CN109261472B - 一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法：包括球形聚焦超声换能器以及驱动电路，产生与所述分裂阵元数量对应的多路驱动信号，对功率进行放大，通过阻抗匹配使输入至所述分裂阵元中相邻阵元的驱动信号的相位差及幅值保持一致。本发明提出利用聚焦超声分裂阵球面换能器来产生涡旋声场，相对于目前使用成百上千个换能器组成的换能器阵列来产生涡旋声场的模式，可以有效降低涡旋声场产生系统的繁冗复杂；本发明利用球形聚焦超声换能器本身具有的几何聚焦的优势产生高聚焦涡旋声场，从而实现对粒子的高效、精细声操控。

Description

一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法

技术领域

本发明属于超声物理、超声仪器以及超声检测和控制领域，具体涉及一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法。

背景技术

对微纳米粒子进行空间聚集在微纳米器件设计与加工、晶体的生长、人工组织培养、细胞的分离与过滤等多个领域存在重要的意义，相应地，磁学、电学、光学和声学等多个学科均发展出相应的操控手段。具体说来，磁聚集时利用磁力对粒子进行聚集，但该方法要求粒子必须具有磁性或者可以被磁化；电聚集最常见方式为介电电泳，该方法利用电场与极化粒子间的相互作用力对粒子进行空间位置的调控，但电泳效果极大地依赖于粒子的尺寸和电学特性；光聚集时利用光梯度力来聚集微纳米粒子，但激光束的高密度能量会产生明显的热效应，可能会对一些微纳米粒子产生损害，如生物组织；声操控利用声辐射力和声微流对粒子进行操控，与其他方式相比，声操控技术具有对样品无损伤、良好的生物相容性以及对操控材料特性无选择性等优势。

超声驻波场是经典的微粒声操控技术，不同比重的粒子会分别聚集在驻波场的波节和波腹，实现粒子的分离与聚集。目前，基于驻波场的声操控技术已经在微流体芯片领域得到了广泛的应用，用于实现生物和化学领域所需的微纳米粒子的聚集、分离、过滤等功能。然而，超声驻波场的产生需要两个超声发射换能器或一个超声发射换能器与一个声反射器对称放置，且靶向区域要求必须位于两个发射换能器或换能器与声反射器之间，极大地限制了实际应用时的空间可操控性。此外，超声驻波场中存在多个波节与波腹交替分布的现象，因而会在非靶向区域随机捕获其它粒子，并且多个波腹的存在也会造成非靶向区域声压次极大值的出现，进而产生安全隐患。

涡旋声场是一种新型的声操控技术，通过在声场中心形成低声压区域对粒子进行空间聚集。相对于驻波场，涡旋声场可以由位于靶向区域一侧的单个换能器或换能器阵列产生，因而具有高度的空间可操作性，并且涡旋声场特有的轨道角动量可以实现对粒子的旋转操控。目前用于产生涡旋声场的换能器主要可以分为两类，一类是将环形换能器在单点切开，并错位一个波长的距离以形成螺旋状，从而产生螺旋状的波阵面，并且声场在一定的范围内有连续的相位差；另一类是使用大量的换能器组成一个换能器阵列，通过调节相邻换能器的相位差产生螺旋状的波阵面。由于第二类中每个换能器的相位单独可调，相较于第一类其具有较大的优势，目前涡旋声场研究中多采用第二类换能器。然而，第二类换能器中的换能器阵列通常需要几百甚至上千个声学换能器，通过繁冗复杂的电路对每个通道单独调控，将带来巨大的成本和复杂的操作过程。此外，目前的涡旋声场换能器多采用非聚焦或者弱聚焦的方式，使得涡旋声场聚焦性能较差，声压梯度较小，因而声辐射力较弱，导致操纵效率较差。因此发展一种简易的空间高聚焦涡旋声场的产生装置及方法可以有效地促进聚焦涡旋声场领域的研究和发展，从而丰富和改善涡旋声场在微纳米操控领域的应用。

