[发明专利]一种矩形阵列分布式功率超声装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矩形阵列分布式功率超声装置，属于医疗器械技术领域。

背景技术

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，当前常用的治疗装置基本都将超声换能器分布到球冠形支撑结构上，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。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种矩形阵列分布式功率超声装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种矩形阵列分布式功率超声装置，其特征在于包括支撑结构件、功率换能器阵列、超声成像探头和圆柱形固定件，所述支撑结构件的上表面为曲面，曲面上开有阶梯结构，功率换能器阵列通过胶水固定在阶梯结构面上,所述支撑结构件的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圆柱形固定件中, 圆柱形固定件与圆形通孔的内壁通过防水胶水密封。

所述功率换能器呈条状，且其包括匹配层、支撑、负电极、压电材料层和正电极，所述支撑由长边以及长边两端的短边构成，所述匹配层、负电极、压电材料层和正电极均位于支撑内，所述负电极位于匹配层和压电材料层与支撑的一个短边之间，正电极位于压电材料层下方且与支撑的另一个短边相贴合。

所述功率换能器的中心频率为0.2MHz-5MHz，相对带宽不小于50%；所述匹配层的声学阻抗范围2MRayl到15MRayl，所述支撑材料为不锈钢、铝等金属材料或环氧等非金属材料，所述负电极和正电极采用带绝缘外皮金、银或铜导线，所述压电材料层采用以发射类压电陶瓷或以其为基底的1-3/2-2结构的压电复合材料，其上下表面镀金、银、铜或镍，所述背衬层的声学阻抗范围2MRayl到15MRayl。

所述正电极通过导电胶水粘接或焊接到压电材料层的一侧，负电极通过导电胶水粘接或焊接到压电材料层的另一侧，负电极的上方通过胶水粘接匹配层，整个装置再通过胶水固定到支撑内部。

所述支撑结构件材料为不锈钢、铝等金属材料或环氧等非金属材料；所述功率换能器可通过电子通道延时控制焦点深浅位置和偏转位置。

所述支撑结构件曲面中准线曲率半径为5cm-25cm，匹配治疗区域体表曲面，支撑结构件曲面中母线为相对中心呈对称状的折线。

所述超声成像探头为二维面阵，基元总数为64-16384个，中心频率为3MHz-8MHz。

所述圆柱形固定件，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柱形固定件内部，其外表面与支撑结构件紧密贴合并密封。

本发明的有益效果是：

本发明支撑结构件表面其一方向为内凹结构，其曲率可变来匹配不同体表曲面。

本发明支撑结构件表面内凹结构更近距离贴合人体，治疗时成像探头不用缩回。

本发明功率换能器采用矩形表面发射方式，相较于圆形发射片，波束开角更大，能覆盖的有效范围更大。

本发明的超声成像探头采用面阵方式，其相较于采用转动和平移的方式，没有机械控制，装配更简单，合成图像时分辨率一致性好。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2A为二维面阵成像探头典型外观图。

图2B为面阵探头内部的发射阵列结构示意图。

图3A为支撑结构件顶视图。

图3B为图3A结构剖面图，其中图3B（a）为A-A面剖视图，图3B（b）为B-B面剖视图。

图4为功率换能器内部结构剖面图。

图5A为圆形功率换能器和矩形功率换能器短边方向开角对比，同样尺度下，可以横向排列更多矩形功率换能器，图示为横向排列4只。

图5B为圆形功率换能器和矩形功率换能器长边方向开角对比。

图6为治疗应用图。

图中：1-支撑结构件，2-功率换能器，3-超声成像探头，4-圆柱形固定件，201-匹配层，202-支撑，203-负电极，204-压电材料层，205-正电极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。