專利名稱：超聲聚焦換能器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲聚焦換能器，特別涉及一種醫療用的超聲聚焦換能器。
背景技術：
超聲聚焦換能器已用于醫療上，如高強度超聲聚焦腫瘤治療技術是近年來發展很快的新興醫療技術，它是使用超聲波對病人進行治療，而超聲聚焦換能器是這項技術的核心部分，直接關系到該醫療技術在臨床應用上的安全性及治療效果。現有超聲聚焦換能器分為單元換能器與多元換能器兩類，單元換能器又分為平面透鏡形和曲面自聚焦型兩種， 目前技術主要有以下幾種平板壓電陶瓷片附加聲透鏡換能器，用大孔徑平面圓盤壓電陶瓷換能器與固定聲透鏡組合實現聚焦，這種方法導致超聲波衰減大，效率難以提高。相控聚焦陣列式超聲換能器，用若干小平面壓電陶瓷片(離散或連續分布)安裝在一個大孔徑剛性聚焦球面體上，各壓電陶瓷片的法線匯于一處焦點。這種方法焦斑較大， 而且生產、安裝、調試和維修等都很復雜，且成本高，如申請號為200410017185. 3，相控聚焦高強度超聲換能器陳列。多元環形二次聚焦超聲換能器，將若干個凹球面壓電陶瓷片固定在一個大圓環上，使其各自的焦點匯聚于一點，實現二次聚焦。這種方法的缺陷是二次聚焦對準焦點的過程較為復雜，而且所產生的聲場不均勻，影響治療效果。如申請號為03158000. 9，多焦點多重聚焦超聲換能器；申請號為200510038963. 1，壓電式多陣元高強度聚焦超聲換能器及聚焦方法。上述超聲換能器在治療應用中，要么因超聲波射線不夠分散對皮膚刺激過大，要么因超聲波射線進入人體時不能夠選擇部分通道閉合會造成對皮膚或通道神經的傷害，因而在臨床實踐中往往會選擇整體調低治療劑量，從而嚴重影響治療的效果。因此，如何實現在保證治療劑量的情況下使聚焦的射線更加分散，可選擇性地自由調節治療通道的劑量來減少超聲波對患者的傷害是業內亟待解決的技術問題。
實用新型內容本實用新型的主要目的是提供一種醫療用的超聲聚焦換能器，旨在實現在保證治療劑量的情況下使聚焦的射線更加分散，可選擇性地自由調節治療通道的劑量來減少超聲波對患者的傷害。本實用新型提出一種超聲聚焦換能器，其包括球面外殼、環壓電陶瓷片和若干個瓣壓電陶瓷片，其中所述球面外殼，球冠上設置有圓孔，以供安裝超聲探測器；所述環壓電陶瓷片，采用圓環形結構，適配設置在所述球面外殼內側，圓環的內圓與所述圓孔大小相一致；所述瓣壓電陶瓷片，分別設置在所述球面外殼內側，環繞在所述環壓電陶瓷片的
3外圓周上；所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片分別與超聲聚焦換能器的控制裝置連接。優選地，所述瓣壓電陶瓷片采用厚薄均勻的圓弧形結構并與所述球面外殼的半徑曲率相同。優選地，各個所述瓣壓電陶瓷片的大小一致。優選地，所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片的相互之間不接觸。優選地，所述球面外殼采用金屬材料或橡膠材料制成。本實用新型又提出一種超聲聚焦換能器的另一實施方案，其包括控制裝置、球面外殼、環壓電陶瓷片和若干個瓣壓電陶瓷片，其中所述球面外殼，球冠上設置有圓孔，以供安裝超聲探測器；所述環壓電陶瓷片，采用圓環形結構，適配設置在所述球面外殼內側，圓環的內圓與所述圓孔大小相一致；所述瓣壓電陶瓷片，分別設置在所述球面外殼內側，環繞在所述環壓電陶瓷片的外圓周上；所述控制裝置包括控制器，統一控制直接數字式頻率合成器的工作頻率和相位的調整；直接數字式頻率合成器，由所述控制器進行控制，產生同步使能信號，數量與所述環壓電陶瓷片和瓣壓電陶瓷片的數量相同；時鐘信號發生器，控制所述直接數字式頻率合成器在相同的時間基準信號下工作；功率放大模塊，將所述直接數字式頻率合成器的輸出功率放大，數量與所述直接數字式頻率合成器的數量相同，分別與所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片連接。