发明内容

针对现有涡旋声场产生技术的缺陷以及聚焦涡旋声场研究的缺乏，本发明的目的在于提供一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，该装置包括球形聚焦超声换能器以及驱动电路，所述驱动电路包括功率放大模块、阻抗匹配电路以及驱动信号发生模块，功率放大模块分别与驱动信号发生模块和阻抗匹配电路相连，球形聚焦超声换能器与阻抗匹配电路相连；所述装置中由驱动电路生成(参照球形聚焦超声换能器的频率，并经过功率放大和阻抗匹配)多路驱动信号并输入球形聚焦超声换能器，其中输入至球形聚焦超声换能器相邻分裂阵元的驱动信号的相位差及幅值保持一致(以产生聚焦涡旋声场)。

优选的，所述驱动信号发生模块采用单片机，利用单片机可以产生多路(例如，与分裂阵元数量对应)相位、频率可调的驱动信号的特点，从而有效简化聚焦涡旋声场产生系统的复杂度；所述功率放大模块包括用于将单片机产生的驱动信号由方波信号转化为正弦波信号的一级无源容阻滤波器以及用于放大该正弦波信号的功率的电流放大器，从而可以有效地将单片机产生的驱动信号用于超声换能器的驱动。

优选的，所述换能器的频率为500KHz～1MHz，以便产生适用于颅内研究的中低频涡旋声场，避免频率过高时颅骨产生较大的声衰减。

优选的，所述换能器的阵元数为16～24，从而在保证高阶涡旋声场产生的同时避免因阵元数目过多导致换能器驱动系统的繁冗。

优选的，所述换能器的直径为100～140mm，通过采用高强度聚焦超声治疗研究中换能器尺寸，从而保证换能器具有产生高强度聚焦涡旋声场的能力。

优选的，所述装置还包括用于向驱动信号发生模块和功率放大模块提供能量的电源。

优选的，所述换能器中心留有半径为20～30mm的小孔，以便与超声空化或监控换能器组合构成复合换能器，从而在聚焦涡旋声场操控粒子过程中实现同步地超声治疗或超声监控。

一种空间聚焦涡旋声场的产生方法，包括以下步骤：

1)针对上述球形聚焦超声换能器中的多个分裂阵元，产生与所述分裂阵元数量对应的多路驱动信号(例如，频率、幅值相同而相位不同)；

2)对步骤1)产生的多路驱动信号的功率进行放大；

3)经过步骤2)后，通过阻抗匹配使输入至所述分裂阵元中相邻阵元的驱动信号的相位差及幅值保持一致。

优选的，利用单片机产生所述驱动信号，并将该驱动信号由方波转化为正弦波，然后进行功率放大。

上述空间聚焦涡旋声场的产生装置或方法在微纳米粒子空间分布的声涡旋调控中的应用。

优选的，产生聚焦涡旋声场后，利用涡旋声场对造影微泡进行空间聚集。

本发明的有益效果体现在：

本发明提出利用聚焦超声分裂阵球面换能器来产生涡旋声场，相对于目前使用成百上千个换能器组成的换能器阵列来产生涡旋声场的模式，可以有效降低涡旋声场产生系统的繁冗复杂；本发明利用球形聚焦超声换能器本身具有的几何聚焦的优势产生高聚焦涡旋声场，从而实现对粒子的高效、精细声操控。

进一步的，通过换能器参数设置，相对于目前涡旋声场集中于非聚集或弱聚焦模式，本发明可以产生焦域直径更小、声压梯度更大的空间高聚焦涡旋声场，产生更强的声辐射力，从而可以对粒子产生更精准、高效的空间操控。

进一步的，本发明利用单片机芯片代替多路信号发生器来进行驱动信号频率、相位的控制，利用电流放大器作为功率放大模块对驱动信号功率进行放大，极大地降低了驱动系统的复杂度及成本。

附图说明

图1为聚焦超声分裂阵球面换能器(球形聚焦超声换能器)及其驱动系统的示意图；

图2为相同声功率(5W)条件下相同尺寸(直径120mm)的平面圆形换能器产生的一阶非聚焦涡旋声场(a)与球形聚焦超声换能器产生的一阶聚焦涡旋声场(b)，在换能器轴向平面内声压的分布；

