專利名稱：具有氣冷通道的曲面超聲hifu換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療診斷超聲系統(tǒng)，并且本發(fā)明特別地涉及用于通過(guò)高強(qiáng)度聚焦超聲 (稱為HIFU)來(lái)可控地加熱身體組織的超聲換能器。
背景技術(shù)：
以超聲方式傳送的提高溫度的處置被用于各種各樣的治療目的。在HIFU處置中， 超聲能量被聚焦于人體中的小點(diǎn)，以便將組織加熱到足夠產(chǎn)生所期望的治療效果的溫度。 該技術(shù)與碎石術(shù)類似，在碎石術(shù)中聚焦的能量高到足以打碎腎結(jié)石，但是該技術(shù)利用通過(guò)延長(zhǎng)的時(shí)間而不是突然的脈沖傳送的非常小的能量。HIFU技術(shù)可以被用于選擇性破壞身體中不需要的組織。例如，通過(guò)施加聚焦超聲能量以將細(xì)胞加熱到足以殺死組織的溫度(通常是大約60到大約80攝氏度)，可以消滅腫瘤或其他病理組織，而不消滅鄰近的正常組織。 其它提高溫度的處置包括選擇性加熱組織以在受檢者身體的所選擇部分中選擇性地激活藥物或者促進(jìn)ー些其他生理變化。HIFU換能器經(jīng)常被形成為具有曲率半徑的拋物面形碟面或球面形碟面，該曲率半徑使該換能器具有幾何焦點(diǎn)。參見，例如，在公開號(hào)是W098/5M65的國(guó)際專利申請(qǐng)(Acker 等的)和公開號(hào)是US2009/0230822的美國(guó)專利申請(qǐng)中描述的HIFU換能器。利用比診斷成像換能器大得多的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)HIFU換能器，并且可以產(chǎn)生大量的熱量。該熱量可以引起 HIFU換能器和附著于該換能器的諸如安裝框架和電氣部件之類的部件的膨脹和收縮。因此，通過(guò)提供ー些裝置來(lái)冷卻該換能器，該裝置例如是Acker等的換能器的底座中的冷卻劑通道。提供靠近HIFU換能器并且靠近暴露于來(lái)自換能器的熱量的鄰近電氣部件的冷卻是所期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，描述了ー種球面的HIFU換能器，由來(lái)自位于該HIFU換能器后面的印刷電路板的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)以電氣方式向該換能器供給能量。該印刷電路板與該換能器間隔開以在該換能器和該電路板之間形成空氣通道。該空氣通道為該換能器提供空氣吸聲襯墊(air acoustic backing)，并且還提供用于對(duì)該換能器和該印刷電路板兩者進(jìn)行氣冷的通道。柔性觸點(diǎn)(compliant contact)跨越該換能器和該印刷電路板之間的通道以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)電耦合到該換能器。


在附圖中圖1以透視圖示出用于本發(fā)明的HIFU換能器的単獨(dú)形成的球面換能器匹配層。圖加示出陶瓷壓電材料片的端視圖，該陶瓷壓電材料片被切割以形成用于本發(fā)明的HIFU換能器的復(fù)合換能器陣列。圖2b示出根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的具有非磁性過(guò)孔的復(fù)合換能器陣列。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)建的具有發(fā)射元件和非磁性過(guò)孔的復(fù)合換能器陣列。圖4示出用于本發(fā)明的HIFU換能器的在球面成形之前的復(fù)合壓電瓦片。圖5以截面圖示出復(fù)合壓電瓦片在用于本發(fā)明的HIFU換能器的匹配層上的布置。圖6以透視圖示出本發(fā)明的九瓦片HIFU換能器的背部。