一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其包括超声聚焦换能器、支撑结构件、水囊和超声成像探头，所述超声聚焦换能器通过硅橡胶对称密封在支撑结构件内部的左右两侧，支撑结构件的四周设有作为防水全包结构件的水囊，水囊与支撑结构件之间的空隙填充满耦合剂，所述支撑结构件的上表面为圆弧状的单曲面，并且支撑结构件中心位置设有圆形通孔，在该通孔内放置有所述超声成像探头。本发明专利技术换能器的扫描成平面，聚焦区域集中，治疗平面和成像探头成像平面正好在同一个平面；同时本发明专利技术中成像探头和患者身体距离较近，有利于超声成像，可提高治疗过程中的图像清晰度。

Single noodles power ultrasonic device with central rotating imaging probe

The invention discloses a single noodle shaped ultrasonic device with a center of rotation of the imaging probe, which comprises ultrasonic focusing transducer, supporting structure, water bag and ultrasound imaging probe, the transducers are sealed in the support structure through the silicon rubber symmetrical left and right sides around the support structure is used as waterproof the package structure of the water sac, the gap between the water sac and the supporting structures filled with coupling agent, wherein the upper surface of the supporting structure for circular arc curved surface and the center position of a support structure is provided with a circular hole, placing the ultrasound imaging probe in the through hole. The invention of the transducer scanning plane, the focus area, the treatment plane and imaging plane of the imaging probe is in the same plane; at the same time, the invention of the imaging probe and the patient's body close to ultrasound imaging, can improve the image quality in the course of treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置
本专利技术涉及一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，属于医疗器械

技术介绍
功率超声在医疗领域的应用，常见的一种方式就是从人体外向人体内发射聚焦功率超声波，在人体内特定区域形成较大的能量聚集而改变该区域内的组织生物特性，实现治疗疾病的目的。其中的超声换能器用于将电能转换成声能并发射到人体中，当前常用的超声换能器一般采用单个换能器、多个换能器阵列、数百个换能器阵列等组成形式。不管是何种方式，基本都采用球冠形状，在球冠底部中心位置设有通孔放置成像引导超声探头。球冠状超声换能器与人体接触的时候，底部与人体表面有一定距离，在治疗前使用成像探头时需要将成像探头伸出一段距离尽量缩短与人体间距离，进行治疗时，为了不挡住功率超声，成像探头要缩回来，与靶区距离加大，影响实时观察效果，本专利技术所述凹型结构可以和人体贴合，成像探头不用伸出缩回。对于多个换能器阵列、数百个换能器阵列，当采用球冠状的排列方式时，其中的单个换能器一般采用圆形、多边形、梯形等形状。这些形状的换能器在使用相控阵控制电路进行声束电子偏转时，其可实现360度全向偏转，但因其在每个方向上的尺寸均比较大，依据声学一般原理，其在每个方向上的可偏转角度均比较小，影响了实用性。本专利技术所述凹形结构采用了条形换能器阵列的方式，单个换能器呈细长条形状，在换能器单元的宽度方向尺寸很小，具有很好的声束可偏转性，从而在该方向上进行声束电子偏转具备了实用性。