图3为当超声换能器分裂阵阵元数为16时(声功率为5W)，仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布(a)及相位分布(b)；

图4为当超声换能器分裂阵阵元数为16时(声功率为5W)，仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生二阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布(a)及相位分布(b)；

图5为当超声换能器分裂阵阵元数为4时(声功率为5W)，仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布(a)及相位分布(b)；

图6为当超声换能器分裂阵阵元数为8时(声功率为5W)，仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布(a)及相位分布(b)；

图7为当超声换能器分裂阵阵元数为8时(声功率为5W)，仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生二阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布(a)及相位分布(b)；

图8为利用水听器测量得到的球形聚焦超声换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布；

图9为利用水听器测量得到的球形聚焦超声换能器产生二阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值分布；

图10为利用图3中的声场声压分布仿真计算得到的球形聚焦超声换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内微泡所受声辐射力的空间矢量分布；

图11为利用本发明中实现的空间高聚焦涡旋声场聚集造影微泡的实验装置示意图；

图12为利用高速显微摄影装置拍摄得到的血管内充盈的造影微泡在一阶涡旋声场作用下空间分布位置变化的光学图像；

图中：电源1，信号发生器2，功率放大模块3，阻抗匹配电路4，换能器5，长距离显微镜6，高速摄影装置7，计算机8，脉动泵9，废液缸10，仿体血管11，透明仿体12，水箱13。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

(一)涡旋声场的产生系统

参见图1，涡旋声场的产生系统包括电源1、信号发生器2、功率放大模块3、阻抗匹配电路4和聚焦超声分裂阵球面换能器5，其中电源1用于向信号发生器2和功率放大模块3提供能量，信号发生器2产生多路相位(根据涡旋声场对相位要求)、频率(根据换能器频率)可调的方波信号，经无源一次低通滤波器滤去信号中高频分量将方波近似转化为正弦波，进而通过功率放大模块3对多路正弦波信号的幅值进行放大，最后通过阻抗匹配电路4将经过放大的正弦波信号与所述换能器的各扇形阵元进行精确调谐匹配，同时对各个经过放大的正弦波信号的幅值进行调整，使各个扇形阵元驱动信号的相位差及幅值保持一致。

涡旋声场的形成关键在于相邻分裂阵阵元的驱动信号幅值和相位差的一致性。若采用信号发生器，则需要为每一个阵元配置一个信号发生器，为了简化系统结构，提高控制灵活性，本发明采用单片机实现多路信号发生器的功能。

单片机通常具有多个通用输入/输出(GPIO)端口，使用其中的一组端口，即可输出具有一定相位差的16路方波激励信号。相邻两路端口方波信号的相位差用NOP指令来实现。该指令运行一次的时间为单片机的一个指令周期。本发明使用的单片机的时钟主频为84MHz，因此一个指令周期为11.9ns。所需相邻两路方波信号的延时为96ns，因此该单片机可以满足时序要求。设置单片机的Port D端口为通用输入/输出功能，PD0～PD15分别经过96ns的延时后依次反转输出电平，从而得到相位差为π/8的16路方波信号。通过调节电平反转指令之间的NOP个数可以调节相邻信号延时时间，从而准确调节相位差。单片机核心控制板上的输出端口采用的是2.54mm间距的座针，后级电路输出端口采用的是SMA接头。因此本发明制作了杜邦线端子转SMA延长线，用于连接单片机核心板与后级电路。

所述功率放大模块3采用无源容阻滤波器和功率放大器。单片机输出的方波信号基频为660KHz，本发明在输入功率放大器之前增加了一级无源容阻滤波器，截止频率为1MHz，来滤除一部分高频谐波，从而转化为正弦波信号。功率放大器模块电路板上为源容阻滤波器的滤波电阻和电容留出了相应位置。滤波后的信号进入功率放大器(具体采用电流放大器)进行功率放大。本发明使用的功率放大模块为一块6层印制电路板(PCB)，所有的信号线都排布在顶层，底层是一块裸露的铜皮接地平面用作散热片。输入信号摆幅为3.3V，需要进行9倍的同向放大。功率放大模块的输入输出接口都为SMA公头，因此本发明使用SMA母头延长线作为其对前后级电路的连接。

