【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过压电换能器产生增强的挠曲模式信号的方法以及使用该方法的超声成像探头。
技术介绍
超声换能器对于非介入式的以及体内的医疗诊断成像特别有用。传统超声换能器 典型地由压电陶瓷材料(例如锆钛酸铅(PZT)或者PZT聚合物复合物)制造，对换能器材料进行切片或激光切割以形成排列为ー维或ニ维阵列的多个单独元件。声透镜、匹配层、衬垫(backing)层以及电互连(例如柔性线缆、金属管脚/导线)典型地被附接到每个换能器元件以形成换能器组件或探头。然后用线束或线缆将探头连接到控制电路，其中线缆包含驱动每ー个单独元件并从其接收信号的単独的导线。超声换能器技术目前研究的重要目标是提高换能器性能以及与控制电路的集成度而同时降低换能器尺寸、功耗以及由于线缆连接造成的信号损失。这些因素对于三维超声成像所需的ニ维阵列尤其重要。换能器阵列的小型化对于基于导管的2D阵列换能器特别重要。重大的挑战在于传统2D换能器阵列的复杂性、制造成本和有限的性能。商用2D换能器探头典型地受限于元件间距为200 μ m至300 μ m且工作频率小于5MHz的阵列。这些元件的小尺寸将元件的电容大幅度...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声成像导管,包括 外壳，具有远端和近端，所述远端用于插入血管化机体中并且在所述血管化机体内操作，所述近端用于向用户提供对所述导管在所述血管化机体内的所述远端的操作的控制；以及 压电超声换能器，位于所述外壳内，接近所述外壳的所述远端，所述换能器包括 衬底； 多个侧壁，限定多个开口，所述多个开口穿过所述衬底； 多个间隔开的底电极，位于所述衬底上，其中每个间隔开的底电极横跨所述多个开口中的一个开口； 多个间隔开的压电元件，位于所述多个底电极中的每个底电极上； 共形导电膜，位于所述多个开口的所述侧壁中的每一个上，每个共形导电膜穿过所述衬底与所述底电极相接触，其中在每个所述开口中保持开放腔。2.权利要求I的超声成像导管，其中所述压电超声换能器是pMUT。3.权利要求I的超声成像导管，还包括用于向所述压电换能器施加DC偏压的装置。4.权利要求I的超声成像导管，还包括声窗，接近所述导管的外壳的所述远端，并且与所述压电超声换能器相邻。5.权利要求4的超声成像导管，还包括声匹配层，位于所述声窗与所述压电超声换能器之间，并且与所述压电超声换能器相接触。6.权利要求I的超声成像导管，其中所述导管的外壳的所述远端包括开口。7.权利要求6的超声成像导管，其中所述导管的外壳还包括内部通道，所述内部通道与在所述导管外壳的远端处的所述开口连通。8.权利要求7的超声成像导管，其中所述压电超声换能器的所述衬底包括孔，所述孔穿过所述衬底，并且所述孔能与所述内部通道以及在所述导管的外壳的远端处的所述开口连通。9.权利要求8的超声成像导管，还包括操作部件，所述操作部件能与所述内部通道、在所述导管的外壳的远端处的所述开口以及所述孔连通。10.权利要求9的超声成像导管，其中所述操作部件是引导导线。11.权利要求9的超声成像导管，其中所述操作部件是外科器械或成像光纤。12.权利要求I的超声成像导管，其中所述压电超声换能器被配置为前向成像或侧面成像。13.权利要求I的超声成像导管，还包括在所述多个开口的所述侧壁中的每一个上的共形绝缘膜，所述共形绝缘膜位于所述共形导电膜下方。14.权利要求I的超声成像导管，还包括在所述衬底上的第一电介质膜，所述第一电介质膜位于所述底电极下方。15.权利要求I的超声成像导管，还包括在所述压电元件之间的第二电介质膜。16.权利要求15的超声成像导管，其中所述第二电介质膜设置在所述压电元件的顶部边缘上。17.权利要求I的超声成像导管，还包括在所述衬底上的接地焊盘。18.权利要求17的超声成像导管，还包括顶电极，所述顶电极与所述压电元件以及所述接地焊盘相接触。19.