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置及使用方法。本专利技术采取的技术方案如下：一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其包括超声聚焦换能器、支撑结构件、水囊和超声成像探头，所述超声聚焦换能器通过防水胶水密封在支撑结构件内部的左右两侧，所述支撑结构件的四周设有作为防水全包结构件的水囊，所述水囊与支撑结构件之间的空隙填充满耦合剂，所述支撑结构件的上表面为圆弧状的单曲面，并且支撑结构件中心位置设有圆形通孔，在该圆形通孔内放置有所述超声成像探头，所述超声成像探头设在在圆柱形固定件中,圆柱形固定件与圆形通孔的内壁相互贴合并可滑动接触，在超声成像探头的后端端部设有可带动超声成像探头360度转动的机械传动结构。所述超声聚焦换能器包括薄背衬组件，厚背衬，外匹配层和聚焦透镜，所述厚背衬和聚焦透镜的上表面均为圆弧曲面，所述薄背衬组件的内部开有切槽，薄背衬组件通过胶水粘贴在厚背衬的曲面上，外匹配层通过胶水粘贴在薄背衬组件的曲面上，所述聚焦透镜为内凹结构并套装在外匹配层和厚背衬上方，聚焦透镜同时作为保护层隔离换能器内部组件与耦合剂。所述超声聚焦换能器的中心频率为0.2MHz-5MHz，相对带宽不小于50％；；所述厚背衬的声学阻抗范围2MRayl到15MRayl，表面曲率半径为5cm-25cm，其曲面为单曲面。所述切槽内灌满胶水或胶水混合物，该胶水为绝缘类胶水。所述聚焦透镜材料为其中声速小于水中声速类凸透镜，聚焦曲率半径为5cm-25cm，中心最大厚度为0.5mm-5mm，或材料为其中声速大于水中声速类凹透镜，聚焦曲率半径为5cm-25cm，中心最大厚度为0.5mm-5mm。所述薄背衬组件包括薄背衬，以及依次设在薄背衬上表面的FPC正电极层、压电材料层、内匹配层，FPC导电铜箔一侧用导电胶水粘贴到压电材料层上，FPC绝缘一侧用胶水粘贴到薄背衬上，压电材料层另一侧用胶水粘贴内匹配层，并通过划片机切割出多条切槽。所述薄背衬声学阻抗范围2MRayl到15MRayl；所述压电材料层采用发射型压电陶瓷或以其为基底的1-3/2-2结构的压电复合材料；所述FPC正电极层为带铜导电层的软板；所述内匹配层声学阻抗范围3MRayl-15MRayl，其宽度小于压电材料层。所述切槽的深度为切穿压电材料层，并深入薄背衬，深度至少达到薄背衬厚度的1/2，切槽宽度0.05mm-0.2mm，切槽数目大于20，阵元间距为0.5mm-2mm，或者在每个切槽之间附加深度与压电材料层厚度一样的次级切槽,形成基元,基元数为1-3个。所述支撑结构件材料为不锈钢或铝，其内部掏长方体区域用于镶嵌所述超声聚焦换能器，围绕超声聚焦换能器的四个面方向可调，使镶嵌的两换能器焦点可重合到一点或两个不同的点，支撑结构件表面曲率半径为5cm-25cm，匹配治疗区域体表曲面，其可通过上部机械结构进行平移运动；超声聚焦换能器可以通过电子通道延时控制焦点深浅位置和偏转位置；所述超声成像探头为线阵、凸阵或相控阵，基元总数为64-256个，中心频率为3MHz-8MHz，其可通过上部机械传动结构进行360度转动；所述水囊中装载耦合剂充当换能器与水囊之间的声传播过渡介质，水囊材料为符合生物相容性材料；所述耦合剂为脱气水，其可以通过外部蠕动泵进行循环流动。所述机械传动结构包括马达，主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相互啮合，主动齿轮与马达传动轴连接，从动齿轮与超声成像探头连接，所述马达接受控制装置的控制并通过主动齿轮带动从动齿轮再带动超声成像探头进行转动。所述圆形固定件，其内表面形状与超声成像探头外壳表面形状互补以确保完全贴合，并采用硅橡胶粘合超声成像探头到圆形固定件内部，其外表面与支撑结构件紧密贴合并密封；在圆形固定件外表面设有密封圈，该密封圈卡在圆形固定件的外表面开好的槽中并压进支撑结构件中心的圆形通孔中，过量配合保证可滑动和密封。本专利技术的有益效果是：本专利技术换能器的扫描成平面，聚焦区域集中，治疗平面和成像探头成像平面正好在同一个平面，而球冠状治疗装置虽然可以立体扫描，但立体扫描时有大部分点不在B超的监测面，形成盲打，增加不可预知危险性。同时，球冠状治疗装置中每个换能器在各方向的尺寸均较大，可实现的声束电子偏转角度较小，实用性很差。本专利技术支撑结构表面曲率可变来匹配体表曲面，支撑结构件掏空长方体区域方向可变，与超声聚焦换能器焦点合成总焦点，使总焦点位置更方便调节，另一方面扩大了换能器参数的设计范围。本专利技术利用超声聚焦产生的热量来处理相关区域，使此区域温度上升到一定数值并持续一段时间来达到治疗目的。其中装载耦合剂充当换能器与水囊之间的过渡介质并散除超声换能器产生的热量。本专利技术的超声成像探头采用旋转方式，其相较于采用平移的方式，机械控制更简便。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2A为成像探头典型外观图，所示为凸阵探头。