所述阻抗匹配电路4使用10欧姆固定阻值电阻、0-50欧姆滑动变阻器和0-10μH可调电感构成。调节接入电路中电感的大小，当阻抗匹配输入信号和电感与换能器两端信号相位一致时，表示电感已匹配合适。通过调节滑动变阻器改变接入电路中电阻的大小，改变电感与换能器两端电压，各路信号电压调节一致时表示电压幅值调节合适。阻抗匹配电路在面包板上搭建，使用杜邦线与换能器以及功率放大器连接。

上述滤波器、功率放大器、阻抗匹配电路连接时一个通道(对应1路驱动信号)匹配一个，本系统中共有16个通道。

(二)涡旋声场的仿真

设聚焦超声分裂阵球面换能器的直径为a，曲率半径为R_SR，声场仿真计算时将所述球面换能器划分为N个宽为Δw，高为Δh，面积为ΔA的矩形单元，将所述球面换能器的顶点作为xyz坐标系的原点，波束传播方向为z轴正方向，利用瑞利-索莫菲尔德积分(Rayleigh-Sommerfeld integral)推算得到检测平面内任一点(x,y,z)处声压的计算公式，具体如下：

其中，ρ为介质的密度，α为介质中超声的声衰减系数，c是介质中的声速，k＝2π/λ为波数，λ为波长，u_n是第n个矩形单元表面的质点振动速度，p(x,y,z)为(x,y,z)点处声压，提取p(x,y,z)的实部及虚部，即可得到检测平面内(x,y,z)点处声压的幅值及相位；式(1)各参数的计算为：

其中，(x_n、y_n、z_n)为换能器表面上一点(矩形单元)的坐标。

仿真参数设置：

所述换能器的频率为650KHz。所述换能器的阵元数为16(即聚焦超声十六分裂阵球面换能器)。仿真计算时，所述换能器的声功率固定为5W。所述换能器的直径为120mm，中心小孔半径为25mm。超声在水中传播时声速为1540m/s，水中超声波的波长为2.37mm，水的密度为1000kg/m³，计算时认为水是理想流体，忽略超声波在水中的衰减。仿真计算时聚焦超声十六分裂阵球面换能器相邻阵元间的相位差(拓扑荷数×2π/阵元数)分别设置为π/8、π/4，对应于产生拓扑荷数(阶数)为1和2的涡旋声场。

由图2可知，两种换能器(球形聚焦换能器和平面圆形换能器)产生的涡旋声场均呈现为中心低声压、两侧高声压的分布，这表明了涡旋声场中心声势阱的产生。然而，相对于平面圆形换能器产生的非聚焦涡旋声场，相同声功率条件下球形聚焦换能器产生的聚焦涡旋声场内声压幅值明显增强，焦点附近的声压梯度更大，微粒受力更大，且声势阱范围更小，这说明聚焦涡旋声场更适用于对粒子进行高效、精细的声操控。

仿真计算得到所述十六分裂阵球面换能器产生一阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值和相位分布如图3所示。图3(a)表明，焦点处横截面内的声压幅值呈现出中心低声压、外围环状高声压分布的特点，这是涡旋声场的一个典型特征，涡旋声场中心区域即为聚焦涡旋的焦域，其中，中心低声压区对应于超声驻波场中的波节，外围环状高声压区对应于驻波场中的波腹，根据粒子声特性的不同，粒子将分别被聚集于不同的位置。图3(b)展示了仿真计算得到的涡旋声场中焦点处横截面内声压的相位分布，可以看出在任一封闭的圆周上声压的相位随着圆周角从-π～π变化并出现一次2π的突变，这是一阶涡旋声场的独特的特征，从而证明了一阶涡旋声场的形成。

仿真计算得到所述十六分裂阵球面换能器产生二阶涡旋声场时焦点处横截面内声压的幅值和相位分布如图4所示。和一阶涡旋声场结构类似，二阶涡旋声场焦点处横截面内的声压幅值也呈现中心低声压、外围环状高声压分布的特点，由图4(b)可以看出在任一封闭的圆周上声压的相位随着圆周角从-π～π变化并出现两次2π的突变，这些特征与相应阶数的涡旋声场的特性吻合，说明本发明方法能够完美地产生所要求的高阶涡旋声场。此外，与图3(a)对比可知，相同声功率条件下，随着阶数的增加，涡旋声场内声压幅值有所下降。

