有一种方法是声学共振法，通过将材料置于一个声学共振腔中，测量共振频率和共振幅度来获取材料的声学参数。
此外，数字声学技术也被广泛应用于声学参数测量中，利用计算机技术对声音进行数字化处理和分析。
最后，声学参数分析是无损检测技术中的重要环节。
通过对声学参数进行分析，可以判断材料的缺陷情况和质量状况。
例如，在超声波检测中，分析声波的回波可以确定材料中的缺陷位置以及缺陷的性质。
在声吸收系数的分析中，可以通过比较材料的声吸收系数与标准值来判断材料的质量。
此外，声学参数分析还可以结合其他无损检测方法，如X射线检测和磁粉检测等，来综合评估材料的性能。
超声声速的测量
超声声速的测量引言超声声速的测量是工程和科学领域中常见的实验技术之一。
通过测量超声波在不同介质中传播的速度，可以了解介质的物理性质和结构特征，从而应用于材料检测、医学诊断、流体力学研究等领域。
本文将介绍超声声速的测量原理、实验方法以及一些应用。
原理超声声速的测量原理基于超声波在介质中传播的速度与介质的密度、弹性模量和刚度等物理参数有关。
根据声速的定义，声速（v）等于声波在介质中的传播距离（d）除以传播时间（t）。
因此，测量声速主要需要测量声波的传播距离和传播时间。
传统的测量方法包括直接测量法、共振法和多普勒法等。
直接测量法是最常用的测量方法之一，可以通过发送超声波脉冲并测量声波传播的时间来计算声速。
共振法利用声波在共振腔中的反射和干涉来测量声速。
多普勒法则利用声波与物体相对运动导致的频率变化来计算声速。
实验方法下面介绍一种常用的超声声速测量实验方法：1.准备实验装置：需要超声波发生器、接收器、探头、计时器等设备。
2.设置实验条件：根据实验要求选择超声波的频率，并保持发射和接收器之间的距离恒定。
可以使用支架来固定探头和计时器。
3.发射超声波脉冲：通过超声波发生器发送一个超声波的脉冲，确保脉冲能够在介质中传播，并能够被接收器接收到。
4.接收超声波信号：接收器接收到从介质中反射回来的超声波信号，并将信号传递给计时器。
5.计时和数据处理：计时器记录声波传播的时间，并根据声速的定义计算声速。
可以进行多次测量，并取平均值来提高测量结果的准确性。
6.数据分析和结果：根据实验测得的声速数据进行分析和结果的处理。
可以与预期结果进行比较，并讨论误差和不确定性来源。
应用超声声速的测量在许多领域有重要的应用：1.材料检测：通过测量材料中超声波的传播速度，可以判断材料的密度、弹性模量和结构等物理特性。
这对于材料的质量控制和缺陷检测非常重要。
2.医学诊断：超声声速的测量在医学诊断中有广泛应用。
例如，超声声速可以用于测量人体组织的密度和刚度，从而帮助医生识别肿瘤、骨骼疾病等疾病。
复方利多卡因乳膏作为超声耦合剂的声学物理学与临床应用
P值
0.011
0.026
0.001
注：与A组比较，*P约0.05；与A组比较，#P约0.01
穿刺局部红肿（例） 2 1 1.0
血胸 0 0 1.0
气胸 0 0 1.0
3讨论
近年来袁 由于可视化技术在麻醉手术中的应用 和发展袁 超声在血管穿刺和神经阻滞中使用较广[6]遥 复方利多卡因乳膏一般适用于皮肤和黏膜局部镇 痛袁因其成乳膏状袁推测该制剂涂抹于超声探头上 可能具有超声耦合剂的作用遥声学物理学特性的分 析, 是评价剂型是否具有超声耦合剂性能的重要手 段袁为此对复方利多卡因乳膏的有关声学参数进行 了分析遥在本研究中袁复方利多卡因乳膏的密度尧声 速尧 声阻抗和声衰减等参数与 Aquasonic 100 的参 数基本一致遥 声速是超声波在介质中的传播速度袁 声速与介质密度和声阻抗密切相关[7]袁故可以认为 复方利多卡因乳膏中颗粒物成分的密度和声阻抗 大小与 Aquasonic 100 非常接近袁 决定了两者声速 基本一致遥耦合剂声衰减约0.05 dB/渊cm.MHz冤为行业 规范要求[1]遥本研究显示袁复方利多卡因乳膏声衰减 为 0.031 dB/渊cm.MHz冤袁从声学参数来看袁复方利多
超声图像
图 2 生理盐水+Aquasonic 100 行颈部血管 超声图像
表 2 两组图像清晰度及操作时间的比较渊x依s冤
组别 例数 图像清晰度 操作成功时间（min） 术后一天穿刺部位 VAS 评分
A组
30
8.4±1.1
5.4±1.5
1.8±0.5
AL 组 30
9.0±0.6*
4.6±1.2*
1.4±0.4#
表 1 两种不同耦合剂声学参数的比较
名称
密度 声速 （kg·m-3）（m·s-1）
第一类医疗器械备案产品,超声耦合剂产品技术要求
医疗器械产品技术要求编号：
医用超声耦合剂
1、产品型号/规格及其划分的说明
1.1产品描述
超声诊断或治疗操作中，充填或涂敷于皮肤-黏膜与探头（或治疗头）辐射面之间，用于透射声波的中介媒质。
1.2预期用途
改善探头与患者之间的超声耦合效果，用于完好皮肤上。
1.3型号规格
按产品重量划分规格为：10g、20g、25g、50g、100g、250g、300g、500g。
2、产品性能指标
2.1外观