图2B为本文中成像探头工作方式示意图。图2C为凸阵探头内部的发射阵列结构示意图。图3为超声装置顶视图。图4为超声装置剖面图。图5为超声聚焦换能器横向剖面图。图6为超声聚焦换能器纵向剖面图。图7为超声装置治疗时应用场景图。图中：1-超声聚焦换能器，2-水囊，3-耦合剂，4-支撑结构件，5-超声成像探头，6-聚焦透镜，7-外匹配层，8-薄背衬，9-厚背衬，10-内匹配层，11-压电材料层，12-切槽，13-FPC正电极层，14-马达，15-主动齿轮，16-从动齿轮，17-圆柱形固定件,18-密封圈。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1至图4所示，一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其包括超声聚焦换能器1、支撑结构件4、水囊2和超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：包括超声聚焦换能器(1)、支撑结构件(4)、水囊(2)和超声成像探头(5)，所述超声聚焦换能器(1)通过防水胶水密封在支撑结构件(4)内部的左右两侧，所述支撑结构件(4)的四周设有作为防水全包结构件的水囊(2)，所述水囊(2)与支撑结构件(4)之间的空隙填充满耦合剂(3)，所述支撑结构件(4)的上表面为圆弧状的单曲面，并且支撑结构件(4)中心位置设有圆形通孔，在该圆形通孔内放置有所述超声成像探头(5)，所述超声成像探头(5)设在在圆柱形固定件(17)中,圆柱形固定件(17)与圆形通孔的内壁相互贴合并可滑动接触，在超声成像探头(5)的后端端部设有可带动超声成像探头360度转动的机械传动结构。

【技术特征摘要】
1.一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：包括超声聚焦换能器(1)、支撑结构件(4)、水囊(2)和超声成像探头(5)，所述超声聚焦换能器(1)通过防水胶水密封在支撑结构件(4)内部的左右两侧，所述支撑结构件(4)的四周设有作为防水全包结构件的水囊(2)，所述水囊(2)与支撑结构件(4)之间的空隙填充满耦合剂(3)，所述支撑结构件(4)的上表面为圆弧状的单曲面，并且支撑结构件(4)中心位置设有圆形通孔，在该圆形通孔内放置有所述超声成像探头(5)，所述超声成像探头(5)设在在圆柱形固定件(17)中,圆柱形固定件(17)与圆形通孔的内壁相互贴合并可滑动接触，在超声成像探头(5)的后端端部设有可带动超声成像探头360度转动的机械传动结构。2.根据权利要求1所述的一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：所述超声聚焦换能器(1)包括薄背衬组件，厚背衬(9)、外匹配层(7)和聚焦透镜(6)，所述厚背衬(9)和聚焦透镜(6)的上表面均为圆弧单曲面，所述薄背衬组件的内部开有切槽(12)，薄背衬组件通过胶水粘贴在厚背衬(9)的曲面上，所述聚焦透镜(6)为内凹弧形结构并完全包裹住薄背衬组件、外匹配层(7)和厚背衬(9)上部，聚焦透镜(6)同时作为保护层隔离换能器内部组件与耦合剂(3)。3.根据权利要求2所述的一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：所述超声聚焦换能器(1)的中心频率为0.2MHz-5MHz，相对带宽不小于50％；所述厚背衬(9)的声学阻抗范围2MRayl到15MRayl，表面曲率半径为5cm-25cm，其曲面为圆弧单曲面。4.根据权利要求2所述的一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：所述切槽(12)内灌满胶水或胶水混合物，该胶水为绝缘类胶水；所述聚焦透镜(6)材料为其中声速小于水中声速类凸透镜，聚焦曲率半径为5cm-25cm，中心最大厚度为0.5mm-5mm，或材料为其中声速大于水中声速类凹透镜，聚焦曲率半径为5cm-25cm，中心最大厚度为0.5mm-5mm。5.根据权利要求2所述的一种带中心旋转成像探头的单曲面条状功率超声装置，其特征在于：所述薄背衬组件包括薄背衬(8)，以及依次设在薄背衬(8)上表面的FPC正电极层(13)、压电材料层(11)、内匹配层(10)，FPC导电铜箔一侧用导电胶水粘贴到压电材料层(11)上，FPC绝缘一侧用胶水粘贴到薄背衬(8)上，压电材料层(11)另一侧用胶水粘贴内匹配层(10)，并通过划片机切割出多条切槽(12)。6.根据权利要求5所述的一种带中心旋转成像探头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥清，薛洪惠，杨帅，孔有年，
申请(专利权)人：南京广慈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32