当利用与所述十六分裂阵球面换能器相同尺寸的四分裂阵球面换能器产生一阶涡旋声场时，焦点处横截面内声压的幅值和相位分布如图5所示。由图5(a)可知，此时焦点处横截面内的声压幅值也呈现出中心低声压、外围环状高声压分布的特点，证明了涡旋中心声势阱的产生，然而，由于此时阵元数目只有四个，使得涡旋声场中声压分布不均匀，涡旋中心外围环状高声压分布区域呈现为正方形，且存在四个明显的声压较高区域，图5(b)中横截面内相位也成方形分布。当利用与十六分裂阵球面换能器相同尺寸的八分裂阵球面换能器产生一阶涡旋声场时，焦点处横截面内声压的幅值和相位分布如图6所示。由图6(a)可知，随着分裂阵元数目的增加，此时横截面中心区域内涡旋声压分布趋于均匀，但在涡旋声场中心外围距离为6mm的区域，声压分布仍不均匀，对应高声压带呈现为正八边形，由图6(b)可知该区域内声压相位分布也不再规律。

当利用与所述十六分裂阵球面换能器相同尺寸的八分裂阵球面换能器产生二阶涡旋声场时，焦点处横截面内声压的幅值和相位分布如图7所示。由图7(a)可知，随着涡旋阶数的增加，此时横截面中心区域内涡旋声压分布也不再均匀，涡旋中心外围高声压区域呈现为正八边形，且八边形顶点处声压较其他点处声压更强，在涡旋声场中心外围距离为6mm的区域，存在八个明显的高声压区域。由图7(b)可知在距涡旋中心为5mm的圆外，声压的相位分布变得不再规律。说明当阵元数为八时，换能器无法产生理想的高阶聚焦涡旋声场。

参见图8，当利用所述十六分裂阵球面换能器产生一阶涡旋声场时，利用水听器扫描得到的焦点处横截面内声压幅值的分布呈现出中心低声压、外围环状高声压分布的特点，与图3(a)仿真得到的结果一致，从而证明了利用本发明方法产生聚焦涡旋声场的有效性及可靠性。

参见图9，当利用所述十六分裂阵球面换能器产生二阶声涡旋时，利用水听器扫描得到的焦点处横截面内声压幅值的分布也呈现出中心低声压、外围环状高声压分布的特点，与图4(a)仿真得到的结果一致，且对于一阶涡旋声场，二阶声涡旋中心低声压区域更大，这一变化与涡旋声场随阶数增加时的理论变化规律一致，从而证明了利用本发明方法产生高阶聚焦涡旋声场的有效性及可靠性。

参见图10，对图3(a)焦点处横截面内声压的幅值分布进行空间梯度运算，结合微泡体积，进而计算得到横截面内微泡所受辐射力的空间矢量分布。可以看出，与超声驻波场类似，微泡所受辐射力指向低声压区域，因而会被聚集在聚焦涡旋声场的中心。

涡旋声场中微泡所受声辐射力F_rad的计算公式为：

其中，V(t)表示微泡的瞬时体积；<>表示对时间的平均；表示空间梯度；p(r,t)表示t时刻超声涡旋场在位置r(微泡的位置)处的瞬时声压。

由于造影微泡为微米级气泡，所受重力和浮力的合力(10^-12N)远小于涡旋声场中所受到的声辐射力(10^-9N)，因而计算涡旋声场中微泡受力时，重力和浮力可以忽略，只考虑涡旋声场对微泡的声辐射力作用。

(三)血管内微泡空间分布的声涡旋调控

利用聚焦涡旋声场对血管内部的造影微泡进行声操控的实验装置如图11所示，主要包括上述涡旋声场的产生系统、水箱13、透明仿体12、脉动流装置和光学观察系统(长距离显微镜6、高速摄影装置7)。

