超声辐射设备制造技术

一种超声辐射设备，其通过选择两个或更多压电元件以及改变所选择的压电元件，向所需区域辐射超声波。该选择可以通过基底的机械移动或电子开关完成。由所选辐射压电元件确定的孔径尺寸可以根据超声波的焦距而确定。聚焦是通过改变施加到所选压电元件的驱动信号的延迟时间而完成的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向物体辐射超声波的超声辐射设备。
技术介绍
近年来，微创医学治疗引起了人们的注意并已试图用于治疗癌症。由于癌症通常采用外科手术进行治疗，如手术切除含有肿瘤的组织，其可导致内脏器官的原始功能降低，或外观缺损。在这种情况下，即使维持了患者的生命，也会给患者造成很大负担。当考虑到QOL(生命质量)时，迫切需要开发一种微创医学治疗装置来代替传统的外科手术。正在研制的一种微创医学治疗法包括通过向组织辐射强超声波以加热组织，从而使肿瘤坏死。在这种方法中，虽然需要加热(例如采用均匀能量加热)直径在5mm至10mm之间的整个肿瘤，但当采用常规方法辐射超声波时，强超声波的能量只集中在一个直径为2mm至3mm之间的区域内。因此，很难用强超声波加热整个肿瘤。为解决这一问题，出现了相控阵技术，该技术通过控制从2000至3000个压电元件产生强超声波的驱动信号的相位，从而电设定超声波的焦点位置。但是，由于该装置结构复杂，相控阵技术实现起来是很困难的。由于这一原因，在日本专利(KoKai)No.2000-166940中提出了一种采用极少压电元件和简单驱动电路向肿瘤进行辐射和分配超声波的方法。在该方法中，强超声波的发生单元有4至24个压电元件。第一驱动信号被提供到从这些压电元件选出的第一压电元件组，与第一驱动信号相位相差180度或更小度数的第二驱动信号被提供到其余压电元件形成的第二压电组。从而，在肿瘤中形成两个或更多个声压最大点，并且超声能量得以分配。按照此方法，利用较少压电元件和简单的驱动电路，可以扩大超声波的辐射范围。在日本专利(KoKai)No.11-226046中提供了另一种强超声波辐射和机械移动强超声波的凹面发生单元的方法。在该方法中，由于强超声波的焦点位置在一个轨道上任意移动且移动的范围或距离是任意设定的，从而可能对肿瘤均匀加热而与其大小和形式无关。但是，按照日本专利(KoKai)No.2000-166940公开的第一种方法，其存在一些问题。例如，由于压电元件较少，压电元件间的排列距离较大，或者由于相位限制在两个角度，如0°和180°或更小度数的任意角度，相位排列的精度会较低。因为这些原因，由于很难排列超声波的波面，可能产生非允许加热区(次最大点)。也难以在辐射范围内产生均匀的声压分配。另一方面，按照日本专利(KoKai)No.11-226046公开的方法，当强超声波发生单元机械移动以扩大辐射范围时，附属于发生单元的耦合薄膜、包含在耦合薄膜中的耦合液体以及超声图像探头都发生移动。由于这一原因，成像机构可能会复杂化或扩大化。此外，在治疗肝癌时采用这种方法，当发生单元移动时，超声波对患者的入射空间可能会被靠近身体表面的肋骨包围。由于这一原因，强超声波的一部分不能到达预定的加热区域，而在肋骨附近可能产生一个加热区。此外，由于由超声成像装置发射或接收的超声波受肋骨的影响，在超声图像上产生声影或多元反射，因而图像质量下降。例如，如图1A所示，当辐射强超声波以在患者1的肋骨3后的肿瘤2的右部产生一个聚集点9后，强超声波发生单元6沿患者1的表面(水平方向)移动ΔX，从而使肿瘤2的左部受到辐射，如图1B所示。在这种情况下，由于超声成像探头5位于强超声波发生单元6的中心，当强超声波发生单元6移动时，在许多情况下肋骨3包括在超声图像8中。由超声成像探头5发射的超声波大部分反射到肋骨的表面，从而造成超声图像质量下降
