一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113731780A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111026511.7(22)申请日2021.09.02(71)申请人南京广慈医疗科技有限公司地址211300江苏省南京市高淳区漆桥街道双高路278号(72)发明人孔祥清郭瑞彪靳遥张恩光车飞飞蔡菁(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218代理人许轲夏平(51)Int.Cl.B06B1/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺(57)摘要本发明公开了一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，首先使用1‑3型压电复合材料来切割划分环形阵列，切割划分电极只切穿电极，不需要切穿压电陶瓷就可以很有效的降低阵元间的串声干扰，1‑3复合材料单纯的振动模态使得换能器的转换效率大大提高；然后进一步的在环形阵列辐射面前端添加匹配层，提高换能器的发射灵敏度；在环形阵列的后端添加背衬进一步抑制串声干扰对聚焦声场的影响。本发明是中心开孔式的二维环形相控阵超声换能器，预留有B超安装位置，可以实现B超诊断、规划、剂量和安全监测等；而且本发明可以实现焦点的轴向动态偏转，提高了聚焦超声的治疗精度和治疗效率。CN113731780ACN113731780A权利要求书1/1页1.一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于包括如下步骤：步骤一、使用1‑3型压电复合材料来切割划分环形阵列，切割划分时只切穿电极，不切穿压电陶瓷；步骤二、在环形阵列辐射面的前端添加匹配层，提高换能器的发射灵敏度和带宽；在环形阵列的后端添加背衬进一步抑制串声干扰对聚焦声场的影响。2.根据权利要求1所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，采用1‑3型压电复合材料制作压电晶片，然后在压电晶片的正反面覆电极层，接着在覆电极后的辐射前端面的电极面上添加匹配层，在覆电极后的后端面的电极面上切割划分电极。3.根据权利要求2所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，所述二维环形相控阵超声换能器按照形状分为：平面分布式和球面分布式，其中平面、球面分布式下包括阵元间等间距分布、阵元间等面积分布、阵元间随机间距分布。4.根据权利要求2或3所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，使用球面成型夹具，将平面的环形阵列压制成球冠状，并且匹配层面与夹具贴合。5.根据权利要求4所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，压制球冠时使用石蜡使环形阵列粘接在球面成型夹具上，最后将每个阵元单独焊接引线后封装背衬。6.根据权利要求4所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，球面成型夹具曲率半径为300mm。7.根据权利要求1所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，所述1‑3型压电复合材料采用切割填充法或种压电陶瓷柱法进行压电晶片制备；其中切割填充法制备的压电晶片为中心开孔70mm、外径为160mm，在压电晶片上切割压电柱的宽度为0.4mm、切槽的宽度为0.2mm；采用种陶瓷柱法制备的压电晶片为中心开孔70mm、外径为160mm，并且种在聚合物基地上的压电陶瓷柱直径为1mm。8.根据权利要求2所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，所述超声换能器的中心预留有通孔用于放置诊断、检测用的B超探头。9.根据权利要求1所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，所述匹配层的厚度为0.25λ的奇数倍，其中λ为超声在匹配层材料中传播的波长。10.根据权利要求1所述的一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，其特征在于，根据材料在换能器频率下的衰减系数计算背衬的厚度，使后端的声能量衰减至‑20dB以上。2CN113731780A说明书1/4页一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺技术领域[0001]本发明涉及一种二维环形相控阵超声换能器制备工艺，属于医疗器械技术领域。背景技术[0002]高强度聚焦超声(HIFU)技术起源于40年代，随着当下高精度成像和定位技术的发展，该项技术相比于传统外科手术在许多方面展现出其优越性，具有极大的临床应用价值。高强度聚焦超声因其对机体具有热效应、空化效应和生物效应，将焦点定位到体内靶组织上，超声能量会快速、精准的集中到焦域上，使靶区病变组织瞬间变性达到治疗目的。治疗过程中皮肤灼伤率极小，基本不伤害正常组织，也不会产生任何并发症，同时由于超声波是一种机械波，对机体没有类似X射线、γ射线所致的电离辐射损伤，是真正意义上的无创治疗。[0003]高强度聚焦超声治疗设备已经作为一种成熟、安全、可靠、有效的无创治疗仪器，然而现有的超声治疗设备使用的换能器类型一般为球冠自聚焦单通道超声