超声换能器组件制造技术

超声换能器组件可连接至超声系统并且包括由帽支承的一个或更多个超声换能器元件。当超声换能器组件安装在对象的头部上时，超声换能器元件可操作以将超声能量朝向对象的脑组织引导以及/或者接收回波超声能量。一些实施方式包括可填充护套，该可填充护套耦合至帽的内表面并且与一个或更多个换能器元件声学接触。触。触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声换能器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年1月27日提交的美国申请第62/966348号的优先权。就美国而言，本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2020年1月27日提交的题为“CONFORMABILITY FOR ULTRASOUND TRANSDUCERS”的美国申请第62/966348号的权益，出于所有目的将该美国申请通过引用并入本文。


[0003]本专利技术一般涉及超声换能器，并且特别地涉及可连接至超声系统以将超声能量递送至对象的脑组织以及/或者接收来自对象的脑组织的回波超声能量的超声换能器组件。

技术介绍

[0004]超声通常用于医学中以检测异常肿块(例如肿瘤)和/或器官和组织的外观变化。在超声检查中，超声换能器发出高频声波并且检测由器官、组织等反射的回波。可以将超声递送至脑组织用于治疗目的和诊断目的。
[0005]为了在超声换能器元件与患者的组织之间建立良好的声学耦合，必须在超声换能器元件与组织之间设置良好的声学耦合介质，以为超声传播提供有效路径。因此，执业医师通常通过手动地将超声探头压在对象的皮肤上来执行超声检查。
[0006]脑部包含在具有弯曲表面的硬骨颅骨中。颅骨或头部的轮廓通常是不规则和非线性的。颅骨的形状和尺寸也可能在对象间变化。
[0007]在一些情况下，期望使用多个超声换能器元件以将超声递送至对象的脑部。例如，可能期望使用多个换能器来增加信噪比以及/或者提供对目标区域的有效覆盖。在这种情况下，可以提供多个超声换能器元件作为超声换能器组件的一部分。
[0008]由于颅骨的存在，设计用于将超声能量递送至脑部的超声换能器组件是具有挑战性的。颅骨的物理特性和声学特性对将超声能量耦入脑部和耦出脑部提出了挑战。一些超声换能器组件(例如，用于诊断成像的超声换能器组件)未被设计成符合颅骨或头部的复杂轮廓，从而留下气隙，这可能导致换能器元件与脑组织之间的较差声学耦合。其他超声换能器组件与不同患者不兼容或需要较长的设置时间。
[0009]仍然需要可以适应各种患者头部的各种尺寸和形状的超声换能器组件。还仍然需要提供超声换能器与对象的脑部之间的良好声学耦合的超声换能器组件。
[0010]相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。通过阅读说明书和研究附图，相关技术的其他限制对于本领域技术人员将变得明显。