圖7a和圖7b示出用于本發(fā)明HIFU換能器的具有延伸的柔性觸點(diǎn)的曲面印刷電路板的前表面和后表面。圖8以透視圖示出本發(fā)明HIFU換能器的背部，該HIFU換能器具有附著的用于圖7a和圖7b的印刷電路板的支撐框架。圖9是印刷電路板的延伸的柔性觸點(diǎn)與本發(fā)明的HIFU換能器的換能器區(qū)域的連接的詳細(xì)視圖。圖10是具有外圍框架和后管道蓋(back duct cover)的本發(fā)明的HIFU換能器的局部截面圖和透視圖。圖11是圖10的后管道蓋的平面圖。圖12是圖10的HIFU換能器的截面圖。圖12a是圖12的HIFU換能器的周界的放大圖。圖13是本發(fā)明的HIFU換能器被安裝在患者支撐臺(tái)中時(shí)的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的HIFU換能器的構(gòu)建可以從制造球面或碟形匹配層開始。換能器的匹配層提供壓電換能器的聲學(xué)屬性與患者身體的聲學(xué)屬性或換能器和患者身體之間的媒介的聲學(xué)屬性的至少部分匹配。匹配的屬性可以包括聲阻抗、聲速和材料密度。在超聲換能器的常規(guī)構(gòu)建中，匹配層通常形成于換能器堆上，并且在位于壓電材料發(fā)射表面上的參考電極之上形成。對(duì)于本公開中描述的HIFU換能器，球面匹配層獨(dú)立于換能器的其他部分單獨(dú)形成。存在數(shù)種形成球面匹配層的方式，包括鑄造、模塑、熱成型或機(jī)械加工。本文描述的HIFU換能器的球面匹配層由負(fù)載有粒子的負(fù)載環(huán)氧樹脂(loaded印oxy)制成，如本領(lǐng)域已知的，該粒子向匹配層提供了其所期望的聲學(xué)屬性。該粒子優(yōu)選是非磁性的。在鑄造或模塑該球面匹配層時(shí)，將該負(fù)載環(huán)氧樹脂注入具有所期望的球面形狀的凹形夾具中。將凸形夾具閉合在該凹形夾具之上，迫使液態(tài)環(huán)氧樹脂充滿這兩個(gè)夾具之間的球面空間。環(huán)氧樹脂被固化并且被從夾具移除，然后被外圍地機(jī)械加工成其最終形狀。在熱成型過(guò)程中，由負(fù)載環(huán)氧樹脂形成期望厚度的平面片，然后部分固化。然后將該片置于加熱后的具有期望曲率的凸形夾具或凹形夾具上，該夾具加熱該片，使得該片變得柔軟并且符合該夾具的曲率。當(dāng)該片已經(jīng)達(dá)到其期望的球面形狀時(shí)，其被固化并且被制成。在機(jī)械加工過(guò)程中，鑄造或模塑并且固化負(fù)載環(huán)氧樹脂的圓盤。然后在一側(cè)機(jī)械加工該圓盤以形成凸形表面。然后將該圓盤放置于凹形夾具上，并且將該圓盤的另一側(cè)進(jìn)行機(jī)械加工以形成球面匹配層的凹形側(cè)。在所構(gòu)建的實(shí)施例中，利用這些過(guò)程中的任意完成的球面匹配層是0. 5mm厚，具有140mm的直徑和140mm的球面半徑，具有成品的HIFU換能器的尺寸和形狀。圖1示出這樣的球面匹配層10。凹形表面12是成品的換能器中面向患者的發(fā)射表面，而凸形表面14被濺射以產(chǎn)生冗余信號(hào)返回電極，然后被覆蓋復(fù)合壓電瓦片(tile)。該剛性的匹配層因此為壓電瓦片層的裝配提供期望曲率的形狀。由于在該瓦片前面的匹配層10是連續(xù)形成的表面，因此它提供了 HIFU換能器的其他部分與在HIFU換能器前面的患者和外部環(huán)境的所期望的電氣隔離和環(huán)境隔離。復(fù)合壓電換能器陣列的構(gòu)建從如圖加和圖2b中所示的陶瓷壓電材料的片30開始。在所構(gòu)建的換能器中，片30是1.2mm厚(T)。首先，在期望具有從換能器的背部到前部(發(fā)射側(cè))的電連接的地方貫穿該片30鉆若干孔。然后利用填充銀的環(huán)氧樹脂填充這些孔，以形成貫穿該片的過(guò)孔32。銀填充提供了導(dǎo)電性，并且對(duì)于在MRI系統(tǒng)的磁場(chǎng)中的操作是非磁性的?？