本實用新型涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域,特別是用于探測人體橈骨、指骨、脛骨等處骨密度的一種超聲探頭，具體地說是一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭及其澆注模具。

背景技術(shù)：

采用超聲技術(shù)進行人體骨密度和骨質(zhì)健康狀況的檢測和測量已經(jīng)在逐漸被人們接受。相比于傳統(tǒng)的雙X射線吸收法、定量CT等檢測方法，超聲技術(shù)具有價格低廉、使用方便和無輻射等諸多優(yōu)點。依據(jù)測量方法不同，目前常用的有單探頭超聲回波法、一發(fā)一收、多發(fā)多收、以及陣列探頭測試方法等。其中利用側(cè)波原理的多通道發(fā)射/接收骨密度超聲探頭，由于可以測量橈骨、指骨、脛骨等處的骨密度，相應(yīng)的骨密度測量儀器攜帶方便、測量簡單、成本低、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點，已經(jīng)在各個醫(yī)院普及起來。

側(cè)波超聲骨密度探頭具有多個聲源發(fā)射和接收晶片，要求各晶片之間間距準(zhǔn)確，單個晶片傾斜角度準(zhǔn)確一致。如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)波超聲骨密度探頭的制作工藝，其工藝多采用先加工斜劈匹配層，再進行晶片粘接和背襯澆注的工藝流程。這種工藝由于斜劈匹配層的材料必須采用與人體聲阻抗較為接近的有機高分子材料，因此在加工過程中和加工成型后，斜劈匹配層極易在環(huán)境溫度、后續(xù)工藝操作和產(chǎn)品使用等因素下改變原來設(shè)計的幾何參數(shù)，導(dǎo)致晶片間距和傾斜角度變化，影響產(chǎn)品性能和產(chǎn)品合格率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，而提供具有生產(chǎn)工藝先進、產(chǎn)品合格率高、高靈敏、高可靠性的一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭及其澆注模具。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭，包括探頭外殼以及封裝在該探頭外殼中構(gòu)成聲頭部分的斜劈匹配層、壓電晶片、背襯層和隔聲層，探頭外殼的尾端引出有與聲頭部分的壓電晶片電連接的電極引線；聲頭部分通過澆注模具澆注成型，壓電晶片傾斜地澆注封裝在斜劈匹配層和背襯層之間，該壓電晶片包括以斜劈匹配層的縱軸線為對稱軸設(shè)置的發(fā)射壓電晶片和接收壓電晶片，隔聲層縱向澆注封裝于斜劈匹配層和背襯層中并隔擋在發(fā)射壓電晶片和接收壓電晶片之間，隔聲層的四周面設(shè)置有屏蔽層，斜劈匹配層和背襯層之間封裝有兩個發(fā)射壓電晶片和兩個接收壓電晶片構(gòu)成雙收雙發(fā)的多通道超聲探頭結(jié)構(gòu)，電極引線包括正電極引線和負(fù)電極引線，每一發(fā)射壓電晶片的上表面和每一接收壓電晶片的上表面均連接有一根正電極引線，每一發(fā)射壓電晶片的下表面和每一接收壓電晶片的下表面均連接有一根與其相應(yīng)正電極引線構(gòu)成電回路的負(fù)電極引線。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的措施還包括：