優選地，所述瓣壓電陶瓷片采用厚薄均勻的圓弧形結構并與所述球面外殼的半徑曲率相同。優選地，各個所述瓣壓電陶瓷片的大小一致。優選地，所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片的相互之間不接觸。優選地，所述球面外殼采用金屬材料或橡膠材料制成。本實用新型超聲聚焦換能器在球面外殼內設置一個環壓電陶瓷片和若干個單獨設立的瓣壓電陶瓷片，可以分別獨立控制環壓電陶瓷片和每一個瓣壓電陶瓷片產生超聲波；瓣壓電陶瓷片的生產成本和制造難度也降低了。使用超聲聚焦換能器時，在保證治療劑量的情況下聚焦時射線更加分散，還可以選擇性地調整治療劑量，從而不會影響對病灶的消融效果，在保證治療劑量的同時減少了對皮膚的刺激，在治療通道如有敏感神經還可以選擇關閉不同位置的分瓣壓電陶瓷片，避免了治療通道上對神經組織的傷害和提高了患者的治療耐受力，保證患者治療時的劑量需要，安全性與舒適性大大提高，更加體現了超聲無創無痛治療的優勢。
圖1為本實用新型超聲聚焦換能器的環壓電陶瓷片和瓣壓電陶瓷片設置在球面外殼上的一實施例的結構示意圖；圖2為圖1中沿A-A向的剖視圖；圖3為本實用新型超聲聚焦換能器電路連接一實施例的結構示意圖。本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參照圖1、圖2，提出本實用新型的一種超聲聚焦換能器的一實施例，其包括球面外殼30、環壓電陶瓷片10和若干個瓣壓電陶瓷片20，其中上述球面外殼30，球冠上設置有圓孔40，以供安裝超聲探測器。上述環壓電陶瓷片10，采用圓環形結構，與上述球面外殼30的半徑曲率相同，適配設置在上述球面外殼30內側，圓環的內圓與上述圓孔40大小相一致。環壓電陶瓷片10 的主要作用是產生最低的基本劑量的治療超聲波，根據不同的治療項目，超聲聚焦換能器設置不同大小的環壓電陶瓷片10保證最低超聲波劑量。上述瓣壓電陶瓷片20，分別設置在上述球面外殼30內側，環繞在上述環壓電陶瓷片10的外圓周上；瓣壓電陶瓷片20可根據實際臨床需要設計制造不同大小的規格。總面積不變時，瓣壓電陶瓷片20數量越多，在治療時劑量的控制幅度越方便調整。上述瓣壓電陶瓷片20采用厚薄均勻的圓弧形結構并與上述球面外殼30的半徑曲率相同，便于與上述球面外殼30相匹配壓接或粘接在一起。上述環壓電陶瓷片10和各個上述瓣壓電陶瓷片20分別與超聲聚焦換能器的控制裝置連接，該控制裝置可以分別控制上述環壓電陶瓷片10和各個瓣壓電陶瓷片20連接的控制電路的開啟，即可任意選擇哪一個壓電陶瓷片工作產生超聲波。本實用新型超聲聚焦換能器可以分別獨立控制的環壓電陶瓷片10和每一個瓣壓電陶瓷片20產生超聲波。設置若干個瓣壓電陶瓷片20使生產成本和加工制造難度也降低了，因每一個獨立的瓣壓電陶瓷片20面積縮小而避免了容易損壞的問題；選擇性使用瓣壓電陶瓷片20工作不容易造成設備的疲勞損壞。使用超聲聚焦換能器時，在保證治療劑量的情況下聚焦時射線更加分散，可以選擇性地調整治療劑量，從而不會影響對病灶的消融效果，在保證治療劑量的同時減少了對皮膚的刺激，有針對性的降低敏感區域的劑量，在治療通道如有敏感神經還可以選擇關閉不同位置的分瓣壓電陶瓷片20，避免了治療通道上對神經組織的傷害和提高了患者的治療耐受力，保證患者治療時的劑量需要，安全性與舒適性大大提高，更加體現了超聲無創無痛治療的優勢。