梢允褂闷渌谴判詫?dǎo)電材料來(lái)用于導(dǎo)電填充。銀環(huán)氧樹脂被固化。然后利用在如圖加中的片30的邊緣的視圖所示的一個(gè)方向上的平行切口 16，在厚度上部分地切割該片。然后利用正交方向上的平行切口部分地切割該片，留下多個(gè)向上突出的壓電柱18和過(guò)孔32。然后用非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂填充并固化切割的切口。然后將該片的上表面和下表面機(jī)械加工磨平到由圖加中的虛線表示的深度。這將得到如圖2b中所示的具有在環(huán)氧樹脂36中的壓電柱18和導(dǎo)電過(guò)孔32的陣列的成品片。該成品片包括壓電柱的1 :3陣列，每個(gè)壓電柱在其貫穿該片的厚度的縱向方向上具有其主導(dǎo)振動(dòng)模式(dominant vibrationalmode)，并且壓電柱主要在向著換能器的前(面向患者)側(cè)的方向上發(fā)射超聲。復(fù)合材料的該主導(dǎo)振動(dòng)模式降低了不需要的跨越該陣列向該陣列的其它有效區(qū)域的橫向發(fā)射。將扁平的復(fù)合壓電片30機(jī)械加工成如圖4中的復(fù)合壓電瓦片40的周界形狀所示的梯形形狀。在所構(gòu)建的HIFU換能器中，該瓦片具有圖4的梯形形狀以允許下面所描述的圓球面中心瓦片。可替代地，每個(gè)瓦片可以被加工成一塊餡餅(pie)的形狀，從而這些瓦片將覆蓋匹配層而不需要中心瓦片。該瓦片也可以呈現(xiàn)被布置成覆蓋球面表面的其他幾何形狀，包括但不局限于如足球的嵌板所展示的夾雜六邊形的五邊形。然后給予圖4的扁平梯形瓦片其期望的球面曲率。由于該復(fù)合換能器由環(huán)氧樹脂中的矩陣形成，因此可以加熱該瓦片以軟化該環(huán)氧樹脂，從而可以使該瓦片符合所期望的曲率。這可以通過(guò)將瓦片40置于加熱后的凹形夾具或凸形夾具上，然后按壓該瓦片以與該凸形形狀或凹形形狀相順應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)該瓦片處于所需的曲率時(shí)，冷卻該夾具并且允許環(huán)氧樹脂充分固化。結(jié)果得到用于球面HIFU換能器的球面形狀的復(fù)合壓電瓦片。在瓦片已經(jīng)被彎曲之后，通過(guò)在如圖3中的片30所示的片的表面上濺射導(dǎo)電材料使上下表面38金屬化。優(yōu)選地，該導(dǎo)電材料是非磁性的，例如是金或鈦/金。該金屬化的表面被導(dǎo)電過(guò)孔32電連接，該導(dǎo)電過(guò)孔32提供從復(fù)合片的后表面到前面的電連接。然后通過(guò)圍繞所期望的有效區(qū)域的金剛石鉆孔、激光鉆孔或超聲加工，使復(fù)合壓電片的有效(發(fā)射和接收)區(qū)域與該瓦片的后(凸形)表面44隔離。在圖3和圖4中示出了數(shù)個(gè)如此定義的有效區(qū)域44。限定了該有效區(qū)域的切口 42切斷該片的表面的敷金屬(metallization)以使該區(qū)域電氣隔離，并且優(yōu)選地該切口超過(guò)一半地穿過(guò)該復(fù)合片延伸從而將該有效區(qū)域與該片的周圍區(qū)域和其他有效區(qū)域聲學(xué)隔離?？商娲?，可以在瓦片與匹配層結(jié)合(bond)之后，將該有效區(qū)域電氣隔離和聲學(xué)隔離。在所構(gòu)建的瓦片中，有效區(qū)域44不是以行或列或環(huán)形或其他規(guī)則圖案對(duì)稱排列的，而是如圖4所示地不規(guī)則地或隨機(jī)地排列。該隨機(jī)圖案可以防止有效區(qū)域的聲學(xué)旁瓣(acoustic sidelobe)的任何顯著的相加性組合(additive combining)，該相加性組合將減少HIFU換能器傳送的有效能量。