頭戴式超聲換能器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種頭戴式超聲換能器，所述頭戴式超聲換能器包含：壓電陣元模塊、聲透鏡和固定模塊；所述固定模塊包含弧形支撐架，用于通過(guò)所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部；所述壓電陣元模塊和所述聲透鏡分別設(shè)置于所述弧形支撐架兩側(cè)，其中所述壓電陣元模塊設(shè)置于所述弧形支撐架與人體頭部相對(duì)側(cè)，所述聲透鏡設(shè)置于所述弧形支撐架的另一側(cè)；所述壓電陣元模塊包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元，所述壓電陣元用于發(fā)射超聲波探測(cè)人體頭部。以此，在較低成本的基礎(chǔ)上提高了超聲波測(cè)量的效率，降低測(cè)量誤差，提供用戶長(zhǎng)久安全且成本低廉，治療效果較好的治療設(shè)備。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
頭戴式超聲換能器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，尤指一種頭戴式超聲換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)煩超聲刺激技術(shù)(TranscranialUltrasound Stimulat1n，TUS)是一種利用低強(qiáng)度聚焦超聲波作用于腦組織，對(duì)神經(jīng)元產(chǎn)生生物機(jī)械效應(yīng)，影響神經(jīng)電活動(dòng)，從而引起一系列生理生化反應(yīng)的腦調(diào)控技術(shù)。與臨床使用的神經(jīng)物理調(diào)節(jié)技術(shù)，如深度腦刺激、經(jīng)顱磁刺激相比，經(jīng)顱超聲刺激分別具有無(wú)損傷與高空間分辨率、高穿透深度的優(yōu)勢(shì)，是一種很有應(yīng)用前景的新腦調(diào)控技術(shù)。用于治療的超聲頻率一般小于1MHz，若達(dá)到同樣的刺激效果，使用的頻率越低，需要的聲強(qiáng)越小，所以低強(qiáng)度超聲刺激是一種很有應(yīng)用前景和研究意義的腦功能調(diào)節(jié)技術(shù)。
[0003]專(zhuān)利公開(kāi)號(hào):CN103028202A，《經(jīng)顱超聲刺激修復(fù)腦神經(jīng)功能的裝置及方法》公開(kāi)了一種經(jīng)顱超聲刺激修復(fù)腦神經(jīng)功能的裝置及方法，該裝置包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、功率放大器及超聲換能器，其中，該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生刺激所需的刺激信號(hào)后，通過(guò)該功率放大器放大至該超聲換能器所需的高壓脈沖信號(hào)，而后通過(guò)該超聲換能器得到超聲刺激信號(hào)，以對(duì)腦組織進(jìn)行刺激，通過(guò)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)低功率、高分辨率、無(wú)創(chuàng)的神經(jīng)修復(fù)治療目的。
[0004]該專(zhuān)利中，使用的是單陣元的超聲換能器，雖然提出該超聲換能器上配以不同直徑準(zhǔn)直器或采用自聚焦的超聲換能器，但由于顱骨非均勻性和對(duì)超聲的強(qiáng)散射性，無(wú)論是采用準(zhǔn)直器，還是自聚焦超聲換能器，超聲波通過(guò)顱骨后的傳播路徑難以控制，因此很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種頭戴式超聲換能器，在較低成本的基礎(chǔ)上提高超聲波測(cè)量的效率，降低測(cè)量誤差，提供用戶長(zhǎng)久安全且成本低廉，治療效果較好的治療設(shè)備。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明具體所提供的頭戴式超聲換能器具體包含:壓電陣元模塊、聲透鏡和固定模塊;所述固定模塊包含弧形支撐架，用于通過(guò)所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部;所述壓電陣元模塊和所述聲透鏡分別設(shè)置于所述弧形支撐架兩側(cè)，其中所述壓電陣元模塊設(shè)置于所述弧形支撐架與人體頭部相對(duì)側(cè)，所述聲透鏡設(shè)置于所述弧形支撐架的另一側(cè);所述壓電陣元模塊包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元，所述壓電陣元用于發(fā)射超聲波探測(cè)人體頭部。
[0007]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述弧形支撐架為鏤空結(jié)構(gòu)。
[0008]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述聲透鏡為弧形結(jié)構(gòu)，用于貼合人體頭部。
[0009]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述壓電陣元模塊通過(guò)所述復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元構(gòu)成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結(jié)構(gòu)，用于使所述壓電陣元發(fā)生的超聲波垂直進(jìn)入人體頭部。
[0010]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述壓電陣元為與人體頭部弧度一致的弧形結(jié)構(gòu)。
[0011]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述壓電陣元通過(guò)引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波。