進一步，本實例的各個上述瓣壓電陶瓷片20的大小一致，以便于采用相同功率的控制器控制，各個大小瓣壓電陶瓷片20也可以不相同，但需要分別使用不同功率的控制器控制。上述環壓電陶瓷片10和各個上述瓣壓電陶瓷片20的相互之間不接觸，每一個壓電陶瓷片相互之間不接觸，避免相互影響超聲波的產生。上述球面外殼30采用金屬或橡膠等材料制成。[0047]參照圖3，在上實施例的基礎上，即包括了上述實施例的技術方案，又提出一種超聲聚焦換能器的另一實施例，其包括控制裝置、球面外殼30、環壓電陶瓷片10和若干個瓣壓電陶瓷片20，其中上述球面外殼30，球冠上設置有圓孔40，以供安裝超聲探測器。上述環壓電陶瓷片10，采用圓環形結構，適配設置在上述球面外殼30內側，圓環的內圓與上述圓孔40大小相一致。上述瓣壓電陶瓷片20，分別設置在上述球面外殼30內側，環繞在上述環壓電陶瓷片10的外圓周上。上述瓣壓電陶瓷片20采用厚薄均勻的圓弧形結構并與上述球面外殼30的半徑曲率相同。各個上述瓣壓電陶瓷片20的大小一致；上述環壓電陶瓷片10和各個上述瓣壓電陶瓷片20的相互之間不接觸；上述球面外殼30采用金屬材料或橡膠材料制成。與上述實施例技術方案相同的部分所達到的技術效果也相同，在此不再贅述。上述控制裝置包括控制器100，用于統一控制直接數字式頻率合成器300 DDS (Direct Digital Synthesizer)的工作頻率和相位的調整，使各個壓電陶瓷片以相同的電頻率和相位進行同步工作產生同頻率的超聲波。直接數字式頻率合成器300，其由上述控制器100進行控制，產生同步使能信號， 該直接數字式頻率合成器300的數量與上述環壓電陶瓷片10和瓣壓電陶瓷片20的數量相同，便于配套使用。時鐘信號發生器200，可發出同一時鐘信號，用于控制上述直接數字式頻率合成器 300在相同的時間基準信號下工作。功率放大模塊400，將上述直接數字式頻率合成器300的輸出功率放大，功率放大模塊400的數量與上述直接數字式頻率合成器300的數量相同，便于配套使用，該功率放大模塊400分別與上述環壓電陶瓷片10和各個上述瓣壓電陶瓷片20連接，將放大后的電信號使與其連接的壓電陶瓷片產生所需要的超聲波。一個壓電陶瓷片、一個直接數字式頻率合成器300和一個功率放大模塊400構成一個獨立的超聲波發生裝置，通過控制器100可選擇性控制任意一個該獨立的超聲波發生
裝置工作。本實用新型控制裝置可以分別獨立控制環壓電陶瓷片10和每一個瓣壓電陶瓷片 20產生超聲波。使用超聲聚焦換能器時，由環壓電陶瓷片10產生的超聲波可保證治療的基本劑量，還可以任意開或關一組瓣壓電陶瓷片20工作產生超聲波，進行選擇性地調整治療劑量，從而不會影響對病灶的消融效果，在保證治療劑量的同時減少了對皮膚的刺激，有針對性的降低敏感區域的劑量，在治療通道如有敏感神經還可以選擇關閉不同位置的分瓣壓電陶瓷片20，避免了治療通道上對神經的傷害和提高了患者的治療耐受力，保證患者治療時的劑量需要，安全性與舒適性大大提高，更加體現了超聲無創無痛治療的優勢。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍， 凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構的變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種超聲聚焦換能器，其特征在于，包括球面外殼、至少一個環壓電陶瓷片和若干個瓣壓電陶瓷片，其中所述球面外殼，球冠上設置有圓孔，以供安裝超聲探測器；所述環壓電陶瓷片，采用圓環形結構，適配設置在所述球面外殼內側，圓環的內圓與所述圓孔大小相一致；所述瓣壓電陶瓷片，分別設置在所述球面外殼內側，環繞在所述環壓電陶瓷片的外圓周上；所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片分別與超聲聚焦換能器的控制裝置連接。