然后將八個(gè)球面梯形瓦片40圍繞匹配層的凸形表面14彼此相鄰地薄結(jié)合，該匹配層的凸形表面14由此提供了瓦片裝配的形狀。如果球面瓦片40是上述的餡餅形狀，則該瓦片將完全覆蓋匹配層10的凸形側(cè)。當(dāng)球面瓦片是如圖4所示的梯形時(shí)，它們將覆蓋除了匹配層的中心以外的匹配層的凸形側(cè)?？梢允乖搱A球面空間開放?？商娲?，可以用諸如鋁之類的圓球面熱導(dǎo)體覆蓋它，以用于冷卻。由于其球面幾何形狀，返回的聲能將往往聚焦在HIFU換能器的中心。在此處設(shè)置熱導(dǎo)體可以幫助冷卻HIFU換能器?？商娲兀瑘A球面復(fù)合壓電瓦片48可以填充該空間。例如，可以將圖3的具有其自身的有效區(qū)域的圓形片形成為球面形狀并且設(shè)置在此處，以提供對(duì)匹配層10的完全的復(fù)合壓電覆蓋，如圖5中的匹配層上的梯形瓦片和圓形瓦片的截面圖所示。在該完全覆蓋設(shè)計(jì)的所構(gòu)建的換能器中，九個(gè)瓦片為HIFU換能器提供265個(gè)有效區(qū)域，其中256個(gè)用于發(fā)射，9個(gè)用于接收。在圖3可以看出，設(shè)置過(guò)孔32使得在后表面上的圍繞有效區(qū)域的金屬化區(qū)域連接到在瓦片前(面向患者)側(cè)的金屬化表面。在所構(gòu)建的HIFU換能器中，圍繞有效區(qū)域44的金屬化區(qū)域被電耦合到參考電勢(shì)。該過(guò)孔32將參考電勢(shì)耦合到瓦片另一側(cè)上的金屬化表面，該另一側(cè)在圖3中是不可見的。因此過(guò)孔被用于將參考電勢(shì)施加到復(fù)合壓電瓦片面向患者的一側(cè)，并且還將參考電勢(shì)施加到有效區(qū)域44面向患者的一側(cè)上的敷金屬。由于瓦片40面向患者的一側(cè)與匹配層10結(jié)合，并且因此難以實(shí)現(xiàn)電連接，所以過(guò)孔提供了貫穿壓電片到瓦片前側(cè)的所需的電連接。接下來(lái)，如圖6所示，將塑料支撐框架50通過(guò)結(jié)合、卡扣或緊固件附著于裝配后的瓦片的背部。在所構(gòu)建的換能器中，9個(gè)瓦片40、48中的每個(gè)在該支撐框架的肋條之間都是可及的。該支撐框架用于在復(fù)合壓電瓦片40的后表面上以間隔的關(guān)系安裝8個(gè)梯形印刷電路板和1個(gè)圓形印刷電路板52。圖7a和7b示出梯形印刷電路板52的前表面和后(54)表面。位于后表面M上的是來(lái)自連接器57的印刷電路連接56，該連接器57由貫穿該電路板的電鍍通孔59連接到HIFU換能器的有效區(qū)域。在印刷電路板的前表面上的是柔性金屬觸點(diǎn)60，該觸點(diǎn)60跨越印刷電路板與其瓦片之間的空間并且將該印刷電路連接電連接到相對(duì)的復(fù)合壓電瓦片40的有效區(qū)域44和過(guò)孔32。設(shè)置在印刷電路板52的一個(gè)邊緣處的是冷卻槽口 58，該邊緣位于HIFU換能器的周界處。印刷電路板52結(jié)合到每個(gè)瓦片(例如圖6中所示的瓦片40)之上的支撐框架50。當(dāng)以這種方式裝配印刷電路板時(shí)，它表現(xiàn)為如圖8中的印刷電路板52所示的那樣。在該裝配之前，柔性金屬觸點(diǎn)60的延伸端將被涂有導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂。當(dāng)該印刷電路板被裝配在該框架上時(shí)，觸點(diǎn)60的端部將與相對(duì)的瓦片的金屬化區(qū)域連接，并且當(dāng)導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂固化時(shí)變得與金屬化區(qū)域電連接地結(jié)合。因此觸點(diǎn)60提供印刷電路板與壓電瓦片的有效的和參考電勢(shì)的區(qū)域之間的電通信。