每一發(fā)射壓電晶片的發(fā)射中心軸線與其相應(yīng)的接收壓電晶片的接收中心軸線間的傾斜夾角均為20度到110度。

本實用新型還提供了一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭的澆注模具，該澆注模具由一個長方形的支撐底板、兩個側(cè)邊擋塊以及斜劈匹配層模塊和蓋板組成；兩側(cè)邊擋塊相對應(yīng)固定在支撐底板上板面的左右兩端，斜劈匹配層模塊能拆卸地配裝在支撐底板上板面的前端，并且斜劈匹配層模塊的內(nèi)側(cè)面左右兩端的部分與側(cè)邊擋塊的擋塊前端面緊貼相配合，斜劈匹配層模塊的內(nèi)側(cè)面位于兩個側(cè)邊擋塊之間的部分為斜劈型面，該斜劈型面的中心加工有屏蔽層定位模腔，斜劈型面上位于屏蔽層定位模腔的左側(cè)加工有精確定位兩發(fā)射壓電晶片間距離和發(fā)射傾角的發(fā)射斜劈面，斜劈型面上位于屏蔽層定位模腔的右側(cè)加工有精確定位兩接收壓電晶片間距離和接收傾角的接收斜劈面；斜劈匹配層模塊的高度與兩個側(cè)邊擋塊的高度相等，蓋板能拆卸的蓋配在兩個側(cè)邊擋塊的上端面和斜劈匹配層模塊的上端面形成的上裝配面上，支撐底板、兩個側(cè)邊擋塊以及斜劈匹配層模塊和蓋板圍成的空腔構(gòu)成了澆注具有一定厚度背襯層的背襯型腔；斜劈匹配層模塊所占的空間為斜劈匹配層型腔。

上述的側(cè)邊擋塊的上端面貫通加工有兩個通過擋塊螺栓與支撐底板固定連接的定位孔，兩定位孔在側(cè)邊擋塊的上端面呈對角線分布。

上述的側(cè)邊擋塊的上端面加工有用于裝配蓋板的連接孔，相應(yīng)地蓋板上加工有與側(cè)邊擋塊的連接孔相配合的蓋板螺栓孔。

上述的側(cè)邊擋塊的擋塊前端面加工有前端面定位孔，斜劈匹配層模塊上加工有通過斜劈螺栓與該前端面定位孔固定相接的模塊螺栓孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型超聲骨密度探頭的聲頭部分通過澆注模具采用澆注工藝制作完成，壓電晶片傾斜地澆注封裝在斜劈匹配層和背襯層之間，壓電晶片包括發(fā)射壓電晶片和接收壓電晶片，隔聲層澆注封裝于斜劈匹配層和背襯層中并隔擋在發(fā)射壓電晶片和接收壓電晶片之間，隔聲層的四周面設(shè)置有屏蔽層，每一發(fā)射壓電晶片的上表面和每一接收壓電晶片的上表面均連接有一根正電極引線，每一發(fā)射壓電晶片的下表面和每一接收壓電晶片的下表面均連接有一根與其相應(yīng)正電極引線構(gòu)成電回路的負(fù)電極引線。本實用新型的澆注模具由支撐底板、側(cè)邊擋塊以及斜劈匹配層模塊和蓋板組成；本實用新型通過高精度的澆注模具保證了各壓電晶片之間的距離和傾角，并且壓電晶片和斜劈匹配層以及背襯之間不存在粘接膠層，而是通過澆注的方式實現(xiàn)粘接。本實用新型制作工藝簡單、能有效提高產(chǎn)品的合格率、可靠性和使用壽命。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中超聲骨密度探頭的工藝流程示意圖；

圖2是本實用新型超聲骨密度探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型聲頭部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型澆注模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中斜劈匹配層模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細(xì)描述。

本實用新型圖2的附圖標(biāo)記為：縱軸線L、傾斜夾角Ψ、探頭外殼1、斜劈匹配層2、壓電晶片3、發(fā)射壓電晶片31、接收壓電晶片32、背襯層4、隔聲層5、屏蔽層6、電極引線7、正電極引線71、負(fù)電極引線72。

本實用新型圖3的附圖標(biāo)記為：定位孔D1、連接孔D2、蓋板螺栓孔D3、模塊螺栓孔D4、屏蔽層定位模腔K、發(fā)射斜劈面P1、接收斜劈面P2、背襯型腔Q、支撐底板M1、側(cè)邊擋塊M2、斜劈匹配層模塊M3、蓋板M4。

