用于皮下组织厚度测量的超声探头及测量仪制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术和健康电子产品领域，尤其提供了一种用于皮下组织厚度测量的超声探头及测量仪。该超声探头包括：分离的发射晶片和接收晶片；发射侧背衬层，设置于所述发射晶片的背面；接收侧背衬层，设置于所述接收晶片的背面；以及隔板，由绝缘且吸声的材料制备，包括：第一隔离段，夹设于所述发射晶片和接收晶片之间；以及第二隔离段，夹设于所述发射侧背衬层和接收侧背衬层之间。本发明专利技术将发射晶片的被衬和接收晶片的背衬彻底隔开，避免了发射晶片的激励信号等影响接收晶片，从而提高了接收信号的信噪比，方便了信号判读。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械技术和健康电子产品领域，尤其涉及一种用于皮下组织厚度测量的超声探头及测量仪。
技术介绍
随着人们生活水平的提高和生活方式的改变，肥胖现象越来越普遍，肥胖及其所引发的健康问题已经成为人们所关注的热点。人体中脂肪的百分含量是衡量健康状况的重要标志。从人体解剖学角度来看，人体中包括遍布全身的浅筋膜和深筋膜。其中，浅筋膜又称皮下筋膜，位于皮下，由疏松结缔组织构成，大多含有脂肪；深筋膜又称固有筋膜，位于浅筋膜以下，由致密结缔组织构成，用于包覆体壁、四肢的组织以及血管、神经等。人体的脂肪组织包括皮下脂肪和体内层状分布的脂肪。其中，皮下脂肪是指贮存在皮下的脂肪组织，位于皮肤层(即真皮层)以下，深筋膜以上；体内脂肪主要是贮存于腹腔的内脏脂肪组织和存在于骨髓中的黄色脂肪组织。经临床实践证明，皮下脂肪是人体脂肪的主要组成部分，其大约储存了人体脂肪总量的2/3。因此，测量皮下脂肪厚度成为估计体内总脂肪状况的有效指数。此外，对特定部位皮下脂肪厚度进行测量还可以为相应塑身减肥方法提供参考依据。近年来出现了采用超声法测量皮下脂肪厚度的技术。该技术主要利用超声波穿过人体皮下组织时，会在两种不同声阻抗的界面-皮下脂肪和深筋膜的交界面，发生反射的性质，来进行皮下脂肪厚度的测量。现有技术(专利申请号：201210031518.2)提供了一种的脂肪厚度测量探头。图1为现有技术脂肪厚度测量探头的示意图。其中，(A)为收发一体式超声探头。该收发一体式超声探头包括：声接收层1、超声晶片2和声匹配层3。(B)、(C)、(D)为三种收发分离式平面超声探头。该收发分离式平面超声探头包括：声接收层1、声匹配层3、发射晶片4、绝缘层5和接收晶片6。与收发一体式超声探头相比，收发分离式超声探头可以方便的使发射探头采用发射灵敏度高的压电材料制成，而接收探头采用接收灵敏度高的压电材料制成，从而使超声探头达到尽可能高的灵敏度。请参照图1中(B)、(C)和(D)所示，在发射晶片4和接收晶片6之间具有绝缘层5，以实现两者之间的电性隔离。同时，在发射/接收晶片与人体之间，具有匹配层3。该匹配层3的功能是增大频域带宽，使时域信号变窄，以提高检测的纵向分辨率。图2为图1中所示收发分离式超声探头所测得的超声回波信号经放大后的波形图。在图2所示的波形图中，横坐标为时间轴，与超声波进入人体的深度相关，纵坐标为超声回波信号的幅度。其中，波形A对应激励发射晶片4的电信号，波形B对应于耦合层与皮肤表面之间交界处的一次反射回波，波形C对应于人体中表皮层和真皮层的交界面，波形D是真皮层与第一脂肪层的交界面。波形E和波形G同属于一个数据组，波形E为第一脂肪层与第一筋膜层之间的第一界面处产生的一次反射回波，波形G为波形E的二次反射回波。波形F和波形J分别为不同数据组中的两个不同超声回波，其中，波形F为第二脂肪层与第二筋膜层之间的第二界面处产生的一次反射回波，依次类推。然而，对于图1给出的四种超声探头，其接收信号中无用信号较多，给后期的信号处理和判读造成困难，特别是具有检测盲区，即对于非常薄的组织结构，无法将无用信号与有用回波信号分离。如何尽可能的抑制无用信号，同时降低接收信号的噪声，提高信噪比，方便信号判读，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种用于皮下组织厚度测量的超声探头及测量仪，以降低超声探头的噪声，提高接收信号的信噪比。(二)技术方案本专利技术的一个方面提供了一种用于皮下组织厚度测量的超声探头。该超声探头包括：分离的发射晶片10和接收晶片20；发射侧背衬层4l，设置于发射晶片的背面；接收侧背衬层43，设置于接收晶片的背面；以及隔板30，由绝缘且吸声的材料制备，包括：第一隔离段31，夹设于发射晶片和接收晶片之间；以及第二隔离段32，夹设于发射侧背衬层41和接收侧背衬层43之间。本专利技术的另一个方面提供了一种用于皮下组织厚度测量的测量仪。该测量仪包括：上述的超声探头；发射单元，通过第一信号线71电性连接至超声探头中的发射晶片；超声回波处理单元，通过第二信号线72电性连接至超声探头中的接收晶片，其接收所述接收晶片输出的超声回波信号并对其进行处理，确定各层皮下组织两两交界面所对应的超声回波；以及计算单元，其根据通过超声波的发射时间和超声回波的接收时间，结合超声波在皮下组织内传播的速度，计算各层皮下组织中一层或者多层的厚度。