Transdutor celular ultrassonico

Tipos de transdutores de células ultrassônicos

Um **transdutor de células ultrassônico** é um dispositivo que converte a energia mecânica recebida em ondas ultrassônicas e, em seguida, as emite para o meio circundante. Os transdutores ultrassônicos podem ser divididos em diferentes categorias com base em seus princípios de operação, estruturas e usos.

• Por princípio de funcionamento: Pode ser classificado em dois tipos: transdutores piezoelétricos e transdutores não piezoelétricos. O transdutor não piezoelétrico refere-se ao transdutor que gera ultrassom sem efeito piezoelétrico, como transdutores eletrostáticos, transdutores magnetostritivos, etc. Entre eles, o transdutor magnetostritivo gera ultrassom pela mudança do campo magnético, que é caracterizado por alta sensibilidade e ampla resposta de frequência. Os transdutores piezoelétricos são os tipos mais comumente usados de transdutores ultrassônicos para células.
• Por estrutura: Pode ser classificado em dois tipos: contato e sem contato. O transdutor de contato requer contato direto com o meio para funcionar, enquanto o transdutor sem contato pode funcionar sem contato direto com o meio.
• Por frequência: Os transdutores ultrassônicos para células podem ser classificados em transdutores de baixa frequência, transdutores de alta frequência, etc., de acordo com suas frequências de trabalho. Os transdutores de baixa frequência geralmente operam na faixa de 20Hz a 20KHz. Eles penetram nas membranas celulares e outras estruturas. Os transdutores de alta frequência operam em uma frequência acima de 20KHz. Eles podem fornecer alta resolução e controle preciso, o que é adequado para células e tarefas mais delicadas.
• Por direcionamento: pode ser separado em transdutores omnidirecionais e direcionais. O transdutor omnidirecional pode irradiar ultrassom em todas as direções, enquanto o transdutor direcional pode focar o ultrassom em uma direção específica.
• Por material: Pode ser separado em vários tipos, como cerâmica, cristal, polímero, etc. Cada material tem suas vantagens e desvantagens, o que é adequado para diferentes aplicações.

Especificações e Manutenção

• Frequência:

Os transdutores ultrassônicos operam em frequências específicas, geralmente variando de 20 kHz a vários megahertz. Frequências mais altas permitem uma resolução e detalhes mais finos, enquanto frequências mais baixas permitem uma penetração mais profunda na amostra ou material que está sendo analisado.

• Saída de Potência:

Esta é a quantidade de energia que o transdutor pode emitir como ondas ultrassônicas, medida em watts (W). A saída de potência influencia diretamente a intensidade do ultrassom produzido e a capacidade de penetrar nos materiais. Níveis de potência mais altos são adequados para aplicações industriais e níveis mais baixos para diagnósticos médicos.

• Design/Configuração:

Os transdutores ultrassônicos têm diferentes designs, como cristais piezoelétricos, microfones eletretos, acoplamentos capacitivos ou dispositivos magnetostritivos. Cada projeto possui princípios de operação, vantagens e limitações distintos, tornando-o adequado para aplicações específicas. Por exemplo, os cristais piezoelétricos são padrão na imagem médica para converter sinais elétricos em ondas sonoras e vice-versa.

• Correspondência de Impedância:

A correspondência de impedância refere-se ao processo de garantir que a impedância acústica do transdutor de células ultrassônicas seja correspondida à do meio pelo qual as ondas sonoras irão viajar. Isso é importante porque maximiza a transferência de energia entre os dois materiais, minimizando a reflexão das ondas sonoras nas interfaces.

Limpar o transdutor ultrassônico é um procedimento essencial de manutenção, especialmente para dispositivos usados em ambientes médicos ou laboratoriais onde a higiene e a integridade do equipamento são primordiais. No entanto, é importante observar que a limpeza de um transdutor ultrassônico exige cuidado e precisão para evitar danos aos componentes delicados do dispositivo.

Antes de limpar o dispositivo, certifique-se de que ele esteja desligado e desconectado de qualquer fonte de alimentação, incluindo tomadas elétricas ou baterias. Identifique o tipo de transdutor que está sendo limpo, pois diferentes tipos podem ter requisitos de limpeza específicos. Reúna os materiais e ferramentas de limpeza necessários para o procedimento, incluindo um pano de microfibra macio ou um pano para lentes, um pequeno recipiente de água de alta pureza ou solução de limpeza e luvas estéreis para usar ao manusear o transdutor.

Limpe a superfície do transdutor mergulhando o pano ou as toalhetes na solução de limpeza ou água de alta pureza antes de torcer. Enquanto a superfície não estiver saturada, limpe suavemente quaisquer detritos ou contaminantes da superfície do transdutor sem esfregar ou pressionar excessivamente. Deixe o transdutor secar completamente ao ar antes de usá-lo novamente.

Cenários para transdutores de células ultrassônicos

Os transdutores de células ultrassônicos são úteis em várias indústrias e aplicações devido à sua capacidade de gerar e transmitir ondas ultrassônicas de alta frequência. Aqui estão algumas aplicações comuns:

• Imagem médica e diagnóstica

  Os transdutores ultrassônicos são amplamente conhecidos por seus papéis cruciais nas aplicações de imagem médica, particularmente na criação de imagens de ultrassom de órgãos internos do corpo, tecidos e estruturas. Além disso, os dispositivos são ótimos para rastreamento pré-natal não invasivo e monitoramento do desenvolvimento fetal em mães grávidas.

