[發明專利]二維超聲波面陣探頭及其制備方法

有效

• 申請號: 201710355737.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107280704B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 徐海;曹文良
• 申請（專利權）人: 深圳深超換能器有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 深圳市華勤知識產權代理事務所(普通合伙) 44426
• 代理人: 隆毅

技術領域

本發明涉及醫學超聲成像設備領域，具體涉及一種二維超聲波面陣探頭及其制備方法。

背景技術

超聲成像是指利用超聲波照射人體，通過接收和處理載有人體組織或結構性質特征信息的回波，獲得人體組織性質與結構的可見圖像。超聲、CT和MRI是當今臨床中常用到的診斷技術。與后兩者相比，超聲不僅沒有工作環境限制、對人體無傷害，而且價格還更便宜，所以是臨床應用中的首選，另外，超聲成像技術還能為臨床手術提供導航。

三維超聲成像技術中的核心部件是二維超聲波面陣探頭，二維面陣探頭采用電子學的方法控制超聲束在三維空間的指向，依此來實現保持超聲探頭完全不動，直接獲得三維體積數據的功能。

傳統的二維面陣探頭各個陣元由各自獨立的傳輸通道進行傳輸，向外傳輸信號的通道較多，導致輸出線路的接線復雜，生產難度較高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種傳輸通道較少，生產難度較低的二維超聲波面陣探頭，該二維超聲波面陣探頭包括壓電陣列、背襯材料層、至少一層匹配層和若干個集成開關芯片；所述壓電陣列包括多個呈陣列排布的壓電單元；所述背襯材料層位于壓電陣列的正極面處，用以吸收壓電陣列正極面處發射的超聲波；所述匹配層位于所述壓電陣列的負極面處，用以與人體的聲阻抗相匹配；每一個所述集成開關芯片與至少兩個所述壓電單元電連接，用以分時控制至少兩個所述壓電單元的導通。

優選地，所述背襯材料層內部有序封裝有多根連接導線，所述連接導線的數量和位置與所述壓電單元相匹配，每一根所述連接導線的兩端分別連接所述集成開關芯片和所述壓電單元，通過所述連接導線使每一個所述集成開關芯片與至少兩個所述壓電單元電連接。

優選地，若干個所述集成開關芯片有序貼合于所述背襯材料層表面，所述連接導線遠離所述壓電單元的一端顯露于所述背襯材料層表面并與對應的集成開關芯片焊接。

優選地，所述二維超聲波面陣探頭還包括設置在所述匹配層與所述壓電陣列的負極面之間的金箔，所述金箔用于電磁屏蔽。

優選地，所述二維超聲波面陣探頭還包括接插件公座、接插件母座及印制電路板，所述接插件公座與所述集成開關芯片的輸出端導通，用以引出所述集成開關芯片的輸出；所述接插件母座與所述印制電路板電連接，并與所述接插件公座插接，用以將接插件公座的輸出轉接至印制電路板。

優選地，所述二維超聲波面陣探頭還包括聲透鏡，所述聲透鏡位于所述匹配層背向所述壓電陣列的一側，用以聲學聚焦。

優選地，所述壓電陣列的材質是壓電陶瓷、壓電單晶、壓電聚合物或者壓電復合材料；和/或，所述匹配層的材質包括樹脂粘合劑和粉末填料；和/或，所述背襯材料層的材質包括樹脂粘合劑和粉末填料。

優選地，多個所述壓電單元呈圓形陣列或方形陣列排布。

本發明進一步提出一種二維超聲波面陣探頭的制備方法，包括如下步驟：

提供壓電陣列，所述壓電陣列包括多個呈陣列排布的壓電單元；

將多個所述壓電單元劃分為若干組，每一組包括至少兩個所述壓電單元，對應組數提供若干個集成開關芯片；

將同一組的所述壓電單元電連接到同一個所述集成開關芯片上；

將所述集成開關芯片輸出端連接至傳輸通道。

優選地，所述提供壓電陣列，所述壓電陣列包括多個呈陣列排布的壓電單元的步驟具體包括：提供整片壓電材料；將金箔通過導電膠水粘接于整片壓電材料的負極面；將匹配層粘接于所述金箔表面；從所述整片壓電材料的正極面將壓電材料切割成陣列，以形成壓電單元；

所述二維超聲波面陣探頭的制備方法還包括：將多根連接導線預先有序封裝于背襯材料層內，并通過磨削加工將所述連接導線的兩端顯露于所述背襯材料層表面；

所述將同一組的所述壓電單元電連接到同一個所述集成開關芯片上的步驟具體包括：將所述連接導線的一端與一個所述壓電單元焊接，將所述連接導線的另一端與對應的所述集成開關芯片焊接；

所述將所述集成開關芯片輸出端連接至傳輸通道的步驟具體包括：將集成開關芯片輸出端連接至接插件公座的引腳上，將接插件母座與連通外部電纜的印刷線路板相連接，將接插件公座與接插件母座插接。