医用超声耦合剂应为无色或浅色透明凝胶状，无或仅有少量气泡，无不溶性异物。
2.2规格型号
产品规格应符合1.3的规定，允许偏差不超过±5%。
2.3粘度值（25℃）
产品粘度应≥15Pa.s。
2.4 pH值
应在5.5～8.0之间
2.5声速（35℃）
应在1520～1620m/s之间。
3、检验方法
3.1外观
以正常或矫正目力观察、验证,结果应符合2.1的要求。
3.2 规格型号
以通用或专用量具测量,结果应符合2.2的要求。
3.3粘度值检验
根据YY/T0299-2016的规定进行，结果应符合2.3的要求。
3.4 pH值测定
根据《中国药典》（2015年版）第四部0631pH值测定法的要求测定，结果应符合2.4的要求。
3.5 声速检验
按GB/T15261-2008标准中扬方法在35℃和2.5MHz～5 MHz范围内任一频率下测量，样品长度不小于5cm。
结果应符合2.5的要求。
4、术语
无。
耦合剂的声阻抗
耦合剂的声阻抗是指耦合剂在声波传播过程中的阻力大小，这个阻力会影响声波在耦合剂中的传播速度、能量损失以及声像图的清晰度。
耦合剂的声阻抗与其物理性质、成分、浓度等因素有关。
在超声医学中，耦合剂是用于连接超声探头和皮肤之间的物质，其作用是减少声波能量的损失，提高成像质量。
常用的耦合剂有水基耦合剂和油基耦合剂，它们都具有高黏度、高弹性、低声阻抗等特性。
耦合剂的声阻抗是耦合剂物理性质和化学成分的综合体现，它反映了超声探头与皮肤之间的声学匹配程度。
耦合剂的声阻抗越高，超声波在耦合剂中传播时的能量损失就越小，成像质量也就越高。
因此，耦合剂的声阻抗是评价超声成像质量的重要指标之一。
在耦合剂中加入微米级颗粒可以显著提高声阻抗。
这是因为颗粒可以增加耦合剂的黏度和弹性，从而提高声阻抗。
但是，颗粒的大小和分布也会影响耦合剂的声阻抗。
如果颗粒过大或过密，会降低超声波的传播速度和能量损失，影响成像质量。
因此，在生产耦合剂时，需要控制颗粒的大小和分布，以确保耦合剂的声阻抗和成像质量都达到最佳状态。
此外，耦合剂的浓度也会影响声阻抗。
随着浓度的增加，耦合剂的黏度和弹性都会增加，声阻抗也会相应提高。
但是，过高的浓度会导致探头表面形成水珠，影响成像质量。
因此，在生产过程中需要控制耦合剂的浓度，以确保其性能和稳定性。
总之，耦合剂的声阻抗是耦合剂物理性质、成分、浓度等因素的综合体现，是评价超声成像质量的重要指标之一。
在生产耦合剂时，需要控制颗粒的大小和分布，确保耦合剂的声阻抗和成像质量都达到最佳状态；同时需要控制耦合剂的浓度，以确保其性能和稳定性。
在实际应用中，超声医生可以通过观察耦合剂的稠度、颜色、气泡等因素来判断耦合剂的质量，以确保超声成像的质量和准确性。
请注意，以上回答是基于理论分析，具体实践时还需要结合实际情况进行判断和调整。
超声波检测耦合剂测试方法
超声波检测耦合剂测试方法1. 引言1.1 背景介绍超声波检测是一种非常常见的无损检测方法，广泛应用于工程领域中，例如金属材料的质量检测、缺陷检测等。
在进行超声波检测时，通常需要使用耦合剂来传递超声波信号，以保证信号的准确传递和接收。
耦合剂是一种介于超声传感器和被测物表面之间的介质，它的作用是消除超声波在不同介质之间的折射和反射，使超声波能够更好地穿透被测物并传递到传感器上。
耦合剂的质量和效果直接影响到超声波检测的准确性和可靠性。
为了确保耦合剂的质量和性能符合检测要求，需要进行耦合剂的测试。
耦合剂的测试方法对于超声波检测的准确性和稳定性至关重要。
本文将介绍一种耦合剂测试方法，并通过实验步骤和结果分析，验证该方法的有效性和可靠性。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨超声波检测耦合剂测试方法的有效性，并通过实验结果分析验证该方法的可行性。
通过本研究，我们希望能够为超声波检测领域提供更准确、更可靠的测试方法，从而提高检测的准确度和效率。
我们也希望通过该研究为耦合剂的选择和使用提供科学依据，为工程应用中的超声波检测工作提供支持和参考。
通过本研究的实验步骤和结果分析，我们将对耦合剂测试方法进行全面的评估和探讨，为相关领域的研究和实践提供新的思路和方法。
最终，我们的研究目的是为超声波检测领域的发展和应用做出贡献，促进技术的进步和产业的发展。
2. 正文2.1 超声波检测介绍超声波技术是一种非破坏性检测方法，利用超声波在物质中的传播特性来检测材料内部的缺陷或结构情况。
超声波检测技术已被广泛应用于工程领域、医学领域以及材料科学等领域。
在超声波检测中，传播的声波通过材料后，会反射、折射或吸收，不同材料或缺陷会导致声波传播的变化。
通过测量声波的传播速度、幅度、衰减等信息，可以分析出材料内部的结构情况。
超声波技术具有快速、准确、无损伤等优点，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
比如在航空航天、铁路、桥梁、建筑等工程中，超声波检测可以用来检测材料的裂纹、气孔、异物等缺陷，确保结构的安全性和可靠性。