[發明專利]環狀陣列超聲波內窺鏡探頭及其制備方法和固定旋轉裝置

有效

• 申請號: 201110132195.1
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102793568A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 戴吉巖;張國峰;周丹;焦逸靜;林國豪;陳燕;陳王麗華
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: A61B8/12
• 分類號: A61B8/12
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及超聲波內窺鏡技術領域，更具體地說，涉及一種環狀陣列超聲波內窺鏡探頭及其制備方法和固定旋轉裝置。

背景技術

在超聲波內窺鏡技術中，環狀掃描探頭一直被廣泛應用在膽、胰及消化道的影像診斷方面。超聲波內窺鏡技術早在上世紀80年代開始發展，初期只可作90度角的影像掃描。隨后發展至可以180度角超聲影像掃描，以至現在的360度角的超聲影像掃描被成功研發。

最早的360度角的影像是由單基元探頭，通過與馬達連接，作圓形機械旋轉所掃描得到的。后來發展的環狀陣列探頭，通過電子掃描形成360度角的超聲影像，無需馬達驅動，且成像更迅速和清晰，適用于動態觀察內部器官和組織的細致結構。環狀陣列超聲波內窺鏡探頭主要包括多個長條狀的陣元以平行于圓筒中軸方向的方式整齊排列，陣元數量越多則影像分辨率越高。

目前，制造小型的環狀電子掃描超聲波探頭置于內窺鏡頂端的技術還十分復雜，市場上售賣的產品為數極少。能夠制造此種探頭的公司很少，產品售價比較昂貴。其探頭的制造方法，一般為先制作平面陣列、后卷曲成環狀。此制法的最大缺點是卷曲不容易形成完美的圓筒形狀和存在至少一處拼接位置，因此掃描的超聲影像存在畸變。另外，陣元內的各層(如聲匹配層、壓電陶瓷或單晶及背襯層)是在卷曲前完成連接的，在卷曲的應力下容易造成斷裂和不同層面的脫離。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有環狀超聲波探頭先制作平面陣列后卷曲容易造成斷裂產生畸變的缺陷，提供一種簡單可靠的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭及其制備方法和固定旋轉裝置。

本發明第一方面，提供了一種環狀陣列超聲波內窺鏡探頭，包括：位于中心的金屬圓柱；圍繞所述金屬圓柱排列的由壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環切割而成的多個壓電陣元，且所述壓電陣元與所述金屬圓柱之間設有用于吸聲的背襯材料層，所述壓電陣元外側覆蓋有匹配材料層，所述壓電陣元之間填充有去耦材料；分別與所述多個壓電陣元對應連接的多根同軸電纜線，且每根所述同軸電纜線的地線連接至所述金屬圓柱；以及套設在所述金屬圓柱上具有齒輪狀結構用于排列和分隔所述同軸電纜線的環狀格子。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述多個壓電陣元由壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環切割而成。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述多個壓電陣元同心且等距離排列。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述多個壓電陣元中每個壓電陣元的寬度不超過其高度的0.4倍。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述多個壓電陣元設于所述金屬圓柱的第一段圓柱上，所述環狀格子設于所述金屬圓柱的與所述多個壓電陣元鄰接的第二段圓柱上，且所述金屬圓柱至少具有與所述第二段圓柱鄰接的裸露的第三段圓柱。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述環狀格子的齒輪的數目等于所述壓電陣元的數目，且等距離和同心排列；所述多根同軸電纜線中的每一根被對應放置在一個齒輪中固定。

在根據本發明第一方面所述的環狀陣列超聲波內窺鏡探頭中，所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環內部高出所述背襯材料層的區域涂抹導電膠，使所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的內電極和所述金屬圓柱電學連通，且所述導電膠上涂覆有絕緣膠；所述同軸電纜線的芯線和地線被分開在所述環狀格子的左右兩側；所有同軸電纜線的芯線用導電膠連通在所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環外電極的邊緣區域，所有同軸電纜線的地線用導電膠連通在中心的金屬圓柱上。

本發明第二方面，提供了一種環狀陣列超聲波內窺鏡探頭的制備方法，所述方法包括：

S1、在壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的內外兩側表面分別鍍電極并極化；

S2、在一根金屬圓柱上灌注背襯材料，使其直徑等于所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的內徑，且所述背襯材料的長度小于所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的長度；

S3、用絕緣膠將覆有背襯材料的金屬圓柱粘在所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環內；

S4、在所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的外側電極的用于引線的邊緣區域涂覆可溶性膠；

S5、在所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的外側電極上灌注匹配材料層，直至所述匹配材料層的厚度符合設計值；

S6、使用導電膠電學連通所述壓電陶瓷圓環或壓電單晶圓環的內側電極和中心的金屬圓柱，并在所述導電膠表面用涂覆絕緣膠保護；