2.根據權利要求1所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述瓣壓電陶瓷片采用厚薄均勻的圓弧形結構并與所述球面外殼的半徑曲率相同。
3.根據權利要求2所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，各個所述瓣壓電陶瓷片的大小相一致。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片的相互之間不接觸。
5.根據權利要求4所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述球面外殼采用金屬材料或橡膠材料制成。
6.一種超聲聚焦換能器，其特征在于，包括控制裝置、球面外殼、環壓電陶瓷片和若干個瓣壓電陶瓷片，其中所述球面外殼，球冠上設置有圓孔，以供安裝超聲探測器；所述環壓電陶瓷片，采用圓環形結構，適配設置在所述球面外殼內側，圓環的內圓與所述圓孔大小相一致；所述瓣壓電陶瓷片，分別設置在所述球面外殼內側，環繞在所述環壓電陶瓷片的外圓周上；所述控制裝置包括控制器，統一控制直接數字式頻率合成器的工作頻率和相位的調整；直接數字式頻率合成器，由所述控制器進行控制，產生同步使能信號，其數量與所述環壓電陶瓷片和瓣壓電陶瓷片的數量相同；時鐘信號發生器，控制所述直接數字式頻率合成器在相同的時間基準信號下工作；功率放大模塊，將所述直接數字式頻率合成器的輸出功率放大，其數量與所述直接數字式頻率合成器的數量相同，分別與所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片連接。
7.根據權利要求6所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述瓣壓電陶瓷片采用厚薄均勻的圓弧形結構并與所述球面外殼的半徑曲率相同。
8.根據權利要求7所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，各個所述瓣壓電陶瓷片的大小一致。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述環壓電陶瓷片和各個所述瓣壓電陶瓷片的相互之間不接觸。
10.根據權利要求9所述的超聲聚焦換能器，其特征在于，所述球面外殼采用金屬材料或橡膠材料制成。
專利摘要本實用新型公開一種超聲聚焦換能器，包括球面外殼，球冠上設置有圓孔，以供安裝超聲探測器；環壓電陶瓷片，采用圓環形結構，適配設置在球面外殼內側，圓環的內圓與圓孔大小相一致；若干個瓣壓電陶瓷片，分別設置在球面外殼內側，環繞在環壓電陶瓷片的外圓周上；環壓電陶瓷片和各個瓣壓電陶瓷片分別與超聲聚焦換能器的控制裝置連接。本實用新型可以分別獨立控制環壓電陶瓷片和每一個瓣壓電陶瓷片產生超聲波，在保證治療劑量的情況下聚焦時射線更加分散，還可以選擇性地調整治療劑量，不會影響對病灶的消融效果，在保證治療劑量的同時減少了對皮膚和治療通道上神經組織的刺激，安全性與舒適性大大提高，更加體現了超聲無創無痛治療的優勢。
文檔編號B06B1/06GK202052685SQ201120011568
公開日2011年11月30日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者丁星, 張學勇 申請人:深圳市普羅惠仁醫學科技有限公司