技术实现思路

[0011]结合系统、工具和方法来描述和示出以下实施方式及其方面，所述系统、工具和方法意在是示例性和说明性的，而不限制范围。在各种实施方式中，上述问题中的一个或更多个得以减少或消除，而其他实施方式针对其他改进。
[0012]本专利技术具有许多方面。这些包括但不限于：
[0013]·
用于向脑部递送超声能量的超声换能器组件；
[0014]·
包括用于声学耦合到对象的头部的可填充护套的超声换能器组件；
[0015]·
用于超声换能器组件的可填充护套；
[0016]·
包括可定位换能器的超声换能器组件；以及
[0017]·
相关方法。
[0018]本专利技术的一个方面涉及可连接至超声系统的超声换能器组件。该组件包括：具有外表面和内表面的机械子结构。内表面被成形为在其中限定腔。机械子结构支承一个或更多个超声换能器元件。超声换能器元件中的每一个可操作以将超声能量朝向腔引导以及/或者接收回波超声能量。该组件还包括耦合到机械子结构的内表面并且与一个或更多个换能器元件声学接触的可填充护套。可填充护套衬在机械子结构的内表面上。该可填充护套包括：可变形容器，其用于将一定体积的声学传输流体保持在该容器的可变形室中；与可变形室流体连通的端口；以及阀，其用于控制流体流动通过该端口，从而控制可变形室中的声学传输流体的体积。
[0019]在一些实施方式中，可填充护套声学地耦合到机械子结构。在一些实施方式中，声学耦合凝胶的层位于可填充护套与机械子结构之间。
[0020]可变形容器可以由选自由以下组成的组的材料制成：聚氨酯、胶乳和硅酮。声学传输流体可以选自由以下组成的组：脱气水、矿物油和凝胶。
[0021]在一些实施方式中，超声换能器组件包括与可变形室流体连通的第二端口和用于控制流体流动通过第二端口的第二阀。第一端口可以被放置成通过第一阀与液压系统的输出流体连通，以在可变形室中接收声学传输流体。第二端口可以被放置成通过第二阀与液压系统的输入流体连通，以使声学传输流体从可变形室返回到液压系统。液压系统可以包括电子器件，该电子器件被配置成通过第一端口将声学传输流体连续地泵送到可变形室中并且通过第二端口将声学传输流体从可变形室中连续地抽出。在一些实施方式中，第一阀和第二阀包括相应的电子传感器，该电子传感器被配置成检测流体流动通过相应阀的速率。
[0022]在一些实施方式中，超声换能器组件包括气泡检测器，用于检测声学传输流体中的气泡。气泡检测器可以包括超声换能器元件(即，被配置成递送超声能量的脉冲的超声换能器元件)中的至少一个。液压系统可以被配置成响应于在声学传输流体中检测到气泡而将声学传输流体通过第一端口泵送到可变形室中并且将声学传输流体通过第二端口从可变形室中抽出。液压系统可以被配置成以比从可变形室中抽出声学传输流体的速率更快的速率将声学传输流体泵送到可变形室中。
[0023]在一些实施方式中，可填充护套包括围绕可变形容器的周边延伸的O形环。可填充护套可以通过将可填充护套的边缘部分和O形环插入通道中而机械地耦合到机械子结构。
[0024]在一些实施方式中，O形环包括导电材料的段或条，当O形环插入通道中时，导电材料的段或条与通道的相应导电部分电接触。导电材料的段可以部分地围绕可变形容器的周边延伸。可以施加O形环的导电部分以将信号传送到可填充护套上的传感器以及/或者从可填充护套上的传感器传送信号。
[0025]在一些实施方式中，O形环还包括与导电材料的段电接触的导电垫。例如，导电垫
可以在围绕O形环的一部分的极向方向上延伸。电导体可以例如通过印刷被设置在可变形容器的外表面上。当O形环将可填充护套机械地耦合到子结构时，O形环的导电垫可以接触可填充护套的相应的电导体。在一些实施方式中，O形环包括第一导电垫和第二导电垫，第一导电垫和第二导电垫与导电材料的相应的第一段和第二段以及支承在可变形容器的表面上的相应的第一电导体和第二电导体电接触。电导体可以位于可变形容器的内部外表面上。电导体可以电连接至传感器(例如温度传感器)。
[0026]在一些实施方式中，超声换能器组件还包括位于可变形室中的一个或更多个挡板。挡板可以由具有与声学传输流体的声学阻抗基本相同的声学阻抗的材料制成。挡板可以具有小于声学传输流体中声音的波长的厚度。例如，挡板的厚度在0.5mm至1.5mm的范围内。挡板可以包括位于挡板与可变形容器的外表面之间的穿孔。
[0027]在一些实施方式中，可填充护套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声换能器组件，其能够连接至超声系统，所述组件包括：机械子结构，所述机械子结构具有外表面和内表面，所述内表面具有在其中限定腔的形状；由所述机械子结构支承的一个或更多个超声换能器元件；以及可填充护套，所述可填充护套耦合到所述机械子结构的内表面上并且与所述一个或更多个换能器元件声学接触，所述可填充护套衬在所述机械子结构的内表面上并且包括：可变形容器，用于将一定体积的声学传输流体保持在所述容器的可变形室中；与所述可变形室流体连通的端口；以及阀，用于控制流体流通过所述端口，从而控制所述可变形室中的所述声学传输流体的体积。2.根据权利要求1或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述可填充护套声学耦合到所述机械子结构。3.根据权利要求2或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，还包括位于所述可填充护套与所述机械子结构之间的声学耦合凝胶的第一层。4.根据权利要求1至3中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述可变形容器由选自由以下组成的组的材料制成：聚氨酯、乳胶和硅树脂。5.根据权利要求1至4中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述声学传输流体选自由以下组成的组：脱气水、矿物油和凝胶。6.根据权利要求1至5中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，还包括与所述可变形室流体连通的第二端口以及用于控制流体流动通过所述第二端口的第二阀。