[發明專利]超聲陣列的聲窗層

有效

• 申請號: 201680065714.8
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN108348958B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: P·米卡斯基;F·J·G·哈肯斯;E·T·M·貝爾本;K·G·威克萊恩;L·J·A·M·貝克爾斯;P·迪克森
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02;G10K11/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄;王英

一種用于超聲陣列的聲窗層，所述層具有被布置為面向所述陣列的內表面以及被布置為面向患者的外表面，并且所述層包括：外層，其包括混和在所述外層中的從聚烯烴族(TPO)選擇的熱塑性聚合物與從聚烯烴族(POE)選擇的彈性體，其中，所述外層位于所述聲窗層的所述外表面處。在優選實施例中，混和物包括乙烯?辛烯與聚甲基戊烯的共聚物。熱塑性聚烯烴為所述混和物提供機械、化學穩定性和低聲波衰減；同時聚烯烴彈性體提供對所述混和物的聲阻抗進行調諧并進一步改善其聲波傳播特性的可能性。

技術領域

本發明涉及用于超聲陣列的聲窗層，其具有被布置為面向陣列的內表面和被布置為面向患者的外表面。

本發明還涉及包括這種聲窗層的超聲探頭。

背景技術

期望用于醫學成像系統的超聲發射部件(例如，聲窗和透鏡)符合若干要求，這些要求例如為提供：最優低損耗聲波傳輸；用于保護超聲陣列元件的化學和機械屏障；用于保護患者免受電活性換能器元件的影響的電屏障。在美國專利4699150中，聚甲基戊烯聚合物(例如可從三井化學公司的商品名TPX下獲得)被用作接觸構件，該接觸構件與在超聲波換能器的一個表面上被檢查和形成的目標相接觸。聚甲基戊烯聚合物由于具有耐久性和低聲波衰減而被選擇。

然而，在超聲成像系統中用作聲窗和透鏡的部分的基于聚甲基戊烯的聚合物會引入圖像偽影。此外，基于聚甲基戊烯的聚合物具有1.7MRayl或更高的聲阻抗，這對于一些醫學超聲應用來說過高。對此具有替代材料，例如：衰減低但化學相容性低的聚醚/聚酰胺嵌段共聚物，以及具有較高衰減和流體滲透性問題的填充硅樹脂(硅橡膠)。

當前沒有能滿足大部分超聲系統的要求的可用的聲窗材料。

發明內容

本發明的目的是提供用于開頭段落中闡述的類型的超聲陣列的聲窗層，其提供了改善的聲波傳播并且聲窗層具有化學和機械穩定性。

根據本發明，該目的是通過提供包括在其中混和有熱塑性聚合物聚甲基戊烯與從聚烯烴族(POE)選擇的彈性體的外層來實現的，其中，所述外層位于所述聲窗層的所述外表面處。

將聚烯烴彈性體引入與熱塑性聚烯烴聚合物(例如，聚甲基戊烯)的混和物會改變混和物的密度。由于材料的聲阻抗與該材料的密度成比例，因此可以用混和物中的混和的彈性體對外層的平均阻抗進行調諧。熱塑性聚烯烴提供混和物的機械、化學穩定性和低聲波衰減；同時聚烯烴彈性體提供對混和物的聲阻抗進行調諧并進一步改善混和物的聲波傳播特性的可能性。如果外層表現出低的聲衰減和降低的聲阻抗，那么其可能更貼近人體組織(大約1.6MRayl)。另外，包括混和物的聚烯烴性質的外層提供低的滲水水平。包括該混和物的外層能夠抗(用于典型的醫學超聲儀器的)消毒劑；并具有良好的機械保護性能，如抗沖擊性和耐磨性，并且具有生物相容性。熱塑性聚烯烴與聚烯烴彈性體的混和物還提供增大的剪切波衰減，這有益于降低換能器元件之間的串擾。因此，在超聲成像期間應用包括聚烯烴熱塑性聚合物與彈性體的混和物的聲窗層會表現出圖像偽影減少。聚甲基戊烯(TPX)材料在熱塑性聚烯烴中表現出最低的縱向聲波衰減之一。對于在醫學超聲中適用的廣泛的聲波頻率(例如，2MHz至10MHz)，TPX材料對于穿過其的聲能表現出每毫米聲損失小于3.5dB。聚甲基戊烯適合用于與對縱向聲波和剪切波兩者都具有較高衰減的聚烯烴彈性體的混和。

在本發明的另一實施例中，所述聚烯烴彈性體是共聚物。在又一實施例中，所述彈性體是包括共聚物鏈的熱塑性彈性體。

該實施例的外部聲學層將是具有熱塑性性能的混和物。熱塑性聚烯烴彈性體(TPE)的范例可以是乙烯與另一種α以烯烴(例如，辛烷或丁烷)的共聚物。結果得到的TPX與乙烯-辛烯共聚物的混和物從TPX中繼承了具有相對高的聲波速度的降低的密度；并從共聚物中繼承了降低聲阻抗和增大剪切波衰減。

在又另外的實施例中，外層的密度在0.8g/cm³至0.85g/cm³之間，聲波速度在2000mm/msec至1900mm/msec之間。