[实用新型]超声换能器及超声成像系统

说明书

本实用新型公开了一种超声换能器及超声成像系统，该超声换能器包括背衬层；压电层，设置在所述背衬层上；匹配层，设置在所述压电层上；以及至少一个凹槽，设置在所述匹配层和所述压电层中，所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配层且延伸至所述压电层的至少一部分，并且所述凹槽在长度方向上贯通所述匹配层和所述压电层，解决现有的低频超声换能器厚度大的问题。

技术领域

本实用新型涉及超声诊疗器械技术领域，具体涉及超声换能器及超声成像系统。

背景技术

对于现有的医用超声换能器，根据传统换能器设计理论，在压电材料一定时，中心频率越低，压电层厚度越大，换能器总体厚度越大。例如，由某种特定的压电材料制造的超声换能器，当其中心频率为3.5MHZ时，超声换能器总体厚度尺寸为3.68mm，当其中心频率为2MHZ时，超声换能器总体厚度尺寸为6mm。

但是，随着现代医学超声技术的持续发展与提高，低频、微型超声换能器在临床微小结构中的应用需求越来越大，特别是在微创介入消融治疗领域和狭小骨组织结构成像领域。例如，在脊柱椎弓根螺钉内固定手术中，钉道直径范围通常在2.5mm～6.5mm之间，因而需要将换能器整体厚度尺寸控制在2.0mm之内；为了保证超声对钉道走向的探测深度，换能器中心频率需要控制在1.5MHz～3.5MHz之间。而现有的医用换能器，当中心频率在1.5MHz～3.5MHz时，其厚度要大于2.0mm，不能满足上述临床需求。

图1、图2示出了现有技术中一种可选的超声换能器，如图1、图2所示，该超声换能器包括匹配层1、压电层2和背衬层3。图3为该超声换能器的阻抗曲线图，通过图3可知，该超声换能器的中心频率为4.2MHZ。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种超声换能器及超声成像系统，以解决现有的低频超声换能器厚度大的问题。

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种超声换能器，包括：背衬层；压电层，设置在所述背衬层上；匹配层，设置在所述压电层上；以及至少一个凹槽，设置在所述匹配层和所述压电层中，所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配层且延伸至所述压电层的至少一部分，并且所述凹槽在长度方向上贯通所述匹配层和所述压电层。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述凹槽的宽度为30～200微米。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述凹槽在所述压电层内延伸的深度范围为1/5H至H，其中H为所述压电层的厚度。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，当所述凹槽的数量为1时，所述凹槽的宽度为30～100微米。

结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述凹槽位于所述压电层的宽度方向的正中位置，且所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配层以及所述压电层。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，当所述凹槽的数量大于等于2时，至少两个凹槽在宽度方向上平行设置。

结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，所述至少两个凹槽在宽度方向上均匀或者不均匀布设。

结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，当所述凹槽的数量大于等于2时，至少两个所述凹槽的深度相同或者不相同。

结合第一方面任一实施方式，在第一方面第八实施方式中，所述压电层的材料为压电陶瓷、压电复合材料、压电单晶或者薄膜材料。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种超声成像系统，包括第一方面中任一项所述的超声换能器。

在本实用新型实施例中，通过在超声换能器的匹配层和压电层中设置凹槽，使凹槽在厚度方向上穿透所述匹配层且延伸至所述压电层的至少一部分，并且所述凹槽在长度方向上贯通所述匹配层和所述压电层的方式，解决了现有的低频超声换能器厚度大的问题，达到了降低低频超声换能器厚度的目的。