• END industrial

  Os transdutores de células ultrassônicos são populares para testes não destrutivos de materiais e estruturas em ambientes industriais. Normalmente, eles são usados para detectar falhas internas, medir a espessura do material, mapear as propriedades do material e avaliar a qualidade da solda em metais. Os transdutores ultrassônicos também podem inspecionar oleodutos, vasos de pressão, componentes de aeronaves e vigas estruturais.

• Limpadores

  Na área da saúde, os limpadores ultrassônicos são comumente usados para limpar instrumentos cirúrgicos delicados e equipamentos médicos. Isso é possível através das ondas sonoras de alta frequência que geram pequenas bolhas em uma solução de limpeza, um processo conhecido como cavitação. As bolhas implodem nas superfícies dos itens para remover sujeira, sangue e contaminantes. Além do campo médico, os limpadores ultrassônicos são úteis na odontologia e na fabricação de joias.

• Cuidados pessoais

  Os dispositivos faciais ultrassônicos funcionam oscilando em altas frequências para promover a saúde da pele. Eles conseguem isso massageando suavemente a pele para a circulação sanguínea. Em alguns casos, eles são usados para melhorar a absorção do produto e esculpir contornos faciais. Os transdutores de células ultrassônicos também são encontrados em dispositivos de cuidados com a pele e salões de beleza.

• Controle de movimento

  Os sensores de transdutores ultrassônicos podem detectar movimento e controlar objetos. Isso é possível através de ondas sonoras de alta frequência que se movem em zigue-zague pelo espaço ao redor. Quando as ondas voltam depois de atingir um objeto, o dispositivo interpreta os sinais e detecta um objeto em seu caminho. Os sensores ultrassônicos estão sendo cada vez mais usados em aplicações automotivas para sistemas de assistência ao estacionamento e prevenção de colisões.

Como escolher transdutores de células ultrassônicos

Ao comprar transdutores de células ultrassônicos, os compradores devem começar familiarizando-se com as necessidades de aplicação de seus negócios. Com uma clara compreensão da necessidade do negócio, será fácil combinar cada necessidade com o recurso específico de um transdutor de células ultrassônico. Nesta seção, exploraremos os fatores-chave a serem considerados ao escolher transdutores de células ultrassônicos.

• Forma de onda

  É importante observar que diferentes tipos de transdutores de células ultrassônicos emitem vários tipos de formas de onda. Enquanto alguns produzem ondas longitudinais, outros geram ondas radiais ou mistas. Cada tipo funciona melhor em um cenário específico. Portanto, é importante considerar o procedimento para o qual o transdutor será usado ao selecionar uma forma de onda. Por exemplo, os transdutores de onda radial-transversal podem ser melhores para a ruptura de células devido à sua eficiente transmissão de energia.

• Potência nominal

  A potência nominal de um transdutor de células ultrassônico pode afetar sua eficácia em algumas aplicações. É importante notar que diferentes tarefas exigem diferentes níveis de potência. Para a ruptura de células, a potência nominal baixa a média pode ser suficiente. No entanto, para emulsificação e homogeneização, alta potência é mais eficaz. Portanto, os compradores devem considerar a necessidade de aplicação antes de escolher uma potência nominal.

• Frequência

  A frequência de um transdutor de células ultrassônico desempenha um papel importante na determinação de quão fina ou robusta uma célula o transdutor pode penetrar. Frequências mais altas entre 20 kHz e 100 kHz funcionam bem para células frágeis, enquanto frequências mais baixas abaixo de 20 kHz são mais eficazes na ruptura de membranas celulares resistentes.

Perguntas frequentes sobre transdutores de células ultrassônicos

P1: Do que é feito um transdutor ultrassônico?

A1: Um transdutor ultrassônico compreende um transmissor e um receptor. O transmissor compreende um elemento piezoelétrico combinado com um material de apoio. Juntos, eles formam uma unidade cilíndrica ou em forma de disco que vibra em alta frequência. O receptor possui um cristal piezoelétrico que extrai energia das ondas e cria sinais elétricos.

P2: Quais são os diferentes tipos de transdutores ultrassônicos?

A2: Os principais tipos de transdutores ultrassônicos são piezoelétricos, magnetostritivos, capacitivos, ópticos e de fibra óptica. Os piezoelétricos convertem energia elétrica em ondas ultrassônicas usando um cristal piezoelétrico. A variante magnetostritiva muda as ondas ultrassônicas usando as propriedades magnéticas de seus materiais. O transdutor capacitivo depende dos elementos capacitivos entre as placas vibrantes. O elétrico utiliza fibras ópticas para converter sinais elétricos em sinais ultrassônicos.

P3: Para que são usados os transdutores ultrassônicos?

A3: Um transdutor ultrassônico pode converter energia elétrica em energia mecânica. As empresas o usam amplamente para testes não destrutivos (END). Um transdutor ultrassônico é capaz de detectar falhas nas camadas profundas dos materiais. Ele também pode detectar integridade da solda, espessura, revestimento e permeabilidade. Além do END, o transdutor também é útil na medição da distância de um objeto ou nível de líquidos. Na área médica, é ideal para imagem do fluxo sanguíneo e órgãos.