[0012]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述壓電陣元通過(guò)柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波。
[0013]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述壓電陣元為二維面陣換能器。
[0014]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述聲透鏡為硅橡膠材質(zhì)。
[0015]在上述頭戴式超聲換能器中，優(yōu)選的，所述固定模塊還包含伸縮帶和固定塊;所述固定塊與所述伸縮帶用于配合所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:通過(guò)采用多個(gè)小型壓電陣元組裝到一起形成二維面陣，降低了擁有大型單陣元的二維面陣換能器的制作難度;大型單陣元很難彎曲成與腦部顱骨彎曲程度相一致的弧面，這導(dǎo)致大型單陣元的四周陣元發(fā)射的超聲波不能垂直與顱骨發(fā)射，造成超聲波在顱骨表面因折射而衰減嚴(yán)重;頭戴式超聲換能器方便患者的使用，方便患者長(zhǎng)期佩戴，利用超聲對(duì)腦部疾病進(jìn)行長(zhǎng)期治療，以獲得更佳治療效果。
【附圖說(shuō)明】
[0017]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明所提供的頭戴式超聲換能器的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明所提供的頭戴式超聲換能器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)號(hào)
[0021]1、外殼;2、電纜線;3、弧形支撐架;4、壓電陣元模塊;5、聲透鏡;6、固定組件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0023]本發(fā)明提供了頭戴式超聲換能器具體包含:壓電陣元模塊、聲透鏡和固定模塊;所述固定模塊包含弧形支撐架，用于通過(guò)所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部;所述壓電陣元模塊和所述聲透鏡分別設(shè)置于所述弧形支撐架兩側(cè)，其中所述壓電陣元模塊設(shè)置于所述弧形支撐架與人體頭部相對(duì)側(cè)，所述聲透鏡設(shè)置于所述弧形支撐架的另一側(cè);所述壓電陣元模塊包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元，所述壓電陣元用于發(fā)射超聲波探測(cè)人體頭部。以此，使得頭戴式超聲換能器方便患者的使用，方便患者長(zhǎng)期佩戴，利用超聲對(duì)腦部疾病進(jìn)行長(zhǎng)期治療，以獲得更佳治療效果。
[0024]在上述實(shí)施例中，所述弧形支撐架可為鏤空結(jié)構(gòu);通過(guò)該鏤空結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步降低所述頭戴式超聲換能器的重量，有效提高用戶佩帶的舒適性，且也有效降低了該頭戴式超聲換能器的制作成本。
[0025]為有效提高所述頭戴式超聲換能器的工作效率，在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述聲透鏡可為弧形結(jié)構(gòu)，用于貼合人體頭部；降低超聲波在傳輸過(guò)程中因折射問(wèn)題造成的不必要的損失和定位誤差，有效提高超聲波的治療體驗(yàn)，便于用戶得到更好的超聲波治療。
[0026]在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述壓電陣元模塊通過(guò)所述復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元構(gòu)成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結(jié)構(gòu)，用于使所述壓電陣元發(fā)生的超聲波垂直進(jìn)入人體頭部；所述壓電陣元為與人體頭部弧度一致的弧形結(jié)構(gòu)。以此，通過(guò)更貼合與人體頭部的設(shè)計(jì)，讓該壓電陣元所輸出的超聲波能夠垂直進(jìn)入人體頭部到達(dá)指定位置，實(shí)現(xiàn)精確治療的目的。
[0027]在上述實(shí)施例中，所述壓電陣元可通過(guò)引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波；當(dāng)然，在本發(fā)明所提供的另一技術(shù)方案中所述壓電陣元也可通過(guò)柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波。該電纜線與外部控制設(shè)備相連，當(dāng)外部控制設(shè)備接收到控制指令時(shí)，通過(guò)所述電纜線向所述壓電陣元輸入電信號(hào)，該壓電陣元根據(jù)該電信號(hào)輸出超聲波。
[0028]在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述固定模塊還包含一固定組件，所述固定組件由伸縮帶和固定塊組成;所述固定塊與所述伸縮帶用于配合所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部。該固定塊位于人體頭部?jī)蓚?cè)臉頰位置，用于防止該頭戴式超聲換能器左右晃動(dòng)，而該伸縮帶則用于調(diào)節(jié)該固定塊，以使該頭戴式超聲換能器在能夠佩帶的同時(shí)，提供給不同用戶更合適的佩帶體驗(yàn)，該伸縮帶與該固定塊結(jié)構(gòu)可通過(guò)現(xiàn)有緊固方式予以安置，本發(fā)明在此并不做過(guò)多限制。
[0029]為更清楚的解釋上述頭戴式超聲換能器，以下以圖1和圖2做進(jìn)一步說(shuō)明，在實(shí)際工作中，本發(fā)明提供的頭戴式超聲換能器可包括:外殼1、電纜線2、弧形支撐架3、壓電陣元模塊4、聲透鏡5、固定組件6。