7.根据权利要求6或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述第一端口通过所述第一阀与液压系统的输出流体连通，以在所述可变形室中接收所述声学传输流体，并且其中，所述第二端口通过所述第二阀与所述液压系统的输入流体连通，以使所述声学传输流体从所述可变形室返回到所述液压系统。8.根据权利要求7或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述液压系统包括电子器件，所述电子器件被配置成通过所述第一端口将所述声学传输流体连续地泵送到所述可变形室中，并且所述电子器件被配置成通过所述第二端口将所述声学传输流体连续地从所述可变形室中抽出。9.根据权利要求7或权利要求8或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述第一阀和所述第二阀包括相应的电子传感器，所述电子传感器被配置成检测流体流动通过相应的阀的速率。10.根据权利要求7至9中的任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，还包括气泡检测器，用于检测所述声学传输流体中的气泡。11.根据权利要求10中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述气泡检测器包括所述一个或更多个超声换能器元件中的至少一个超声换能器元件，所述至少一个超声换能器元件被配置成递送超声能量的脉冲。12.根据权利要求10或权利要求11或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声
换能器组件，其中，所述液压系统被配置成：响应于在所述声学传输流体中检测到气泡，将所述声学传输流体通过所述第一端口泵送到所述可变形室中，并且将所述声学传输流体通过所述第二端口从所述可变形室中抽出。13.根据权利要求12或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述液压系统被配置成以比从所述可变形室抽出所述声学传输流体的速率更快的速率将所述声学传输流体泵送到所述可变形室中。14.根据权利要求1至13中的任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述可填充护套还包括围绕所述可变形容器的周边延伸的O形环，并且其中，通过将所述可填充护套的包括所述O形环的边缘部分插入到所述机械子结构的通道中来将所述可填充护套机械地耦合到所述机械子结构。15.根据权利要求14或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述O形环包括导电材料的段，当所述O形环插入所述通道中时，所述段与所述通道的相应导电部分电接触。16.根据权利要求15或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述导电材料的所述段部分地围绕所述O形环延伸。17.根据权利要求15或权利要求16或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述O形环还包括：导电垫，所述导电垫与所述导电材料的段以及所述可变形容器的外表面上的电导体电接触。18.根据权利要求17或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述导电垫围绕所述O形环的一部分在极向方向上延伸。19.根据权利要求17或权利要求18或本权利要求书中的任何其他权利要求的超声换能器组件，其中，所述O形环包括：第一导电垫，所述第一导电垫与所述导电材料的段中的第一个段以及印刷在所述可变形容器的外表面上的第一电导体电接触；以及第二导电垫，所述第二导电垫与所述第一导电垫电绝缘并且与所述导电材料的段中的第二个段以及印刷在所述可变形容器的外表面上的第二电导体电接触。20.根据权利要求17至19中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述电导体位于所述可变形容器的内部外表面上。21.根据权利要求17至20中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述电导体电连接至传感器。22.根据权利要求21或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述传感器包括温度传感器，所述温度传感器被配置成测量所述可变形室中的声学传输流体的温度。23.根据权利要求21或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述传感器包括温度传感器，所述温度传感器被配置成测量佩戴所述超声换能器组件的对象的皮肤的温度。24.根据权利要求1至23中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，还包括位于所述可变形室中的一个或更多个挡板。
25.根据权利要求24或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述挡板由具有与所述声学传输流体的声学阻抗基本相同的声学阻抗的材料制成。26.根据权利要求24或权利要求25或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述挡板具有小于声音在所述声学传输流体中的波长的厚度。27.根据权利要求26或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述挡板的厚度在0.5mm至1.5mm的范围内。28.根据权利要求24至27中任一项或本权利要求书中的任何其他权利要求所述的超声换能器组件，其中，所述挡板包括位于所述挡板与所述可变形容器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴斯卡尔，
申请(专利权)人：戈尔丹斯医疗公司，
类型：发明
国别省市：