[實用新型]超聲換能器及超聲成像系統

有效

• 申請號: 201820651731.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN209153739U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李培洋;李章劍;邵維維;崔崤峣
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

本實用新型公開了一種超聲換能器及超聲成像系統，該超聲換能器包括背襯層；壓電層，設置在所述背襯層上；匹配層，設置在所述壓電層上；以及至少一個凹槽，設置在所述匹配層和所述壓電層中，所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配層且延伸至所述壓電層的至少一部分，并且所述凹槽在長度方向上貫通所述匹配層和所述壓電層，解決現有的低頻超聲換能器厚度大的問題。

技術領域

本實用新型涉及超聲診療器械技術領域，具體涉及超聲換能器及超聲成像系統。

背景技術

對于現有的醫用超聲換能器，根據傳統換能器設計理論，在壓電材料一定時，中心頻率越低，壓電層厚度越大，換能器總體厚度越大。例如，由某種特定的壓電材料制造的超聲換能器，當其中心頻率為3.5MHZ時，超聲換能器總體厚度尺寸為3.68mm，當其中心頻率為2MHZ時，超聲換能器總體厚度尺寸為6mm。

但是，隨著現代醫學超聲技術的持續發展與提高，低頻、微型超聲換能器在臨床微小結構中的應用需求越來越大，特別是在微創介入消融治療領域和狹小骨組織結構成像領域。例如，在脊柱椎弓根螺釘內固定手術中，釘道直徑范圍通常在2.5mm～6.5mm之間，因而需要將換能器整體厚度尺寸控制在2.0mm之內；為了保證超聲對釘道走向的探測深度，換能器中心頻率需要控制在1.5MHz～3.5MHz之間。而現有的醫用換能器，當中心頻率在1.5MHz～3.5MHz時，其厚度要大于2.0mm，不能滿足上述臨床需求。

圖1、圖2示出了現有技術中一種可選的超聲換能器，如圖1、圖2所示，該超聲換能器包括匹配層1、壓電層2和背襯層3。圖3為該超聲換能器的阻抗曲線圖，通過圖3可知，該超聲換能器的中心頻率為4.2MHZ。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型實施例提供了一種超聲換能器及超聲成像系統，以解決現有的低頻超聲換能器厚度大的問題。

根據第一方面，本實用新型實施例提供了一種超聲換能器，包括：背襯層；壓電層，設置在所述背襯層上；匹配層，設置在所述壓電層上；以及至少一個凹槽，設置在所述匹配層和所述壓電層中，所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配層且延伸至所述壓電層的至少一部分，并且所述凹槽在長度方向上貫通所述匹配層和所述壓電層。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，所述凹槽的寬度為30～200微米。

結合第一方面，在第一方面第二實施方式中，所述凹槽在所述壓電層內延伸的深度范圍為1/5H至H，其中H為所述壓電層的厚度。

結合第一方面，在第一方面第三實施方式中，當所述凹槽的數量為1時，所述凹槽的寬度為30～100微米。

結合第一方面第三實施方式，在第一方面第四實施方式中，所述凹槽位于所述壓電層的寬度方向的正中位置，且所述凹槽在厚度方向上穿透所述匹配層以及所述壓電層。

結合第一方面，在第一方面第五實施方式中，當所述凹槽的數量大于等于2時，至少兩個凹槽在寬度方向上平行設置。

結合第一方面，在第一方面第六實施方式中，所述至少兩個凹槽在寬度方向上均勻或者不均勻布設。

結合第一方面，在第一方面第七實施方式中，當所述凹槽的數量大于等于2時，至少兩個所述凹槽的深度相同或者不相同。

結合第一方面任一實施方式，在第一方面第八實施方式中，所述壓電層的材料為壓電陶瓷、壓電復合材料、壓電單晶或者薄膜材料。

根據第二方面，本實用新型實施例提供了一種超聲成像系統，包括第一方面中任一項所述的超聲換能器。

在本實用新型實施例中，通過在超聲換能器的匹配層和壓電層中設置凹槽，使凹槽在厚度方向上穿透所述匹配層且延伸至所述壓電層的至少一部分，并且所述凹槽在長度方向上貫通所述匹配層和所述壓電層的方式，解決了現有的低頻超聲換能器厚度大的問題，達到了降低低頻超聲換能器厚度的目的。