[0030]其中弧形支撐架3的弧度與人體顱骨頂部的弧度相近，可以是縷空結(jié)構(gòu)，壓電陣元模塊4安裝在弧形支撐架3的外側(cè)，聲透鏡5位于弧形支撐架3的底部。弧形支撐架3的材料可以是金屬材料等剛性材料，還可以采用密度小的金屬材料，容易散熱且質(zhì)量輕。
[0031 ] 壓電陣元模塊4包括多個(gè)壓電陣元，壓電陣元可以是3 X 3，4 X4，5 X 5等形式排列，每個(gè)壓電陣元與電纜線2電連接，具體地，可以在每個(gè)壓電陣元上焊接引線，再將引線與電纜線2連接，或者是壓電陣元通過(guò)柔性電路板與電纜線2電連接。此外，本發(fā)明涉及的壓電陣元可以是彎曲成與腦部顱骨彎曲程度相一致的弧面，以便超聲波從顱骨垂直入射，減少超聲波在傳播過(guò)程中的折射，從而減少超聲波在傳播過(guò)程中的衰減；當(dāng)然上述實(shí)施例僅為更清楚的說(shuō)明壓電陣元的形狀及結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在此并不限制該壓電陣元必須為弧形，實(shí)際工作中可根據(jù)實(shí)際需要選擇更多且更小的壓電陣元組合成弧面，也可通過(guò)少量的弧面結(jié)構(gòu)的壓電陣元構(gòu)成具備弧面的壓電陣元模塊。
[0032]聲透鏡5與弧形支撐架3的弧度相同，頭戴式超聲換能器在使用時(shí)，聲透鏡5處于弧形支撐架3和人體頭皮之間，其上下兩側(cè)的形狀與弧形支撐架3和人體顱骨相配合，聲透鏡5與安裝在縷空結(jié)構(gòu)的弧形支撐架3上的壓電陣元緊密貼合，可以減少超聲傳播過(guò)程的介質(zhì)，減少超聲經(jīng)過(guò)不同聲阻抗界面產(chǎn)生的衰減;聲透鏡5可以先澆注成型，再黏貼至弧形支撐架3的底部;聲透鏡5的材料選用與人體組織聲阻抗相近的材料(例如:硅橡膠)制作，可以進(jìn)一步減少超聲傳播過(guò)程中的衰減。外殼I設(shè)置于電纜線2的上側(cè)，用于保護(hù)頭戴式超聲換能器，且保證外形美觀，外殼I上還可以設(shè)置線纜出口，用以電線纜2從中順出；電纜線2可以外接換能器插頭，插入超聲電子系統(tǒng)中；固定組件6與弧形支撐架3連接，包括伸縮帶和固定塊，用以方便佩戴。
[0033]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所提供的頭戴式超聲換能器將傳統(tǒng)的單陣元的超聲換能器換成多個(gè)小型陣元的二維面陣換能器，降低了加工難度，同時(shí)采用的壓電陣元可以是彎曲成與腦部顱骨彎曲程度相一致的弧面，以便聲波從顱骨垂直入射，減少聲波在傳播過(guò)程中的折射，而傳統(tǒng)單陣元的超聲換能器則很難彎曲至該弧度;再者弧形支撐架采用縷空結(jié)構(gòu)，且可采用密度小的金屬材料，容易散熱且質(zhì)量輕，采用與人體顱骨的頂部弧度相近的弧形支撐架，佩戴時(shí)，頭盔與人體頭部貼合，且聲透鏡的聲阻抗與人體組織相近，減少了超聲傳播過(guò)程中的衰減;該頭戴式超聲換能器可以直接戴在頭上，在不妨礙正常生活的基礎(chǔ)上進(jìn)行超聲刺激治療，使用極為方便;方便患者的使用，利于患者長(zhǎng)期佩戴，通過(guò)超聲對(duì)腦部疾病進(jìn)行長(zhǎng)期治療，以獲得更佳治療效果。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述頭戴式超聲換能器包含:壓電陣元模塊、聲透鏡和固定模塊； 所述固定模塊包含弧形支撐架，用于通過(guò)所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部； 所述壓電陣元模塊和所述聲透鏡分別設(shè)置于所述弧形支撐架兩側(cè)，其中所述壓電陣元模塊設(shè)置于所述弧形支撐架與人體頭部相對(duì)側(cè)，所述聲透鏡設(shè)置于所述弧形支撐架的另一側(cè)； 所述壓電陣元模塊包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元，所述壓電陣元用于發(fā)射超聲波探測(cè)人體頭部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述弧形支撐架為鏤空結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述聲透鏡為弧形結(jié)構(gòu)，用于貼合人體頭部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元模塊通過(guò)所述復(fù)數(shù)個(gè)壓電陣元構(gòu)成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結(jié)構(gòu)，用于使所述壓電陣元發(fā)生的超聲波垂直進(jìn)入人體頭部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元為與人體頭部弧度一致的弧形結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元通過(guò)引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元通過(guò)柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號(hào)，并根據(jù)所述電信號(hào)發(fā)出超聲波。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元為二維面陣換能器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述聲透鏡為硅橡膠材質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述固定模塊還包含伸縮帶和固定塊;所述固定塊與所述伸縮帶用于配合所述弧形支撐架將所述頭戴式超聲換能器固定在人體頭部。
【文檔編號(hào)】A61N7/02GK105944245SQ201610375791
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】錢(qián)明, 李永川, 鄭海榮, 蘇敏, 何華林
【申請(qǐng)人】深圳先進(jìn)技術(shù)研究院