在可以如傳統(tǒng)的平面印刷電路板那樣制造該印刷電路板的同時(shí)，圖7a和圖7b的印刷電路板52優(yōu)選具有與相對(duì)的復(fù)合壓電瓦片40的球面曲率匹配的球面曲率，其中這些印刷電路板通過(guò)觸點(diǎn)60連接到該復(fù)合壓電瓦片40?？梢詢H在如圖7a所示的面對(duì)瓦片的一側(cè)或者在兩側(cè)彎曲印刷電路板?？梢杂蓴?shù)種方式將印刷電路板形成為曲面板。一種是以玻璃環(huán)氧樹脂板材料的厚平面片開始，并且將該板的表面機(jī)械加工或磨到所期望的曲率。另一技術(shù)是使用熱成型以加熱該板材料并且軟化環(huán)氧樹脂，然后通過(guò)將該片向著具有所期望的曲率的夾具壓緊來(lái)形成該曲率。可以利用光成像的(photo-imaged)和化學(xué)蝕刻的導(dǎo)電線在上下表面上雙層包覆(double-clad)該電路板，該上下表面通過(guò)形成在板中的電鍍通孔相互連接。該電路板也可以是用于更復(fù)雜、更高密度的電路配置的具有在板的表面上和板的層之中形成的三層或更多層的導(dǎo)電線的多層板。剛性的板52也能夠牢固地安裝諸如連接器57之類的其他電氣部件。柔性金屬觸點(diǎn)60可以被形成為彈簧，例如是彈簧片、卷曲彈簧或螺旋彈簧。該彈簧提供許多益處。首先，它們提供來(lái)自印刷電路板的電連接，以向HIFU換能器的壓電區(qū)域提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)和參考電勢(shì)。當(dāng)使用平的平面印刷電路板與球面形狀的復(fù)合壓電瓦片相對(duì)時(shí)，觸點(diǎn)60的柔性將允許觸點(diǎn)跨越板52與壓電瓦片之間的不均勻距離62，當(dāng)跨越的距離較大時(shí)觸點(diǎn)60被相對(duì)地解壓，而當(dāng)距離較小時(shí)觸點(diǎn)60被相對(duì)地更多地壓縮。第二，它們?cè)试S空間62保持在壓電瓦片之間，該空間62用于冷卻壓電瓦片。第三，它們提供允許印刷電路板和瓦片之間的間隔隨著HIFU換能器的加熱和冷卻而改變的柔性的電連接。第四，由于金屬觸點(diǎn)是導(dǎo)熱的，并且跨越壓電材料和印刷電路板之間的空氣通道，因此它們將傳導(dǎo)來(lái)自壓電材料的熱量，該熱量將隨著流過(guò)通道中的觸點(diǎn)的空氣而消散。這些益處可以從圖9的這些連接的放大圖中領(lǐng)會(huì)到。在該圖中，觸點(diǎn)60形成為跨越印刷電路板52和瓦片40之間的冷卻空間62的彈簧夾(spring clip)。可以看出，中心觸點(diǎn)60提供到瓦片40的有效區(qū)域44的電連接。該有效換能器區(qū)域44通過(guò)貫穿表面敷金屬和進(jìn)入復(fù)合壓電瓦片40中的切口 42與瓦片的周圍區(qū)域隔離。在中心觸點(diǎn)60的任一側(cè)上的是彈簧夾觸點(diǎn)60a，該彈簧夾觸點(diǎn)60a連接到過(guò)孔32之上的敷金屬。這些電連接由此將瓦片的前金屬化表面連接到諸如參考電勢(shì)之類的所期望的電勢(shì)，該瓦片的前金屬化表面被結(jié)合到匹配層10，因此難以實(shí)現(xiàn)直接的電連接。圖10示出本發(fā)明的HIFU換能器的進(jìn)一步裝配，其中裝配后的匹配層10、復(fù)合壓電瓦片40、支撐框架50和印刷電路板52被安裝到蓋有背板70的圓形外圍框架80中。該背板70由此包圍印刷電路板52的后表面與該板之間的空氣通道76。該背板70包括兩個(gè)空氣口 72和74，一個(gè)經(jīng)由板52—中的孔到達(dá)中心印刷電路板52、和中心壓電瓦片之間的冷卻空間62、，并且另一個(gè)到達(dá)板52與該板70之間的空氣通道76。在圖11的平面圖中示出了背板70。在圖10的示例中，該板70與支撐框架50的圓形中央肋條相接觸，以將冷卻空間62、與外圍的空氣通道76分開。用于冷卻的空氣被迫使從這些通氣口中的一個(gè)進(jìn)入并且從其他空氣口出來(lái)以冷卻復(fù)合壓電瓦片40?？