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术用于皮下组织厚度测量的超声探头及测量仪至少具有以下有益效果其中之一：(1)发射晶片和接收晶片之间的隔板向背衬方向延伸，从而将发射晶片的背衬和接收晶片的背衬彻底隔开，避免了发射晶片的激励信号影响接收晶片，从而抑制了无用发射信号的干扰；(2)在发射晶片和接收晶片的前方设置延迟层，该延迟层厚度大于超声脉冲长度，其可以避免初始脉冲与反射信号叠加，去除近表面盲区，从而可以测量更薄的皮下组织结构；(3)延迟层采用液体材料，如硅油、酒精、水等制备，从而改善了晶片与延迟层间的浸润效果，进一步增强了信号强度；(4)发射晶片和接收晶片之间的隔板向延迟层一侧延伸，从而将发射晶片的延迟层和接收晶片的延迟层隔开，从而避免了接收到样品表面的第一个回波，使得信号处理更为方便。附图说明图1为现有技术中脂肪厚度测量探头的示意图；图2为图1中所示收发分离式超声探头所测得的超声回波信号经放大后的波形图；图3为根据本专利技术实施例用于皮下组织厚度测量的超声探头的剖面示意图；图4为图3为根据本专利技术另一实施例内外分离式超声探头的剖面示意图；图5为根据本专利技术用于皮下组织厚度测量的测量仪的结构示意图；图6为图5所示测量仪中超声波测量的原理图；图7为利用图5所示测量仪中超声探头在腹部肚脐一侧所测得的超声回波信号经放大后的波形图；图8为利用图5所示测量仪中超声探头在肱二头肌位置所测得的超声回波信号经放大后的波形图；图9为利用图5所示测量仪中超声探头在腹部肚脐一侧所测得的超声回波信号经放大后的波形图。【本专利技术主要元件符号说明】10-发射晶片；20-接收晶片；30-隔板；31-第一隔离段；32-第二隔离段；33-第三隔离段；41、43-发射侧背衬层；42、44-接收侧背衬层；51-发射侧延迟层；52-接收侧延迟层；60-外壳；71-第一信号线；72-第二信号线。具体实施方式本专利技术通过对现有超声探头中隔板进行改进，同时在发射/接收晶片的正面增加了延迟层，以抑制无用信号，降低噪声，提高接收信号的信噪比，方便信号判读。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种用于皮下组织厚度测量的超声探头。请参照图3，本实施例超声探头为收发分离式超声探头，包括：发射晶片10、接收晶片20、隔板30、背衬、延迟层、外壳60和信号线(71、72)。其中，外壳60呈单侧开口的筒状结构，其内侧形成一容置空间。发射晶片10、接收晶片20、隔板30、背衬、延迟层均固定于该容置空间内。发射晶片10和接收晶片20为分离式构造。隔板30分为三段-第一隔离段31、第二隔离段32和第三隔离段33。其中，第一隔离段31将发射晶片10和接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于皮下组织厚度测量的超声探头，其特征在于，包括：分离的发射晶片(10)和接收晶片(20)；发射侧背衬层(41)，设置于所述发射晶片的背面；接收侧背衬层(43)，设置于所述接收晶片的背面；以及隔板(30)，由绝缘且吸声的材料制备，包括：第一隔离段(31)，夹设于所述发射晶片和接收晶片之间；以及第二隔离段(32)，夹设于所述发射侧背衬层(41)和接收侧背衬层(43)之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于皮下组织厚度测量的超声探头，其特征在于，包括：分离的发射晶片(10)和接收晶片(20)；发射侧背衬层(41)，设置于所述发射晶片的背面；接收侧背衬层(43)，设置于所述接收晶片的背面；以及隔板(30)，由绝缘且吸声的材料制备，包括：第一隔离段(31)，夹设于所述发射晶片和接收晶片之间；以及第二隔离段(32)，夹设于所述发射侧背衬层(41)和接收侧背衬层(43)之间。2.根据权利要求1所述的超声探头，其特征在于，还包括：外壳(60)，呈单侧开口的筒状结构，其内侧形成容置空间；其中，所述发射晶片(10)和接收晶片(20)设置于所述容置空间内，靠近外壳的开口侧；所述发射侧背衬层(41)和接收侧背衬层(43)固定于所述容置空间内，所述隔板的第二隔离段(32)的远端延伸至所述外壳的相应壁面。3.根据权利要求1所述的超声探头，其特征在于，还包括：发射侧延迟层(51)，设置于所述发射晶片的正面；接收侧延迟层(52)，设置于所述接收晶片的正面；其中，所述发射侧延迟层(51)和接收侧延迟层(52)均包括：容器及灌充于该容器内的液体耦合材料。4.根据权利要求3所述的超声探头，其特征在于，所述发射侧延迟层(51)和接收侧延迟层(52)中液体耦合材料的厚度均为L，满足：L≥v*Δt/2其中，v为超声波在液体耦合材料中的传播速度，Δt为用于皮下组织厚度测量的超声脉冲的持续时间。5.根据权利要求3所述的超声探头，其特征在于，所述液体耦合材料为硅油、酒精或水。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘端，
申请(专利权)人：北京百思声创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11