超声换能器的制作工艺及超声换能器制造技术

本发明专利技术涉及一种超声换能器的制作工艺及超声换能器，包括：分割换能器模型成多个曲面单元，铺平所述曲面单元；切割基板形成多个单元板，使得各所述单元板分别与铺展后的所述曲面单元形状尺寸一致；在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割所述单元板其中一侧表面上的所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件；折弯所述平面换能部件以形成曲面换能部件；拼接各个所述曲面换能部件从而形成超声换能器。本发明专利技术的制作工艺容易操作，在平面上分割阵元的过程相较于在曲面上分割来说更容易；阵元形成后弯折并拼接平面换能部件即可制作成型具有小尺寸阵元的超声换能器，制作形成的超声换能器上的阵元分布精度很高。

Manufacturing technology and ultrasonic transducer of ultrasonic transducer

【技术实现步骤摘要】
超声换能器的制作工艺及超声换能器
本专利技术涉及超声医学治疗领域，特别是涉及超声换能器的制作工艺及超声换能器。
技术介绍
超声治疗是一种无创治疗(或称为非侵入治疗)技术，即在没有手术切开或切除破坏表面组织(皮肤、粘膜或上皮组织)以及没有通过穿刺的情况下，对表面以下的组织进行治疗。其中，具有良好的组织穿透性、定位性和能量存积性的超声聚焦治疗方法得到了广泛的应用，其原理主要是使超声波聚焦于组织内，利用其热效应、机械效应、空化效应等生物学效应，使病变组织吸收能量而快速升温产生生化反应，最终使病变组织变性、促进组织重建和微循环改善而达到治疗目的。由于超声波穿透人体时的能量很低，在焦点以外的区域不会对人体正常组织造成任何伤害，因此形成了一种全新的治疗模式：由里向外治疗疾病，又保持表层组织无创。超声医学聚焦治疗领域通常需要用到换能器，换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去用于治疗。在应用于头部治疗时，需要将换能器制作成包容整个脑部的圆弧形形状，此时换能器由多个密集的阵元拼接组成并要求单个阵元具有较小的覆盖面积，因此单个阵元的尺寸很小且阵元分布的精度要求极高，制造这样的阵元和换能器的工艺很复杂、成本较高，主要被国外所垄断。
技术实现思路
基于此，有必要针对包含密集精确分布阵元的换能器的制备工艺复杂、成本高的问题，提供一种超声换能器的制作工艺及超声换能器。一种超声换能器的制作工艺，包括：分割换能器模型成多个曲面单元，铺展所述曲面单元于同一平面；切割基板形成多个单元板，使得各所述单元板分别与铺展后的各个所述曲面单元形状尺寸一致；在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割其中一个所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件；折弯所述平面换能部件以形成曲面换能部件；拼接各个所述曲面换能部件从而形成超声换能器。上述超声换能器的制作工艺，至少具有以下有益的技术效果：本专利技术的超声换能器的制作工艺容易操作，在平面上分割阵元的过程相较于在曲面上分割来说更容易控制；阵元形成后弯折并拼接平面换能部件即可制作成型具有小尺寸阵元的超声换能器，制作形成的超声换能器上的阵元分布精度很高。由于制作方便，所用的设备较少，因而制作成本低，有利于在行业内推广应用。超声换能器可以被制作成包容整个脑部的圆弧形形状，有利于整个超声阵元模块的定位靶点对整个脑部任何位置的覆盖和治疗；还有利于在治疗过程中对换能器于头部的充水密封，进而提升超声能量传导的效率，并且在整个治疗过程中换能器工作产生动能并发热时，热量能通过充水密封的内部水流动带走，从而保证治疗的持续性，提升对于头部治疗的效果。在其中一个实施例中，所述切割基板形成多个单元板的步骤之前，还包括形成所述基板，包括：在压电板体的上表面形成阵列排布的多个柱体；在相邻的所述柱体之间填灌并固化粘结体；切削所述压电板体的下部，使得所述柱体的下端露出于所述压电板体的下表面。在其中一个实施例中，切削所述压电板体的下部时，采用水磨砂轮作为切削设备。在其中一个实施例中，所述在压电板体的上表面形成阵列排布的多个柱体，包括：驱动切割设备沿纵横两个方向依次间隔切割所述压电板体的上表面，从而在所述压电板体的上表面形成多个柱体。在其中一个实施例中，所述切割基板形成多个单元板，包括利用水刀切割所述基板形成多个所述单元板。在其中一个实施例中，所述在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割所述单元板的其中一侧表面上的所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件的步骤，包括：在各个所述单元板的两侧表面镀上导电层，分割所述单元板的其中一侧表面上的所述导电层形成多个阵元，从而形成所述平面换能部件。在其中一个实施例中，所述分割所述单元板的其中一侧表面上的所述导电层形成多个阵元的步骤，包括：操作圆规的不动脚固定，操作所述圆规的动脚上的切割针沿预设分割线划线分割所述导电层；或者，操作激光切割碳化所述分割线从而分割所述导电层；或者，在所述导电层形成前遮挡所述预设分割线，从而在所述单元板的其中一侧表面形成多个阵元。在其中一个实施例中，所述折弯所述平面换能部件以形成曲面换能部件的步骤，包括：将所述平面换能部件置入折弯摸具的下模的型腔；加热所述平面换能部件以提升塑性；操作所述折弯摸具的上模移动至所述上模的合模面与所述型腔的表面相契合，从而挤压所述平面换能部件使其形成曲面换能部件；冷却所述曲面换能部件，操作所述上模反向移动至与所述下模分离，取出所述曲面换能部件。在其中一个实施例中，所述下模中设有电加热板，通过启动所述电加热板加热所述下模及所述下模中的所述平面换能部件。在其中一个实施例中，拼接所述曲面换能部件从而形成超声换能器的步骤，包括：在折弯摸具的下模的型腔中涂抹粘结剂，加热所述下模以软化所述粘结剂；基于换能器模型的分割形式，对应各所述曲面单元在换能器模型上的分布位置，在所述下模的型腔中拼接各曲面换能部件以形成超声换能器；操作所述折弯摸具的上模移动至所述上模的合模面与所述型腔的表面相契合，从而挤压各曲面换能部件；冷却所述下模，操作所述上模反向移动至与所述下模分离，取出成型的所述超声换能器。在其中一个实施例中，所述超声换能器的制作工艺还包括：划分所述超声换能器表面的阵元并形成阵元分布图；基于所述阵元分布图计算得出阵元聚焦情况；基于所述阵元聚焦情况仿真模拟得到仿真数据。在其中一个实施例中，所述基于所述阵元分布图计算得出阵元聚焦情况的步骤之后，还包括：输出阵元分布图数据及阵元聚焦数据。一种超声换能器，所述超声换能器根据以上所述的超声换能器的制作工艺制作而成。本专利技术在平面上分割阵元的制作过程相较于在曲面上制作阵元来说更容易控制；阵元形成后弯折并拼接平面换能部件即可制作成型具有小尺寸阵元的超声换能器，制作形成的超声换能器上的阵元分布精度很高。由于超声换能器上的阵元分布精度很高，因而有利于整个超声阵元模块的定位靶点对整个脑部任何位置的覆盖和治疗；还有利于治疗过程中对圆弧形换能器包容整个脑部后的充水密封，进而提升超声能量传导的效率。充水密封提升后能够利用水流动将治疗过程中换能器产生的热能及时带走，从而保证治疗能够持续正常进行，提升对于头部的治疗效果。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的超声换能器的制作工艺中换能器模型分割成多个曲面单元的示意图；图2为本专利技术一实施例提供的超声换能器的制作工艺中切割基板形成多个单元板的步骤的示意图；图3为图2中A处的放大示意图；图4为图2切割形成的单元板示意图；图5为在单元板的两侧表面形成电极的示意图；图6为分割单元板的其中一侧表面上的电极，形成表面分布多个阵元的平面换能部件的示意图；图7为拼接各个曲面换能部件从而形成超声换能器的示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器的制作工艺，其特征在于，包括：/n分割换能器模型成多个曲面单元，铺展所述曲面单元于同一平面；/n切割基板形成多个单元板，使得各所述单元板分别与铺展后的各个所述曲面单元形状尺寸一致；/n在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割其中一个所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件；/n折弯所述平面换能部件以形成曲面换能部件；/n拼接各个所述曲面换能部件从而形成超声换能器。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器的制作工艺，其特征在于，包括：
分割换能器模型成多个曲面单元，铺展所述曲面单元于同一平面；
切割基板形成多个单元板，使得各所述单元板分别与铺展后的各个所述曲面单元形状尺寸一致；
在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割其中一个所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件；
折弯所述平面换能部件以形成曲面换能部件；
拼接各个所述曲面换能部件从而形成超声换能器。