梢钥闯觯c常規(guī)的換能器堆不同，復(fù)合壓電瓦片沒(méi)有附著在它們的后(非發(fā)射)表面的襯墊材料。相反，它們背靠冷卻空間62。這意味著，在使用期間沒(méi)有附著的襯墊材料將被復(fù)合壓電體加熱。相反，復(fù)合壓電體的后表面由流入復(fù)合壓電體與印刷電路板52之間的冷卻空間62中的空氣進(jìn)行冷卻。例如，當(dāng)空氣被迫使進(jìn)入空氣口 74時(shí)，空氣將流過(guò)中央冷卻空間流過(guò)支撐框架50中的孔眼64 (參見圖8)，流過(guò)梯形瓦片40與梯形印刷電路板52之間的冷卻空間62，流過(guò)印刷電路板的外圍槽口 58，進(jìn)入空氣通道76，并且從空氣口 72出來(lái)。因此，在HIFU換能器的使用期間，復(fù)合壓電瓦片的后表面可以被持續(xù)地直接地進(jìn)行氣冷。圖12是穿過(guò)圖10的HIFU換能器總成的中心的截面圖，該圖進(jìn)一步示出該總成的氣冷系統(tǒng)的元件。圖1 是該總成的周界的放大圖，示出與外圍框架80鄰接并且覆蓋有背板70的壓電瓦片40、支撐框架50和印刷電路板52。圖13示出在超聲HIFU系統(tǒng)20的患者支撐臺(tái)28中應(yīng)用的本發(fā)明的HIFU換能器22。圖13示出該患者支撐臺(tái)的頂視圖。該患者支撐臺(tái)觀具有被充滿適當(dāng)?shù)膫鬏斠后w的第一儲(chǔ)液器對(duì)，該傳輸液體例如是水。為了清楚起見，未示出密封第一儲(chǔ)液器M頂部的透明膜。HIFU換能器22被設(shè)置在第一儲(chǔ)液器M內(nèi)，并且被布置為向躺在支撐臺(tái)觀上的患者向上地發(fā)射高強(qiáng)度聚焦超聲能量。儲(chǔ)液器M的水提供HIFU換能器22和患者之間的聲學(xué)耦合介質(zhì)，并且還提供對(duì)HIFU換能器的前面的冷卻。為了完成從第一儲(chǔ)液器發(fā)射到患者的超聲能量的耦合，在第一儲(chǔ)液器M上放置包括低反射介質(zhì)的第二儲(chǔ)液器27。優(yōu)選地，使用適當(dāng)?shù)哪z墊用于第二儲(chǔ)液器。該第二儲(chǔ)液器27包括其上安置了待處置的患者的接觸表面27。裝置20還包括孔眼沈，該孔眼沈被布置為使檢查(例如目檢)第二儲(chǔ)液器27與患者之間的接觸表面27a成為可能?？籽凵騼?yōu)選被布置為基本上透明的窗口，通過(guò)該窗口醫(yī)務(wù)人員直接或使用鏡子或適當(dāng)布置的照相機(jī)，能夠檢查在接觸表面27a與患者之間的氣泡的存在。在檢測(cè)到氣泡的情況下，患者被重新安置直到?jīng)]有氣泡存在。然后，患者適當(dāng)?shù)乇还潭ú⑶铱梢蚤_始處置。在公開號(hào)為W02008/102^3的國(guó)際專利申請(qǐng)(Bruggers)中進(jìn)一步描述圖13的HIFU系統(tǒng)20。
權(quán)利要求
1. ー種曲面高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)換能器，包括曲面壓電陣列，其具有相対的凹形前表面和凸形后表面，所述前表面包括聲發(fā)射表被設(shè)置在所述凸形后表面上的多個(gè)電扱，其用于向所述陣列施加電發(fā)射信號(hào)；以及印刷電路板，其與所述曲面壓電陣列的所述后表面間隔開并且與所述曲面壓電陣列的所述后表面相対，所述印刷電路板將電信號(hào)耦合到所述陣列的所述電極，所述印刷電路板與所述曲面壓電陣列之間的空間包括所述壓電陣列的聲學(xué)空氣襯墊通道，用于對(duì)所述曲面壓電陣列和所述印刷電路板進(jìn)行氣冷。
2.如權(quán)利要求1所述的曲面HIFU換能器，還包括耦合到所述通道的用于所述通道的強(qiáng)制氣冷的入口和出口。
