[发明专利]产生超高声压的方法、超高声压产生装置

说明书

本发明提供一种产生超高声压的方法、超高声压产生装置，属于高强度聚焦超声技术及高能物理技术领域，其可解决现有的声空化内部的超高声压难以控制，导致其无法被有效利用的问题。本发明的产生超高声压的方法包括：通过设于传声媒质中的发声面发射聚焦的超声波，发声面反射至少部分超声波，所述发射的超声波和反射的超声波在发声面内侧形成聚焦的驻波声场；在驻波声场的焦域区域内引发空化，空化泡崩溃产生超高声压。

技术领域

本发明属于高强度聚焦超声技术领域，具体涉及一种产生超高声压的方法、超高声压产生装置。

背景技术

超声波聚焦后可以获得一个能量高度集中的区域，该区域称为焦域。利用这一特性，中国已率先将该技术开发为高强度聚焦超声肿瘤治疗设备，并运用于临床开展肝肿瘤、肾肿瘤、骨肿瘤、子宫肌瘤等良恶性肿瘤的治疗，在治疗安全性、有效性、经济性方面取得良好的效果，逐步形成一个新的微无创治疗技术方向。

现有的超声波聚焦方式，例如，球壳式聚焦、透镜聚焦、反射镜聚焦、相控聚焦等均属于行波聚焦方式。行波聚焦方式达到的最高声压为10⁷Pa量级(对连续波)、10⁸Pa量级(对脉冲波)，最小焦域尺寸为波长量级，焦点能量很难进一步提高，导致无法研究更高量级的声压所具有的能量对肿瘤治疗的效果。

现有技术中，在一定条件下，采用聚焦超声作用到刚性界面表面能够形成空化泡，通过高速摄像拍摄得到的粘附于刚性表面的空化泡崩塌发射的冲击波的传播过程，可推算出气泡壁的压强为7.7±1.6GPa。同时，相关研究及理论计算表明，空化泡崩溃时产生的声压可达到10⁹Pa量级。但是这种通过行波聚焦在刚性表面形成的空化泡的范围是难以被约束的，故虽然空化能产生超高声压，但是因空化范围的不可控性导致其能量仍然无法被有效利用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够产生大于或者等于10⁹Pa量级，且范围可控的超高声压的产生方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种产生超高声压的方法，包括：

通过设于传声媒质中的发声面发射聚焦的超声波，发声面反射至少部分超声波，所述发射的超声波和反射的超声波在发声面内侧形成聚焦的驻波声场；在驻波声场的焦域区域内引发空化，空化泡崩溃产生超高声压。

优选的，所述通过设于传声媒质中的发声面发射聚焦的超声波的步骤之前还包括：将传声媒质的静压力至少加压至预定阈值。

进一步优选的，所述预定阈值为8MPa。

进一步优选的，所述通过设于传声媒质中的发声面发射聚焦的超声波的步骤具体包括：

通过设于传声媒质中的发声面以第一频率开始发射聚焦的超声波；

调整所述超声波的频率，直至所述发射的超声波和反射的超声波在发声面内侧形成聚焦的驻波声场。

进一步优选的，所述在驻波声场的焦域区域内引发空化具体包括：

调整所述超声波的强度，以在驻波声场的焦域区域内引发空化。

优选的，空化泡崩溃时产生的超高声压大于或者等于10⁹Pa。

优选的，焦域区域内引发的空化的范围在任意方向上的尺寸小于或者等于超声波的波长。

优选的，所述超声波的波形为连续波、脉冲串波中的一者。

优选的，所述传声媒质包括去离子脱气水。

优选的，所述发声面的形状为球面、圆柱面、截球面中的任意一种。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种超高声压产生装置，包括：