2.根据权利要求1所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述切割基板形成多个单元板的步骤之前，还包括形成所述基板，包括：
在压电板体的上表面形成阵列排布的多个柱体；
在相邻的所述柱体之间填灌并固化粘结体；
切削所述压电板体的下部，使得所述柱体的下端露出于所述压电板体的下表面。


3.根据权利要求2所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，切削所述压电板体的下部时，采用水磨砂轮作为切削设备。


4.根据权利要求2所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述在压电板体的上表面形成阵列排布的多个柱体，包括：驱动切割设备沿纵横两个方向依次间隔切割所述压电板体的上表面，从而在所述压电板体的上表面形成多个柱体。


5.根据权利要求1所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述切割基板形成多个单元板，包括利用水刀切割所述基板形成多个所述单元板。


6.根据权利要求1所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述在各个所述单元板的两侧表面分别形成电极，分割所述单元板的其中一侧表面上的所述电极，使得所述单元板形成表面分布多个阵元的平面换能部件的步骤，包括：
在各个所述单元板的两侧表面镀上导电层，分割所述单元板的其中一侧表面上的所述导电层形成多个阵元，从而形成所述平面换能部件。


7.根据权利要求6所述的超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述分割所述单元板的其中一侧表面上的所述导电层形成多个阵元的步骤，包括：
操作圆规的不动脚固定，操作所述圆规的动脚上的切割针沿预设分割线划线分割所述导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅宝柱，唐铁钢，孟德，隆晓菁，
申请(专利权)人：中科绿谷深圳医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44