Research on Biomedical Engineering
https://rbejournal.org/article/5889fb715d01231a018b4625
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Mapeamento de feixe ultra sônico utilizando as propriedades cromotérmicas dos cristais líquidos colestéricos

Ultrasonic beam map using thermochromic properties of cholesteric liquid crystals

Macedo, Adriana Ribeiro de; Alvarenga, André Victor; Pereira, Wagner Coelho de Albuquerque ; Machado, João Carlos

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Resumo

Desinformação a respeito da periodicidade com que apa relhos de ultra-som para fisioterapia devem ser calibrados e a carência de laboratórios aptos a ensaiá-los sugerem a necessidade de métodos acessíveis e de fácil manuseio, que avaliem o desempenho desses equipamentos no pró prio local onde são utilizados. O presente trabalho apre senta um método simples e rápido de obter informações sobre a distribuição de intensidade do campo ultra-sônico utilizando cristais líquidos colestéricos, substâncias que geram cores em função da temperatura. O feixe ultra-sônico, não sendo uniforme, gera gradientes de temperatura em função da intensidade média temporal local. Estes gradi entes resultam numa imagem de cor em função dessa in tensidade. Uma folha plástica, composta de PVC e poliure tano (coeficiente de atenuação médio 23,5 dB.cm-1 .MHz-1 e coeficiente de reflexão médio 0,06), foi acoplada ao mate rial cromotérmico aumentando a sensibilidade do modelo. Esta foi emoldurada com vidro e compôs uma das faces do recipiente contendo água destilada, onde os transdutores foram posicionados e excitados para a obtenção das ima gens cromotérmicas. Cinco transdutores de 1 e 3 MHz, com fins terapêuticos, compuseram os experimentos. As imagens geradas pelo aquecimento do material cromotér mico foram avaliadas em vinte e três planos paralelos à face dos transdutores. Os resultados mostraram-se com patíveis com os obtidos pela varredura planar com hidrofone.

Palavras-chave

Campo acústico, Cristais líquidos, Ma terial cromotérmico, Ultra-som.

Abstract

Lack of information about how frequent the ultrasound equipment should be calibrated and scarcity of appropriate laboratories to test them suggests the need of methods readily accessible and easily handled, capable of detecting performance changes in the units at the very same place where they are used. This work presents a fast and simple method to obtain visual information about the intensity distribution across the beam of an acoustic field generated by ultrasound transducers, using cholesteric liquid crystals, which are substances that generate color in response to temperature. Since the ultrasound beam is not uniform, it generates temperature gradients as a function of the local temporal average intensity. These gradients result in a color image map as a function of intensity. A plastic sheet of PVC and polyurethane (average attenuation coefficient of 23,5 dB.cm-1 .MHz-1 and average reflection coefficient of 0.06) was used in contact with the back of thermochromic film to increase the sensibility of the model. The sheet was framed with glass and it composes one of the faces of the tank filled with distilled water where the transducers were immersed and excited to obtain the thermochromic images. During the mapping, both transducer and film were immersed in a tank filled with distilled water. Five physiotherapeutic transducers of 1 and 3 MHz were used in this work. Twenty three planes parallel to the beams were evaluated. The results are compatible to the ones obtained with hydrophone planar scanning in an acoustic tank. 61

Keywords

Acoustic field, Liquid crystals, Thermochromic ma terial, Ultrasound.
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