[实用新型]一种检测声功率的热释电传感器

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及新型热释电传感器，特别涉及一种检测声功率的新型热释电传感器。

背景技术

超声诊断已经逐渐成为最主要的医学诊疗手段。尤在近十余年，超声治疗的新技术得到了迅猛的发展，特别在高强度聚焦超声方面更是有了突破性的进展。高强度聚焦超声是一种非介入性无创肿瘤治疗技术，利用超声波在生物组织内的可聚焦性和可穿透性的物理特点，将超声能量聚焦在体内病灶上的一个很小的焦域内，该区域内瞬时温度可上升到65℃以上。因此可以在对焦域周围正常组织没有明显损伤的前提下，使焦域内组织产生不可逆转的凝固性坏死，从而达到“切除”或消融肿瘤的目的。由此对比MRI、CT、PET等医疗设备，超声诊疗具有操作便捷，使用经济，适用范围广泛等特点，所以广受医生和病人的欢迎。

安全性和有效性是用于治疗的医疗器械所必须满足的两个重要指标。而对于此类诊疗设备声功率的安全测量方法已经成为目前医疗人员及社会各界迫切需要的保障。超声声功率过低导致治疗没有效果、而过高则会带来不可逆的损伤，因此治疗过程中需要准确控制阈值范围的大小。在这种需求形势下，超声功率的测量具有其重要的实际意义。

然而目前对声功率的测量方法主要有辐射力法、光学法、热学法以及水听器扫描法等。其中得到普遍应用的是辐射力法，但其需要较高的成本和高技能的人才，并且辐射力天平测量要求较为严格，尤其是在安装以及换能器尺寸方面，从而在临床和用户层面会有所限制。而水听器扫描法则存在使用效率较低的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种检测声功率的新型热释电传感器，以解决上述背景中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型采用聚偏氟乙烯薄膜作为敏感元件，其特征在于：所述的聚偏氟乙烯薄膜斜向设置在水槽内，其与水平面的倾斜角为15°～25°，所述的水槽采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，水槽的内壁和底部紧贴有不锈钢面板，聚偏氟乙烯薄膜将水槽分为两部分，聚偏氟乙烯薄膜的上部为开放区，聚偏氟乙烯薄膜的下部为密闭区，密闭区内布置将声能转化为热能的吸声背衬材料。

所述的聚偏氟乙烯薄膜有两层，其中上层为非极化的聚偏氟乙烯薄膜薄膜，用于对换能器发射的超声功率经由除气水到下层的聚偏氟乙烯薄膜的电隔离，下层为极化的聚偏氟乙烯薄膜，用于感受吸声背衬材料吸收声波后温度的改变；极化的聚偏氟乙烯薄膜因热释电效应而释放电荷或电压，并由金电极引出。

进一步说，所述的极化的聚偏氟乙烯薄膜呈阵列排布。

进一步说，所述的倾斜角为20°。

背景技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型运用热释电材料的热释电效应来对超声换能器输出声功率的检测。该实用新型成本低且与热电偶测声功率的方法相比无需达到热平衡状态，因此响应速度明显加快。再者在传感器制作与应用的过程中可以灵活的变换形状以及布局，增加了应用的范围与领域，尤其在高强度聚焦超声治疗过程中能够进行实时监测。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图：

图2为极化的PVDF薄膜；

图中：1、PMMA外壳，2、不锈钢面板，3、阵列型PVDF薄膜，4、高吸声背衬材料，5、极化的PVDF薄膜，6、阵元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和图2所示：本实用新型包括一个PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料的水槽外壳1，水槽内部各面粘贴有一定厚度的不锈钢面板2。水槽内部放置与水平面呈20°夹角的阵列型PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3，薄膜的下方充斥着高吸声背衬材料4。本实施例是通过热释电材料的热释电效应检测超声的声功率。为了实现声功率的准确测量，减少声波在传感器中由于反射和散射所带来的测量损失，设计传感器由非极化的PVDF薄膜、极化的PVDF薄膜（含上、下金电极）和高吸声材料组成。

所述的非极化的PVDF薄膜置于传感器的顶端，用于对换能器发射的超声功率经由除气水到极化的PVDF薄膜5的电隔离。而极化的PVDF薄膜则是作为传感器的敏感元件，其呈阵列排布，由多个阵元6组成，置于未极化的PVDF薄膜之后，用于感受吸声材料吸收声波后温度的改变，并利用热释电效应在其表面释放电荷或电压。进一步，这两类薄膜同时与水平面呈20°夹角放置在水槽中，以减小驻波对测量的影响。