[发明专利]具有超声换能器阵列的成像设备

说明书

公开了一种成像设备(100)，其包括：超声换能器阵列(101、120、130)，其具有限定超声换能器阵列的超声发射表面的多个超声换能器元件；以及所述超声发射表面上的声窗(220)，所述声窗包括：烃类弹性体的第一层(221)，其接触所述超声发射表面，所述第一层还含有抗氧化剂；以及在所述第一层上的另外的烃类弹性体的第二层(223)，所述第二层比所述第一层具有更大的肖氏A硬度。还公开了一种超声成像系统(10)，其包括诸如导管(100)的成像设备，以及为这样的设备(100)在超声换能器阵列(101、120、130)上形成声窗(220)的方法(300)。

技术领域

本发明涉及一种包括超声换能器阵列的成像设备，所述超声换能器阵列具有：多个超声换能器元件，其限定所述超声换能器阵列的超声发射表面；以及所述超声发射表面上的声窗。

本发明还涉及包括这样的成像设备的超声成像系统。

本发明还涉及一种在用于这样的成像设备的超声换能器阵列的超声发射表面上形成这样的声窗的方法。

背景技术

超声成像是用于对患者的身体的内部进行成像的重要诊断工具。这通常使用一个或多个超声换能器元件来实现，所述超声换能器元件通常组织在超声换能器阵列中，所述所述超声换能器元件将电能转换为声能(超声脉冲)并将接收到的脉冲回波转换回电能，所述电能可以通过专用处理装置来处理以将接收到的电能转换成超声图像。

常用的超声换能器元件包括基于压电的超声换能器(PZT)和电容式微机械超声换能器(CMUT)。这些不同类型的换能器的共同之处在于它们需要在超声换能器元件与患者身体之间的声学匹配材料(通常称为声窗)，以通过超声换能器元件的发射表面到患者身体的声阻抗匹配来改善超声换能器元件的声学性能。在US 2016/0101437 A1中公开了一种包括这样的声窗的CMUT组件的示例。

用于超声换能器阵列(例如，超声探头)的这样的声窗的组合应用于患者的皮肤是相对简单的，因为声窗不必满足严格的防水和厚度要求，例如当超声换能器阵列必须运行更长的时间(例如监测)或在患者体内时。一个这样的应用领域是配备有超声成像功能的导管，例如包括前向和/或侧向超声换能器阵列。这样的导管必须具有小的形状因子，以便于在患者体内穿透小腔，例如动脉或静脉。同时，使用这样的导管部署的超声换能器阵列必须能够承受恶劣的环境，例如体液，例如血液、胃酸等，在这样的情况下，声窗通常需要为这样的阵列的超声换能器元件提供额外的保护。

有利应用的另一个示例是基于超声的贴片，其被配置为经由对象的表面的外部使用。这些贴片(扁平(low profile)超声探头)被配置为使用更长的时间(从几小时到几天)并且期望承受诸如汗液的外部体液以及更长时间暴露于声学耦合凝胶。

通常用于包括超声换能器阵列的这样的成像设备的材料包括硅树脂层和软聚氨酯层，因为这些材料具有有利的声学特性，但是缺点是它们不是不透水的。为此，通常在硅树脂或聚氨酯层上添加聚对二甲苯的覆盖层以使声窗不透水。然而，由于引入了与这两个聚合物层之间的界面相关的反射和声学振铃问题，这损害了超声换能器阵列的声学性能。

发明内容

本发明寻求提供一种包括超声换能器阵列的医学成像设备，其上具有不透水并且具有改进的声学特性的弹性薄声窗。

本发明还寻求提供一种包括这样的成像设备的超声成像系统。

本发明还寻求提供一种形成这样的声窗的方法和一种用于成像设备的超声换能器阵列。

根据一个方面，提供了一种成像设备，例如导管，所述设备包括：超声换能器阵列，所述超声换能器阵列具有多个超声换能器元件，所述多个超声换能器元件限定超声换能器阵列的超声发射表面；以及超声发射表面上的声窗，所述声窗包括接触超声发射表面的烃类弹性体的第一层，所述第一层还含有抗氧化剂；以及在所述第一层上的另外的烃类弹性体的第二层，所述第二层比所述第一层具有更大的肖氏A硬度。