权利要求18的超声成像导管，其中所述顶电极和所述共形导电膜包括金属膜。20.权利要求I的超声成像导管，其中所述压电元件形成一维或二维阵列。21.权利要求I的超声成像导管，其中所述衬底包括硅晶片。22.权利要求21的超声成像导管，其中所述硅晶片是绝缘体上硅晶片。23.权利要求22的超声成像导管，还包括掺杂的硅层，所述掺杂的硅层在所述压电元件的所述底电极与所述开口的所述共形导电膜之间形成电接触。24.权利要求I的超声成像导管，还包括垂直集成到半导体器件的所述压电超声换能器，所述压电超声换能器附接到所述半导体器件并且电连接到所述半导体器件。25.权利要求24的超声成像导管，其中所述半导体器件是互补金属氧化物半导体芯片。26.权利要求24的超声成像导管，其中所述半导体器件提供向所述压电换能器施加DC偏压的装置。27.权利要求24的超声成像导管，还包括在所述半导体器件的面向所述开放腔的表面上的聚合物膜。28.权利要求24的超声成像导管，还包括在所述超声换能器与所述半导体器件之间的粘合层。29.权利要求28的超声成像导管，还包括在所述粘合层中的金属触点，所述金属触点将所述超声换能器电连接到所述半导体器件。30.权利要求29的超声成像导管，其中所述金属触点是穿过所述超声换能器与所述半导体器件之间的所述粘合层刻蚀的通孔。31.权利要求I的超声成像导管，其中所述多个压电元件中的每个压电元件能独立工作，所有元件能同时工作，或者这些元件的子集能电连接形成阵列形式的更大的独立工作的元件子集。32.—种超声成像导管,包括 外壳，具有远端和近端，所述远端用于插入血管化机体中并且在所述血管化机体内操作，所述近端用于向用户提供对所述导管在所述血管化机体内的所述远端的操作的控制；以及 压电超声换能器，位于所述外壳内，接近所述远端，所述换能器包括 衬底； 多个侧壁，限定多个开口，所述多个开口部分地穿过所述衬底； 多个间隔开的压电元件，位于所述衬底上，其中每个间隔开的压电元件位于所述多个开口中的一个开口上方； 成对的间隔开的底电极，位于所述衬底上，其中每一对间隔开的底电极与所述间隔开的压电元件中的每一个相接触； 共形导电膜，位于所述多个开口的所述侧壁中的每一个上，每个共形导电膜穿过所述衬底与所述底电极相互电连接，其中每个所述开口中保持开放腔； 接地焊盘，位于所述衬底上； 第二电介质膜，位于所述压电元件之间；顶电极，与所述压电元件以及所述接地焊盘相接触；以及 半导体器件，附接到所述超声换能器，其中所述共形导电膜电连接到所述半导体器件。33.权利要求32的超声成像导管，其中所述压电超声换能器是pMUT。34.权利要求32的超声成像导管，还包括用于向所述压电换能器施加DC偏压的装置。35.权利要求34的超声成像导管，其中所述用于向所述压电换能器施加DC偏压的装置集成在所述半导体器件中。36.权利要求32的超声成像导管,还包括声窗,所述声窗接近所述导管的外壳的远端，并且与所述压电超声换能器相邻。37.权利要求36的超声成像导管，还包括声匹配层，所述声匹配层位于所述声窗与所述压电超声换能器之间，并且与所述压电超声换能器相接触。38.权利要求32的超声成像导管，其中所述导管的外壳的所述远端包括开口。39.权利要求38的超声成像导管，其中所述导管的外壳还包括内部通道，所述内部通道与在所述导管的外壳的远端处的所述开口连通。40.权利要求39的超声成像导管，其中所述压电超声换能器的所述衬底包括孔，所述孔穿过所述衬底，并且所述孔能与所述内部通道以及在所述导管外壳的远端处的所述开口连通。41.权利要求40的超声成像导管，还包括操作部件，所述操作部件能与所述内部通道、在所述导管外壳的远端处的所述开口以及所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·道施，O·冯拉姆，J·卡斯泰卢奇，
申请(专利权)人：研究三角协会，杜克大学，
类型：发明
国别省市：
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