用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超聲輻射力探頭，特別是涉及一種工藝簡單的用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超聲探頭是超聲設備中關鍵的部件。比如說，通過超聲診斷儀成像，超聲診斷儀發射超聲信號和處理組織反射的回波信號，通過系統后處理獲取組織的性質和結構的圖像。眾所周知，這種裝置對人體是無害的、并且可以獲得三維層析成像，相對X-ray診斷儀、磁共振成像、核醫學診斷儀器而言。而且超聲成像還有實時成像、體積小、價格便宜等優勢，二維面陣超聲探頭采用相控陣方法，可以控制超聲束在三維空間指向。
[0003]由于以上這些原因，二維面陣超聲探頭廣泛的運用在心臟、腹部、乳腺和泌尿器官的檢查。也可以利用三維空間指向性做三維聲操控，運送藥物在人體組織中到達指定位置。二維高能聚焦超聲探頭還廣泛用于超聲治療，本專利所制備的二維面陣超聲探頭就是用于超聲深腦調控。而且特別適用于針對不同腦部神經功能分區進行多點調控。近年來，由于全球重點研究神經發育疾病、精神類疾病等的預防治療的腦科學計劃已正式開始啟動，廣大科技工作者正在尋找各種手段、方法對患者進行深腦干預和刺激調控，采用二維面陣超聲探頭非常方便調節焦點的大小、強度和方向因而可成為深腦干預和刺激調控的一種無創工具和手段。
[0004]在制備二維面陣超聲探頭的過程中，有些很重要的問題包括材料的性能、工藝的復雜度、引線的焊接質量需要解決。傳統二維面陣超聲探頭的每個陣元有導線單獨控制，那么M*N (M、N可以任意取值)的二維面陣超聲探頭陣列，就需要M*N條引線，在工藝上是很復雜的、操作也不方便。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要提供一種工藝簡單的用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法。
[0006]—種用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法；包括以下步驟:
[0007]取精磨后的壓電復合材料，沿其橫向切割出M行凹形槽，并在凹形槽內添加去耦材料；再沿其縱向切割出N列凹形槽，并在凹形槽內添加去耦材料；其中，M行凹形槽和N列凹形槽的朝向一致；
[0008]將切割后的壓電復合材料的M行凹形槽和N列凹形槽的槽體均磨去，使其露出添加的去耦材料，形成M*N壓電復合材料陣列；
[0009]將所述M*N壓電復合材料陣列濺射電極層，去除所述M*N壓電復合材料陣列沿厚度方向的第一長側面、第二長側面上的電極層；所述第一長側面、所述第二長側面沿所述M*N壓電復合材料陣列的橫向延伸；
[0010]將所述M*N壓電復合材料陣列的第一正面沿N列凹形槽去除電極層，保留所述第一正面縱向邊緣的電極層且沿M行凹形槽切除橫向的電極層；
[0011]將所述M*N壓電復合材料陣列的第一短側面、第二短側面、第二正面沿M行凹形槽去除電極層；
[0012]將所述M*N壓電復合材料陣列的第二正面依次粘接第一匹配層、第二匹配層及聲透鏡；
[0013]將柔性電路板分別接所述M*N壓電復合材料陣列的M行電極層和N列電極層；
[0014]將背襯層與連接柔性電路板后的所述M*N壓電復合材料陣列的電極層粘接，從而形成超聲面陣探頭。
[0015]在其中一個實施例中，還包括將連接柔性電路板和粘接背襯層、第一匹配層、第二匹配層及聲透鏡后的所述M*N壓電復合材料陣列使用外殼封裝。
[0016]在其中一個實施例中，在所述取精磨后的壓電復合材料的步驟之前包括:
[0017]將壓電復合材料精磨至其厚度達到預設尺寸。
[0018]在其中一個實施例中，所述將切割后的壓電復合材料的M行凹形槽和N列凹形槽的槽體均磨去，使其露出添加的去耦材料的步驟包括:
[0019]將所述M*N壓電復合材料陣列表面進行精磨，去除M行凹形槽和N列凹形槽的槽體，使M*N壓電復合材料陣列厚度達到預設厚度。
[0020]在其中一個實施例中，所述將柔性電路板分別接所述M*N壓電復合材料陣列的M行電極層和N列電極層的步驟包括:
[0021]將所述M*N壓電復合材料陣列M行電極層與第一柔性電路板連接，將所述M*N壓電復合材料陣列的N列電極層與第二柔性電路板連接。
[0022]在其中一個實施例中，所述M*N壓電復合材料陣列第一正面一短邊的M行電極層接所述第一柔性電路板；所述M*N壓電復合材料陣列第一正面一長邊的N列電極層接所述第二柔性電路板。
[0023]在其中一個實施例中，所述M*N壓電復合材料陣列第一正面兩相對短邊的M行電極層均分別接所述第一柔性電路板；所述M*N壓電復合材料陣列第一正面兩相對長邊的N列電極層均分別接所述第二柔性電路板。
[0024]在其中一個實施例中，所述柔性電路板為鏤空柔性電路板。
[0025]此外，還提供一種工藝簡單的用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭。
[0026]—種用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭，聲透鏡、第一匹配層、第二匹配層及背襯層，其特征在于，還包括如上述所述的用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法制備的M*N壓電復合材料陣列，所述M*N壓電復合材料陣列的第二正面依次粘接第一匹配層、第二匹配層及聲透鏡；所述柔性電路板分別接所述M*N壓電復合材料陣列的M行電極層和N列電極層；所述背襯層與連接所述柔性電路板后的所述M*N壓電復合材料陣列的電極層粘接，從而形成超聲面陣探頭。