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对上述问题进行改进。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供一种超声辐射设备，其包括一个超声发生单元，包括有多个设置成用于辐射超声波的压电元件；一个选择单元，设置成用于在多个压电元件中选择多于一个的压电元件，且设置成用于变换所选择的压电元件；以及一个驱动单元，设置成用于驱动所选择的压电元件。根据本专利技术的另一方面，提供了一种超声辐射设备，其包括一个超声发生单元，包括有多个设置成用于辐射超声波的压电元件；一个第一基底，其包括多个与压电元件相连的第一电极；以及一个第二基底，其包括多个位于第一电极对面的第二电极和一个与多个第二电极相连的共用电极；一个移动机械单元，设置成用于使第一基底沿第二基底的表面相对移动；以及一个驱动单元，设置成用于为共用电极提供驱动压电元件的驱动信号。根据本专利技术的另一方面，提供了一种超声辐射设备，其包括一个超声发生单元，包括有多个设置成用于辐射超声波的压电元件；多个与多个压电元件相连的开关；一个控制器，用于以预定型式来转换多个开关；以及一个驱动单元，用于以预定型式来驱动压电元件。根据本专利技术的另一方面，提供了一种超声辐射设备，其包括一个超声发生单元，包括有多个设置成用于辐射超声波的压电元件；一个控制器，设置成用于设定由辐射压电元件基于从超声发生单元辐射的超声波焦距而确定的孔径尺寸；以及一个选择单元，设置成用于基于所设定孔径尺寸选择多个压电元件。附图说明本专利技术的更完整的解释以及其附带的有益效果将通过参照附图而进行的详细描述而得到更好的理解。附图中图1A和1B为常规超声辐射设备的示意图；图2为根据本专利技术第一实施例的超声辐射设备的框图；图3A为超声波发生单元的顶视图；图3B为图3A中超声波发生单元的沿A-A线剖开的剖视图；图4A为压电元件选择电路的透视图；图4B为压电元件选择电路的剖视图；图4C为压电元件选择电路的剖视图；图5A为环形阵列电极的顶视图；图5B为压电元件的顶视图；图6A为压电元件驱动单元的框图；图6B为表示延迟时间和延迟电路数目之间关系的曲线图；图7为说明设定焦距的修正的示意图；图8为超声成像装置的框图； 图9为说明辐射超声波过程的流程图；图10A为当肿瘤的轮廓设定时的超声图像；图10B是当肿瘤的轮廓设定时的超声图像；图11A为说明移动强超声波辐射范围的方法的示意图；图11B为说明另一种移动强超声波辐射范围的方法的示意图；图12A为一示意图，用于说明选择辐射强超声波的压电元件的第一修正；图12B为一另示意图，用于说明选择辐射强超声波的压电元件的第一修正；图13A为说明根据第一修正的声压分布的示意图；图13B为说明根据第一修正的声压分布的另一示意图；图14为根据第一修正的压电元件选择电路的视图；图15为根据第二修正的压电元件选择电路的视图；图16为根据第三修正的压电元件选择电路的视图；图17为根据第四修正的压电元件选择电路的视图；以及图18为根据修正的环形排列电极的顶视图。具体实施例方式现参照附图，其中在几幅视图中同样的附图标记表示相同或相应的部件，根据本专利技术的超声辐射设备的实施例参照图2至图11解释说明如下。这些实施例中的超声辐射设备用于采用强超声波加热肿瘤的疗法或用于实施增大基因转移效率的超声辐射混合方法。超声辐射设备具有多个在与患者接触的涂敷器中二维排列的压电元件。一些压电元件通过与涂敷器分离的压电元件选择电路从上述多个压电元件中选择出来。参照图2，3A和3B，对超声辐射设备进行解释说明，这些附图分别表示超声辐射设备的框图、超声波发生单元的顶视图和超声波发生单元的剖视图。超声波辐射装置用于采用强超声波加热肿瘤的疗法的情形解释说明如下。但是，超声辐射设备可以类似地用于加强基因转移效果的超声波混合方法中。超声辐射设备包括涂敷器11，其向患者1辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声辐射设备，包括：一个超声发生单元，其包括多个用于辐射超声波的压电元件；一个选择单元，该选择单元用于在所述多个压电元件中选择多于一个的压电元件，并用于改变所选择的压电元件；以及一个用于驱动所选择的压电元件的驱动 单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石桥义治，藤本克彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]