[發明專利]超聲設備和用于在這樣的設備中使用的聲學部件

有效

• 申請號: 201780072260.1
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN109996497B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: M·T·約翰遜;F·J·G·哈肯斯;R·A·范德莫倫赫拉夫;D·A·范登恩德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;H01L41/04;H01L41/16;H01L41/193;B06B1/02;G01S15/89;H01L41/18;H01L41/083;H01L41/45;H01L41/27;B32B25/20;A61N7/00;B06B1/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

一種超聲設備用于對諸如生物組織的材料進行處置或成像并且包括換能器裝置和被定位在所述換能器裝置與所述材料之間的聲學耦合部件。所述聲學耦合部件包括使用電活性材料復合物的電活性材料致動器。電活性材料致動器可以例如被控制以實施對所述聲學耦合部件的頻率調諧。以這種方式，能夠針對不同的操作頻率優化聲學耦合。

技術領域

本發明涉及一種超聲設備，其包括用于體上或體內超聲處置或成像的換能器裝置。本發明還涉及用于在這樣的設備中使用的聲學部件。

背景技術

超聲波在醫學中有若干應用。一種這樣的應用是超聲成像，其中，超聲波由包括超聲換能器的陣列的超聲設備發射到患者體內，并且超聲波的回波由超聲換能器或由專用超聲接收器收集并處理以生成超聲圖像，例如1D、2D或3D超聲圖像。另一種應用是超聲治療，例如高強度聚焦超聲(HIFU)治療，其中超聲波束由包括超聲換能器元件瓦片的超聲設備生成并且聚焦在患病組織上。在焦點處的重大能量沉積產生約65℃至85℃范圍內的局部溫度，其通過凝固性壞死破壞患病組織。

為了在超聲換能器與正被成像或處置的身體組織之間產生良好質量的信號傳遞，需要良好質量的聲學耦合。例如，可以使用特殊凝膠來改善超聲換能器陣列與身體組織之間的接觸。這避免了換能器到空氣和空氣到身體界面。

超聲換能器的輸出窗口通常具有基于身體組織的性質和要使用的超聲頻率而被設計的聲阻抗。

因此，這樣的輸出窗口被設計用于特定的成像或處置模態。然而，一些處置和成像流程涉及例如以不同頻率的多個過程。例如，可以以不同頻率執行諧振成像和諧波成像，并且可能期望不同的處置頻率。

將期望使得能夠設定聲學匹配部件的聲阻抗，并且使得能夠致動部件，使得超聲系統能夠針對不同的使用情況被優化。

發明內容

本發明由權利要求限定。

根據本發明的一方面的示例提供了一種用于定位在超聲換能器裝置與要被處置或成像的材料(例如組織)之間的聲學耦合部件，包括：

電活性材料致動器，其包括至少一個電活性材料層和具有不同聲阻抗的另外的材料層的分層電活性材料結構，

其中，所述電活性材料致動器適于從所述超聲換能器裝置接收具有一頻率的超聲信號并將所述超聲信號發送到要被處置或成像的所述材料；以及

控制器，其中，所述控制器用于電氣地控制所述電活性材料致動器以在對所述頻率的傳輸時實施對所述頻率的偏移。

該部件使得能夠設定超聲阻抗，使得所述設備能夠遞送改進的聲學性能，因為它能夠提供對通過對所述致動器的致動而傳輸的超聲頻率的偏移或調諧。可以以動態方式執行所述偏移或調諧。這可以例如適用于由致動器發送的諧振超聲頻率。

聲學耦合部件例如遞送期望的聲阻抗，其能夠通過設計來設定。可以通過填充電活性材料或對電活性材料的層壓，特別是使用亞波長層或顆粒，來獲得設定的聲阻抗。致動功能使得能夠進行形狀控制。特別地，通過致動改變層厚度，對設備的致動可以用于控制頻率相關的行為。超聲頻率可取決于正在使用的成像模式或處置模式，并且對部件的致動然后可以使得能夠將部件設定為對于所使用的特定模式而言是最佳的。

該部件被設計為引入故意引起的反射。使一些頻率進入諧振，并且因此增加了該頻率的輸出壓力。其他頻率具有負干擾，因此具有降低的輸出壓力。以這種方式，產生具有較高輸出壓力的窄帶寬響應。頻率受部件的層的厚度影響，并且這些層中的至少一個通過其是電活性致動器而具有能調節的厚度，以隨之改變并使超聲頻率偏移。偏移的頻率可以是諧振頻率。致動器結構可以被稱為諧振結構。

根據本發明的另一方面的示例提供一種超聲設備，包括：

換能器裝置；

如以上定義的聲學耦合部件，其適于被定位在所述換能器裝置與要被處置或成像的所述材料之間。