[發明專利]一種自聚焦超聲換能器

無效

• 申請號: 200810247576.2
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101766870A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 孫德興;于晉生;李春;雒自清;肖靈
• 申請（專利權）人: 北京奧麥特科技有限公司
• 主分類號: A61N7/00
• 分類號: A61N7/00;A61B17/225;A61B17/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，特別涉及一種自聚焦超聲換能器。

背景技術

通常對于大功率超聲聚焦的實現，可以通過平板陶瓷加聲透鏡、凹球面自聚焦、相控聚焦等方式，但是，這些方式用于體外超聲治療，都存在不同的局限性，例如平板壓電陶瓷加聲透鏡結構，如專利US005827204A所述，由于透鏡的聲能量損耗，效率較低；大的凹球面是先壓制等直徑的圓柱體后，再通過機械加工的辦法制成球面薄片，不僅制造成本高，而且由于圓柱體厚度比較大，壓制的時候密度很難一致，導致加工成的球面有密度不均勻的現象；相控聚焦的應用，如專利CN101190436A所述，在產生大功率焦點的同時，很難消除伴隨它的較強功率的旁瓣，使用很不方便，而且為了實現電子控相，就要有很多組相關的信號元和功率放大器，使控制成本增加。

為了解決這些問題，也有很多新式聚焦方法的嘗試，如專利CA1288765A所述，采用的辦法是將多個小換能器安裝的一個大的錐形環上，實現幾何聚焦，這種方法避免了聲透鏡、大凹球面、相控陣等的不足之處，但也帶來了新的問題，就是換能器個體尺寸較大，有效發射面積卻比較小，在臨床治療，特別是自動化治療中使用很不方便。

發明內容

本發明的目的在于：為克服現有技術的上述不足，從而提供一種自聚焦超聲換能器。

為實現上述目的，本發明提供的一種自聚焦超聲換能器，其特征在于，該自聚焦超聲換能器包括：兩片或兩片以上扇形球面陶瓷薄片1和與扇形球面陶瓷薄片相配合的輪轂式框架2，所述扇形球面陶瓷薄片1固定在輪轂式框架2上形成一大口徑的自聚焦超聲換能器。

所述扇形球面陶瓷薄片1通過膠粘劑粘接到輪轂式框架2上，所述膠粘劑為絕緣型粘接劑，具體根據需要的粘接強度和阻抗匹配來選擇。

作為上述方案的一種優選，所述膠粘劑為環氧樹脂。

作為本發明的一種優選，所述扇形球面陶瓷薄片1為8片。

所述扇形球面陶瓷薄片1采壓電材料制成。所述壓電材料為PZT材料或PZT復合材料。

所述的輪轂式框架2采不銹鋼材料或鋁合金制成。

本發明的優點在于，本發明的自聚焦超聲換能器，由于采用了新型的瓜皮式陶瓷片結構，使制造更大口徑的聚焦換能器、同時具有最大化發射面積成為可能；且同組陶瓷片在粘接前可以經過篩選分組，使頻率阻抗等參數更具有一致性。

和現有技術相比，有如下優點：

1、與使用透鏡聚焦的大口徑換能器相比，本發明的自聚焦方式具有更好的效率，更低的路徑能量損耗；

2、與將單個聚焦片安裝到一個聚焦基體上的換能器(如專利CA1288765A所描述)相比，具有更高的有效單位發射面積；

3、與大口徑單片自聚焦換能器相比，具有加工容易成品率高的特點。

總之，本發明提供了一種大口徑的自聚焦超聲換能器，具有良好的聚焦性能，較低的能量損耗，較大的有效發射面積，生產加工容易。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明扇形球面陶瓷薄片的結構示意圖；

圖3是用于切割本發明陶瓷片坯料的加工示意圖。

附圖標識

1、瓜皮式陶瓷片????2、輪轂式框架

具體實施方式

本發明的超聲換能器，如圖1所示，由若干扇形球面陶瓷薄片1和輪轂式框架2構成；一組瓜皮式的扇形球面陶瓷薄片，每片的形狀，如圖2所示。每組的數量可以是2片或者更多片，本例為8片，通過環粘接劑粘接到輪轂式框架上的對應位置。陶瓷片為PZT材料，也可以式其他壓電材料或者PZT復合材料，為了使壓電片加工成型后有更高的密度一致性，可以采用如圖3所示的結構，來降低圓柱坯體的厚度，如本例采用每組8片的結構，每個坯料厚度h不到使用整體凹球面結構坯料厚度的25％，這樣在同噸位壓力機下成型后，密度會更均勻；輪轂式框架為不銹鋼材料，也可以式鋁合金等其他金屬材料；粘接劑可以是環氧樹脂粘接劑，也可以是其他絕緣型粘接劑，具體根據需要的粘接強度和阻抗匹配來選擇。

這種多元瓜皮式自聚焦換能器，自聚焦陶瓷片為類似西瓜皮的球面扇形，一組這樣的陶瓷片安裝在輪轂型的骨架上，各個單元之間及骨架中間通過環氧樹脂粘接。避免了使用聲透鏡的平面陶瓷換能器的額外能量損耗，解決了使用大的單片球面聚焦陶瓷片加工困難、成品率底等問題。