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實用新型一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭，包括探頭外殼1以及封裝在該探頭外殼中構(gòu)成聲頭部分的斜劈匹配層2、壓電晶片3、背襯層4和隔聲層5，探頭外殼1的尾端引出有與聲頭部分的壓電晶片電連接的電極引線7；多根電極引線7組成屏蔽總線從探頭外殼1的尾端引出，探頭外殼1內(nèi)的聲頭部分通過澆注模具澆注成型，通過高精度的澆注模具保證壓電晶片之間的距離和傾角，壓電晶片傾斜地澆注封裝在斜劈匹配層2和背襯層4之間，該壓電晶片3包括以斜劈匹配層2的縱軸線L為對稱軸設(shè)置的發(fā)射壓電晶片31和接收壓電晶片32，隔聲層5縱向澆注封裝于斜劈匹配層2和背襯層4中并隔擋在發(fā)射壓電晶片31和接收壓電晶片32之間，為防止干擾并提高探頭的靈敏度和穩(wěn)定性，隔聲層5的四周面設(shè)置有屏蔽層6。本實用新型為多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭，因此本實用新型的斜劈匹配層2和背襯層4之間封裝有兩個發(fā)射壓電晶片31和兩個接收壓電晶片32，從而構(gòu)成雙收雙發(fā)式的多通道超聲探頭結(jié)構(gòu)，電極引線7包括用于形成電回路的正電極引線71和負(fù)電極引線72。從圖3中可以看到，本實用新型的每一發(fā)射壓電晶片31的上表面和每一接收壓電晶片32的上表面均連接有一根正電極引線71，每一發(fā)射壓電晶片31的下表面和每一接收壓電晶片32的下表面均連接有一根與其相應(yīng)正電極引線71構(gòu)成電回路的負(fù)電極引線72。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中超聲骨密度探頭的生產(chǎn)工藝，其是先加工出斜劈匹配層，然后將壓電晶片通過膠粘的方式固定在斜劈匹配層上，最后再進行背襯層澆注的工藝流程。這種工藝使斜劈匹配層極易在環(huán)境溫度、后續(xù)工藝操作和產(chǎn)品使用等因素下改變原來設(shè)計的幾何參數(shù)，導(dǎo)致壓電晶片之間的間距和傾斜角度發(fā)生變化，從而影響了產(chǎn)品的性能和產(chǎn)品合格率。

本實用新型的最大特點是利用高精度的澆注模具，將超聲骨密度探頭的聲頭部分通過澆注成型，不僅能夠保證各發(fā)射壓電晶片之間距離和傾角以及各接收壓電晶片之間的距離和傾角，而且壓電晶片和斜劈匹配層以及背襯層之間不需要膠粘，因此不存在粘接膠層，壓電晶片通過澆注的方式實現(xiàn)粘接。本實用新型制作工藝簡單、能有效提高產(chǎn)品的合格率、可靠性和使用壽命。

實施例中，如圖2所示，本實用新型的每一發(fā)射壓電晶片31的發(fā)射中心軸線與其相應(yīng)的接收壓電晶片32的接收中心軸線間的傾斜夾角Ψ均為20度到110度。本實用新型的發(fā)射中心軸線是由發(fā)射壓電晶片31的傾角也就是發(fā)射壓電晶片31的傾斜角度決定的，同理接收中心軸線則是由接收壓電晶片32的傾角也就是接收壓電晶片32的傾斜角度決定的。

圖4為本實用新型公開的一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭的澆注模具，從圖4中可以看到，該澆注模具由一個長方形的支撐底板M1、兩個側(cè)邊擋塊M2以及斜劈匹配層模塊M3和蓋板M4相配組裝構(gòu)成；兩側(cè)邊擋塊M2相對應(yīng)固定在支撐底板M1上板面的左右兩端，即一個側(cè)邊擋塊M2固定在支撐底板M1上板面上的左端，另一個側(cè)邊擋塊M2固定在支撐底板M1上板面上的右端，斜劈匹配層模塊M3能拆卸地配裝在支撐底板M1上板面上的前端，并且斜劈匹配層模塊M3的內(nèi)側(cè)面左右兩端的部分與側(cè)邊擋塊M2的擋塊前端面緊貼相配合，如圖5所示，斜劈匹配層模塊M3的內(nèi)側(cè)面位于兩個側(cè)邊擋塊之間的部分為斜劈型面，該斜劈型面的中心加工有屏蔽層定位模腔K，斜劈型面上位于屏蔽層定位模腔K的左側(cè)加工有精確定位兩發(fā)射壓電晶片31間距離和發(fā)射傾角的發(fā)射斜劈面P1，也就是說兩發(fā)射壓電晶片31之間的距離，以及發(fā)射壓電晶片31的傾斜角度都是由發(fā)射斜劈面P1決定的，斜劈型面上位于屏蔽層定位模腔K的右側(cè)加工有精確定位兩接收壓電晶片32間距離和接收傾角的接收斜劈面P2；同理，也就是說兩接收壓電晶片32之間的距離，以及接收壓電晶片32的傾斜角度都是由接收斜劈面P2決定的，斜劈匹配層模塊M3的高度與兩個側(cè)邊擋塊M2的高度相等，蓋板M4能拆卸的蓋配在兩個側(cè)邊擋塊M2的上端面和斜劈匹配層模塊M3的上端面形成的上裝配面上，支撐底板M1、兩個側(cè)邊擋塊M2以及斜劈匹配層模塊M3和蓋板M4圍成的空腔構(gòu)成了澆注具有一定厚度背襯層4的背襯型腔Q；斜劈匹配層模塊M3所占的空間為斜劈匹配層型腔。