3.如權(quán)利要求2所述的曲面HIFU換能器，還包括背板，所述背板安裝在所述印刷電路板之后并且與所述印刷電路板是間隔關(guān)系，所述間隔關(guān)系限定了所述印刷電路板與所述背板之間的第二通道，其中所述入口耦合到所述通道中的一個(gè)，并且所述出口耦合到另ー個(gè)通道。
4.如權(quán)利要求3所述的曲面HIFU換能器，還包括貫穿所述印刷電路板的孔眼，所述孔眼連接所述第一通道和所述第二通道。
5.如權(quán)利要求4所述的曲面HIFU換能器，其中，所述入口和出口中的一個(gè)被設(shè)置在所述陣列的中心，并且貫穿所述印刷電路板的所述孔眼被設(shè)置在所述陣列的周界。
6.如權(quán)利要求1所述的曲面HIFU換能器，還包括框架，所述印刷電路板與所述曲面壓電陣列的所述后表面以間隔關(guān)系安裝在所述框架上。
7.如權(quán)利要求6所述的曲面HIFU換能器，還包括多個(gè)印刷電路板，所述多個(gè)印刷電路板與所述曲面壓電陣列的不同區(qū)域以間隔關(guān)系安裝在所述框架上。
8.如權(quán)利要求7所述的曲面HIFU換能器，其中，所述印刷電路板還包括曲面印刷電路板，所述曲面印刷電路板呈現(xiàn)出與所述曲面壓電陣列的相對(duì)區(qū)域的曲率相一致的曲率。
9.如權(quán)利要求6所述的曲面HIFU換能器，其中，所述框架還包括位于所述框架中的孔， 所述孔用作空氣進(jìn)入所述印刷電路板與所述曲面壓電陣列之間的所述空間的通道。
10.如權(quán)利要求6所述的曲面HIFU換能器，還包括多個(gè)導(dǎo)熱式的電觸點(diǎn)，所述電觸點(diǎn)跨越所述印刷電路板與所述曲面壓電陣列之間的所述空間延伸。
11.如權(quán)利要求10所述的曲面HIFU換能器，其中，所述電觸點(diǎn)將來(lái)自所述印刷電路板的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)和參考電勢(shì)耦合到所述曲面壓電陣列。
12.如權(quán)利要求1所述的曲面HIFU換能器，還包括被設(shè)置在所述換能器的中心中的熱導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求7所述的曲面HIFU換能器，其中，多個(gè)印刷電路板被安裝在所述曲面壓電陣列的周界的周圍，并且中央的印刷電路板以間隔的關(guān)系安裝在與所述陣列的中心之后，還包括空氣ロ，其耦合到所述中央的印刷電路板和所述壓電陣列之間的空間。
14.如權(quán)利要求13所述的曲面HIFU換能器，還包括貫穿所述框架的空氣通道，所述空氣通道將所述中央的印刷電路板和所述壓電陣列之間的所述空間與外圍的印刷電路板和所述壓電陣列之間的空間進(jìn)行連接。
15.如權(quán)利要求14所述的曲面HIFU換能器，還包括貫穿外圍的印刷電路板的孔眼，第 ニ空氣ロ耦合到所述孔眼。
全文摘要
一種曲面高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)換能器包括具有相對(duì)的凹形前表面和凸形后表面的曲面壓電陣列，該前表面包括聲發(fā)射表面；以及被設(shè)置在所述凸形后表面上用于向該陣列施加電發(fā)射信號(hào)的多個(gè)電極；以及印刷電路板，其與該曲面壓電陣列的后表面間隔開并且與該曲面壓電陣列的后表面相對(duì)，該印刷電路板將電信號(hào)耦合到該陣列的該電極，該印刷電路板與該曲面壓電陣列之間的空間包括壓電陣列的聲學(xué)空氣襯墊通道，該通道用于對(duì)該曲面壓電陣列和該印刷電路板進(jìn)行氣冷。
文檔編號(hào)H01L41/053GK102598118SQ201080050676
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者B·謝爾埃爾, D·克拉克, R·曼寧 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司