[0027]在其中一個實施例中，所述柔性電路板為鏤空柔性電路板。
[0028]上述用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭及其制備方法首先制備出M*N型壓電復合材料，濺射電極層后進行電極切割劃分，此切割工藝將相對面的電極信號引線引在同一面。然后添加第一匹配層、第二匹配層和聲透鏡。最后用鏤空的FPC板焊在面陣的行電極或列電極上。再添加背襯層，用外殼將以上制備的探頭封裝。采用壓電復合材料陣列單面行、列接線方式，每個陣元的工作狀態由電壓在某一行(或列)、某一列(或行)的通或斷來選擇控制，減少引線數目。同時，采用單面集中引線方式更加簡單、快捷、可靠。因此，對匹配層、背襯層是否導電沒有限制，并且不用切割匹配層、背襯材料，降低了工藝難度和復雜度。
【附圖說明】
[0029]圖1為用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法的流程圖；
[0030]圖2為單體壓電復合材料的結構示意圖；
[0031]圖3為切割后的M*N壓電復合材料的結構示意圖；
[0032]圖4為去除兩長側面濺射電極層后的M*N壓電復合材料陣列結構示意圖；
[0033]圖5為去除N列電極層的M*N壓電復合材料陣列的結構示意圖；
[0034]圖6為去除M行、N列電極層的M*N壓電復合材料陣列的正視圖；
[0035]圖7為去除M行、N列電極層的M*N壓電復合材料陣列的仰視圖；
[0036]圖8為粘接換能器組件后的M*N壓電復合材料陣列的結構示意圖；
[0037]圖9為一個實施例中連接柔性電路板的M*N壓電復合材料陣列的結構示意圖；
[0038]圖10為又一個實施例中連接柔性電路板的M*N壓電復合材料陣列的結構示意圖；
[0039]圖11為粘貼背襯層后M*N壓電復合材料陣列的結構示意圖；
[0040]圖12為封裝后的用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]如圖1所示，為用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法的流程圖。
[0042]—種用于深腦刺激與神經調控的超聲面陣探頭的制備方法；包括以下步驟:
[0043]在所述取精磨后的壓電復合材料的步驟之前包括:
[0044]將壓電復合材料101精磨至其厚度達到預設尺寸。
[0045]步驟S110，取精磨后的壓電復合材料，沿其橫向切割出M行凹形槽，并在凹形槽內添加去耦材料；再沿其縱向切割出N列凹形槽，并在凹形槽內添加去耦材料；其中，M行凹形槽和N列凹形槽的朝向一致。
[0046]具體的，取單體壓電復合材料101，如圖2所示。將其厚度研磨到一定的厚度尺寸。然后將其分割為M行的凹形槽，添加去耦材料102并固化。再將其分割為N列的凹形槽，添加去耦材料102并固化，再將其精磨到指定的厚度尺寸(由聲學參數確定的尺寸)。
[0047]步驟S120，將切割后的壓電復合材料的M行凹形槽和N列凹形槽的槽體均磨去，使其露出添加的去耦材料，形成M*N壓電復合材料陣列。
[0048]步驟S120包括:
[0049]將所述M*N壓電復合材料陣列表面進行精磨，去除M行凹形槽和N列凹形槽的槽體，使M*N壓電復合材料陣列厚度達到預設厚度。
[0050]具體的，磨掉未切穿的壓電復合材料101，使切縫全部露出，即可制備出M*N型(M、N可以取任意整數)的壓電復合材料，如圖3所示。
[0051]步驟S130，將所述M*N壓電復合材料陣列100濺射電極層103，去除所述M*N壓電復合材料陣列100沿厚度方向的第一長側面、第二長側面上的電極層103 ;所述第一長側面、所述第二長側面沿所述M*N壓電復合材料陣列100的橫向延伸。
[0052]具體的，將以上制備的M*N壓電復合材料陣列濺射電極層103。濺射完電極層103后，將在行兩側的電極層(即第一長側面、第二長側面上的電極層)去除，使電極層103在其余四個面導通，第一長側面、第二長側面與其他四個面不導通，如圖4所示。
[0053]步驟S140，將所述M*N壓電復合材料陣列100的第一正面沿N列凹形槽去除電極層103，保留所述第一正面縱向邊緣的電極層103且沿M行凹形槽切除橫向的電極層。
[0054]具體的，按照去耦材料102排列方式將電極層103分散切割，將第一正面的電極層103分散切割為N列，保留其左右邊不切割，切割時只將電極層切穿即可，如圖5所示。
[0055]步驟S150，將所述M*N壓電復合材料陣列100的第一短側面、第二短側面、第二正面沿M行凹形槽去除電極層103。
[0056]具體的，將電極層103的第二正面、第一長側面、第二長側面以及第一正面的兩個邊列分散切割為M行，切割時只將電極層103切穿即可如圖6所示。這樣就將相對面的電極信號引線引在同一電極層面。
[0057]步驟S160，將所述M*N壓電復合材料陣列100的第二正面依次粘接第一匹配層
201、第二匹配層202及聲透鏡203。
[0058]在切割為M行的第二正面的電極層103 (引線連接層的相對面)上依次粘貼第一匹配層201、第二匹配層202、聲透鏡203，如圖8所示。其中，第一匹配層2