[发明专利]超声设备接触

说明书

一种超声设备包括换能器装置以及在所述装置上方的声学透射窗口，所述窗口包括弹性体层，所述弹性体层具有散布在弹性体中的导电颗粒，所述弹性体层具有压力敏感的电导。提供了电活性材料致动器，其用于使所述换能器装置朝向所述透射窗口偏置。根据测量到的压力敏感的电导来控制所述电活性材料致动器。以这种方式，提供了用于控制接触压力的反馈系统。所述设备能够以低成本和低功耗来实施。

技术领域

本发明涉及一种包括用于施加至皮肤的换能器装置的超声设备。

背景技术

超声波在医学领域中具有若干种应用。一种这样的应用是超声成像，其中，超声波由包括超声换能器阵列的超声设备发射到患者的身体中，并且超声波的回波由超声换能器或者由专用的超声接收器收集并且被处理以生成超声图像，例如，1D、2D或3D超声图像。另一种应用是超声治疗，诸如高强度聚焦超声(HIFU)治疗，其中，超声波束由包括超声换能器元件拼片(tile)的超声设备生成并且被聚焦在患病组织上。在焦点处的显著能量沉积产生约65℃至85℃的范围内的局部温度，其通过凝固性坏死来破坏死亡的组织。

这样的应用面临若干种挑战。例如，在成像应用中，实现超声换能器阵列与待成像的身体部分之间的良好接触远非微不足道的。接触压力在超声成像流程中至关重要。极低的压力或者无接触会导致不良的声学耦合。高接触压力会导致不适、安全问题或撞击/机械损坏。通常通过使用改善超声换能器阵列与身体部分之间的接触的特殊凝胶来实现适当的接触。然而，这种方案的缺点在于：通常必须使用大量的凝胶，而凝胶可能包含干扰超声信号的传送或接收的气泡。此外，例如探头形式的超声换能器阵列通常在成像流程期间被手持，这使得流程易于出错。另外，存在手持式解决方案不可行的情况，诸如，例如当从身体内部的位置执行成像时。这例如适用于大面积超声换能器(例如，可穿戴式US贴片)和经食道超声心动图(TEE)探头，其中，众所周知的是难以在超声换能器与待成像或待处置的身体区域之间建立良好的接触。当在诸如例如长于数小时的较长时间段内进行成像而作为监测的部分(连续地或者以在监测时间期间分布的多个成像实例)时，对超声探头的手动操纵也是困难的。

在治疗应用中存在类似的挑战，其中，聚焦的波束需要定期重新调节以处置患病组织的多个区域。这可以通过调节聚焦元件拼片或者通过调节由各个超声换能器元件生成的信号的相对相位而进行波束操纵来手动地完成。手动调节易于出现不准确，并且相位控制的波束操纵的范围可能不足以在没有阵列位移的情况下到达所有患病的组织。

需要评估超声换能器阵列与要经受利用超声换能器阵列产生的超声波的身体之间的接触质量，使得能够避免或纠正由于超声换能器阵列与身体之间的不良质量的保形接触而导致的超声设备的次优操作。

WO 2016/096391公开了一种超声探头，其包括皮肤压力感测以及对超声换能器的位置的控制。US 2004/236223公开了一种超声探头，其包括感测功能，诸如压力感测。US2010/016727公开了另一种超声换能器设计，并且US 2015/272544公开了一种超声抖动器。

发明内容

本发明旨在提供一种包括这样的超声设备的超声系统，其中，所述超声系统适于响应于对换能器装置与要经受利用如由所述超声设备提供的换能器装置产生的超声波的身体之间的接触的质量评估来调节接触压力。

本公开提供了一种超声设备，其包括：换能器装置；在所述装置上方的声学透射窗口，所述窗口包括弹性体层，所述弹性体层具有散布在弹性体中的导电颗粒，所述弹性体层具有压力敏感的电导(conductivity)；电极装置，其被耦合到所述弹性体层并且适于使得能够测量所述压力敏感的电导；电活性材料致动器，其用于使所述换能器装置朝向所述透射窗口偏置；以及控制器，其用于根据测量到的压力敏感的电导来控制所述电活性材料致动器。