[发明专利]具有增材制造的热交换器的主动冷却的超声探头

说明书

一种超声探头，该超声探头包括探头外壳；发热电子部件，该发热电子部件设置在该外壳内；和热交换器，该热交换器设置在该外壳内并且与该发热电子部件热耦合，其中该热交换器是没有接缝的整体结构。该热交换器包括由多个导流板限定的流动路径、连接到该流动路径的一端的流体入口、连接到该流动路径的相对端的流体出口和设置在该流动路径内的一个或多个湍流元件，该流动路径被构造用于使冷却流体从中穿过。该热交换器由合适的材料增材制造，以便形成探头中心支撑构件的一部分。

技术领域

本公开的实施方案总体上涉及超声成像探头，并且更具体地涉及超声成像探头的散热结构。

背景技术

各种医学病症影响内部器官和身体结构。这些病症的高效诊断和治疗通常需要医师直接观察患者的内部器官和结构。在许多情况下，使用超声成像系统的成像用于以微创方式获得患者的内部器官和结构的图像。可以利用相对于患者来外部或内部定位的探头来获得超声图像。

举例来说，可以通过在操作超声成像系统时将探头抵靠患者胸部的外部放置来获得用于非介入规程的超声图像，诸如用于经胸壁超声心动图(TTE)的获得的那些。另选地，通过在超声成像系统处于操作中时将探头插入患者体内，例如，将探头插入到食道中而获得用于介入规程(诸如用于经食道超声心动图(TEE)和/或心内超声心动图(ICE))的超声图像。

超声规程通常在需要对患者的内部结构进行成像的检查、介入和手术室(心脏直视手术)情况下进行。用于执行超声规程的设备通常包括探头、处理单元和监视器。探头连接到处理单元，该处理单元继而连接到监视器。在操作中，处理单元将触发信号发送到探头。然后探头经由探头内的成像元件将超声信号发射到患者体内。然后探头检测先前发射的超声信号的回波。然后，探头将检测到的信号发送到处理单元，该处理单元将信号转换为图像。然后将该图像显示在监视器上。

通常，在超声成像系统的操作期间，经由设置在探头的尖端处或附近的成像元件发射超声信号而从探头内的成像元件产生一定量的热。另外，一些高级探头包括具有用于发射和接收来自成像元件的信号的电子器件的专用集成电路(ASIC)。这些ASIC还耗散功率并产生热。此外，成像元件和相关联的ASIC用于发射超声信号的功率越多(这增强了所获得的图像的质量)，成像元件和ASIC产生的热就越多。

为了耗散热并符合限制探头最大温度的规定要求，现有技术探头包括各种热耗散系统。这些热耗散系统可以形成为被动系统，其依赖于通过探头的各种部件到探头周围的外部环境的热传递，或者形成为主动系统，其引导冷却流体通过设置在探头内的热交换器以将热传导远离成像元件。

虽然可以使用被动系统通过塑料外壳传送热，但是可以在探头表面上热耗散的量通常受到表面温度和表面面积的限制。而且，形成外壳的塑料材料的低热导率对成像设备产生的可由被动系统分散的热的量造成显著限制。另外，为了增强探头的鲁棒性并且为了适应用于电绝缘目的的所要求的爬电距离，在许多采用被动热耗散系统的情况下，塑料外壳被形成为相对厚，从而增加了探头的耐用性，但是因此降低了外壳的热导率并且因此抑制了经由被动系统从探头向外的热传递。因此，采用被动系统的现有技术探头的功率输出以及它们相应的图像质量必然受到现有技术探头结构的表面温度、表面面积和热导率的限制。