其中，透明仿体12置于水箱13内，水箱13内积蓄的除气水用于作为超声传播介质。脉动流装置包括废液缸10和脉动泵9，微泡溶液由脉动泵9通过管道送入透明仿体12内的仿体血管11中，流出仿体血管的液体通过管道收集于废液缸10内。微泡选择平均直径为2.5μm的商用微泡造影剂(SonoVue)。

在仿体血管中产生涡旋声场后，利用造影微泡作为微纳米粒子对涡旋声场聚集粒子特性进行测试。实验具体步骤如下：

步骤一：利用三维调节装置合理安置被操控区域的仿体血管11和所述球面换能器5的相对位置，确保涡旋声场焦域位于仿体血管11中央；

步骤二：利用三维装置调节光学显微镜6的位置，使得光学显微镜6与仿体血管11处于同一高度，且光学显微镜6正对涡旋声场焦域，然后调节光学显微镜6焦距，使得被操控区域清楚地显示在光学图像中央；

步骤三：将造影微泡溶于生理盐水，利用脉动流装置将微泡溶液泵入仿体血管11，启动涡旋声场的产生系统，使得所述球面换能器5发出声波并聚焦于被操控区域，实现微泡空间分布的声涡旋调控。

如图12所示，当利用所述球面换能器5产生一阶聚焦涡旋声场时，在涡旋声场作用下，原本充盈整个仿体血管11的造影微泡在35ms内迅速被聚集于涡旋声场中心区域，即聚焦涡旋声场焦域，从而证明利用本发明方法产生的聚焦涡旋声场可以高效、精准地完成对微纳米粒子的空间聚集。

此外，本发明中所述球面换能器使用的驱动电路(指信号发生、功率放大及阻抗匹配)根据需要可以很方便地进行调整，从而适应不同研究的需求，例如增强功率放大模块对信号的放大强度，产生MPa级别的中高强度聚焦涡旋声场。

Claims (10)

1.一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，该装置包括球形聚焦超声换能器(5)以及驱动电路，所述驱动电路包括功率放大模块(3)、阻抗匹配电路(4)以及驱动信号发生模块，功率放大模块(3)分别与驱动信号发生模块和阻抗匹配电路(4)相连，其特征在于：球形聚焦超声换能器(5)与阻抗匹配电路(4)相连；所述装置中由驱动电路生成多路驱动信号并输入球形聚焦超声换能器(5)，其中输入至球形聚焦超声换能器(5)相邻分裂阵元的驱动信号的相位差及幅值保持一致。

2.根据权利要求1所述一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，其特征在于：所述驱动信号发生模块采用单片机；所述功率放大模块(3)包括用于将单片机产生的驱动信号由方波信号转化为正弦波信号的无源容阻滤波器以及用于放大该正弦波信号的功率的电流放大器。

3.根据权利要求1所述一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，其特征在于：所述换能器(5)的频率为500KHz～1MHz。

4.根据权利要求1所述一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，其特征在于：所述换能器(5)的阵元数为16～24。

5.根据权利要求1所述一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，其特征在于：所述换能器(5)的直径为100～140mm。

6.根据权利要求1所述一种空间聚焦涡旋声场的产生装置，其特征在于：所述换能器(5)中心留有半径为20～30mm的小孔。

7.一种空间聚焦涡旋声场的产生方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)针对球形聚焦超声换能器(5)中的多个分裂阵元，产生与所述分裂阵元数量对应的多路驱动信号；

2)对步骤1)产生的多路驱动信号的功率进行放大；

3)经过步骤2)后，通过阻抗匹配使输入至所述分裂阵元中相邻阵元的驱动信号的相位差及幅值保持一致。

8.根据权利要求7所述一种空间聚焦涡旋声场的产生方法，其特征在于：利用单片机产生所述驱动信号，并将该驱动信号由方波转化为正弦波，然后进行功率放大。

9.一种如权利要求1所述的空间聚焦涡旋声场的产生装置在微纳米粒子空间分布的声涡旋调控中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：产生聚焦涡旋声场后，利用所述涡旋声场对造影微泡进行空间聚集。