[实用新型]一种面聚焦超声换能器阵列及其换能器

说明书

本实用新型涉及换能器技术领域，更具体的是涉及一种面聚焦超声换能器阵列及其换能器，包括若干个阵元；每个阵元包括框架和固定设置在框架上的晶体层，晶体层为向框架内凹可线聚焦的凹弧面结构；还包括与每个阵元的晶体层电连接的控制装置，控制装置控制每个阵元独立工作。本实用新型通过若干个可线聚焦的中空半圆筒形换能器排列形成换能器阵列，组合形成一个面状的聚焦区域，增大了聚焦体积，减少了治疗时间；另外通过控制装置控制每个阵元独立工作，这样可使得部分阵元工作而部分阵元关闭，形成所需要的聚焦体积和聚焦形状，从而避开不需要治疗的人体组织。

技术领域

本实用新型涉及换能器技术领域，更具体地是涉及一种面聚焦超声换能器阵列及其换能器。

背景技术

现有的聚焦超声换能器一般是由一个单一的球面换能器组成，直接在球面换能器的几何焦点进行聚焦，位置较为固定，只能通过机械移动的方式改变焦点的位置，灵活性较差；或者是由多个超声换能器阵元组成的相控阵，通过对各个阵元的相位和幅度进行调控，从而实现电子调节焦距和焦点位置，但是这样的调节方式对于复杂的人体结构来说还是不够灵活。

中国专利CN105228699A公开了一种线聚焦超声波换能器及包括其的高强度线聚焦超声波发生装置，包括：治疗用压电元件，其呈中空的半圆筒形状；第 1电极部，其配备于治疗用压电元件的内面；及第2电极部，其与第1电极部对应地配备于治疗用压电元件的外面。其只能进行线聚焦，且换能器整体结构复杂，还需要繁琐的机械运动来改变焦点位置。

中国专利CN209421976U公开了一种柔性超声波换能器阵列、聚焦换能器，包括具有易变形、可弯折特性的柔性基板，以及镶嵌在该柔性基板上的多个振元，该振元的第一端、第二端均分别凸出于其的上表面、下表面，故所提供的柔性超声波换能器阵列也将具有易变形、可弯折等特点。这样一来，在将柔性超声波换能器阵列应用至医学治疗领域中时，该柔性超声波换能器阵列的形状能够根据人体表面形状而发生变化，也即对于不同形状的人体表面而言，其可以采用同一个柔性超声波换能器阵列对其进行超声成像或超声治疗，较为灵活。

虽然柔性基板可以使得换能器阵列的形状可以根据人体结构需要进行改变，但是其还是线聚焦或者点聚焦的方式，聚焦体积较小，对于具有较大病灶体积的肿瘤进行治疗时，可能需要很长的治疗时间，这无论对于医生还是患者都将会产生较大的痛苦和不便。

另外的，中国专利CN201482706U公开了一种柱形超声换能器，其能够在复合超声管的空心螺纹管轴线附近区域获得高强度的柱面聚焦超声场，但其只能形成单一的柱面聚焦，灵活性还是不够，且其结构较为复杂，产生的超声场强度过大，不适合应用于医疗器械中。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中换能器聚焦方式单一、聚焦体积小、结构复杂的不足，提供了一种结构简单、聚焦方式多样、聚焦体积大的面聚焦超声换能器阵列及其换能器。

在本技术方案中，提供了一种面聚焦超声换能器阵列，包括若干个阵元；每个阵元包括框架和固定设置在框架上的晶体层，晶体层为向框架内凹可线聚焦的凹弧面结构；还包括与每个阵元的晶体层电连接的控制装置，控制装置控制每个阵元独立工作。

本实用新型中通过设置若干个可线聚焦的阵元，每个阵元聚焦线组合形成一个面状的聚焦区域，使得聚焦面积可随着阵元的个数而增大，而不是点状或线状聚焦，极大的缩短了大病灶体积的肿瘤治疗时间，减轻了患者痛苦；另外通过将每个阵元都连接到控制装置上，方便医生对换能器阵列上的阵元实现单独控制，使其形成所需要的聚焦体积和聚焦形状，聚焦的方式多样，可避开特定的人体组织。

优选的，上述的控制装置为多通道控制器，多通道控制器具有数量大于或等于若干个阵元的独立通道，每个独立通道对应控制每个阵元。这样设置是为了使控制装置能对每个阵元独立控制，单独激励每个阵元的晶体层发射超声波，这样可以通过控制装置控制换能器阵列上的某一部分阵元工作发射超声波，形成所需要的聚焦体积和形状，避免对人体造成过多影响，同时也减少了能源的浪费。