側(cè)邊擋塊M2的上端面貫通加工有兩個通過擋塊螺栓與支撐底板M1固定連接的定位孔D1，兩定位孔D1在側(cè)邊擋塊M2的上端面呈對角線分布。

側(cè)邊擋塊M2的上端面加工有用于裝配蓋板M4的連接孔D2，相應(yīng)地蓋板M4上加工有與側(cè)邊擋塊M2的連接孔D2相配合的蓋板螺栓孔D3。

側(cè)邊擋塊M2的擋塊前端面加工有前端面定位孔，斜劈匹配層模塊M3上加工有通過斜劈螺栓與該前端面定位孔固定相接的模塊螺栓孔D4。

本實用新型還提供了一種多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭的澆注模具的澆注方法，該澆注方法包括以下步驟：

1)、將兩個側(cè)邊擋塊M2采用擋塊螺栓固定在支撐底板M1上板面的相應(yīng)端，然后將斜劈匹配層模塊M3放在支撐底板M1上板面的前端并采用斜劈螺栓與側(cè)邊擋塊M2相固定；

2)、將兩個發(fā)射壓電晶片31對應(yīng)放在斜劈匹配層模塊M3加工的兩個發(fā)射斜劈面P1上，并將正電極引線71和負(fù)電極引線72對應(yīng)與發(fā)射壓電晶片31的上表面和下表面連接后引出，同時將兩個接收壓電晶片32對應(yīng)地放在斜劈匹配層模塊M3加工的兩個接收斜劈面P2上，并將正電極引線71和負(fù)電極引線72對應(yīng)與接收壓電晶片32的上表面和下表面連接后引出；

3)、將屏蔽層6定位安放在屏蔽層定位模腔K，并在屏蔽層6中安放隔聲層5；

4)、將蓋板M4采用蓋板螺栓與側(cè)邊擋塊M2固定連接，使支撐底板M1、兩個側(cè)邊擋塊M2以及斜劈匹配層模塊M3和蓋板M4圍成具有后部開口的背襯型腔Q；

5)、從后部開口處向背襯型腔Q中澆注背襯材料，在背襯材料固化形成具有一定厚度的背襯層4的同時；使兩發(fā)射壓電晶片31按兩發(fā)射斜劈面P1所確定的距離和發(fā)射傾角精確在固定在背襯層4上，兩接收壓電晶片32按兩接收斜劈面P2所確定的距離和接收傾角精確地固定在背襯層4上；

6)、待背襯層4固化完成后，依次將蓋板M4和斜劈匹配層模塊M3拆下，然后再將蓋板M4重新裝配上，并在斜劈匹配層模塊M3的原始位置澆注斜劈匹配層材料；

7)、待斜劈匹配層材料固化形成斜劈匹配層2后，即完成聲頭部分的制作；

8)、將蓋板M4再次拆下，取出完成的聲頭部分封裝于探頭外殼1內(nèi)即得多通道發(fā)射/接收超聲骨密度探頭。

以上內(nèi)容是對本實用新型所作的進一步詳細(xì)說明，對于本實用新型所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型基本思想的前提下，還可以做出其他若干簡單修飾和替換，都應(yīng)該視作屬于本實用新型的保護范圍。