頭戴式超聲換能器的制造方法
【專利摘要】本發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置于所述弧形支撐架兩側，其中所述壓電陣元模塊設置于所述弧形支撐架與人體頭部相對側，所述聲透鏡設置于所述弧形支撐架的另一側；所述壓電陣元模塊包含復數個壓電陣元，所述壓電陣元用于發射超聲波探測人體頭部。以此，在較低成本的基礎上提高了超聲波測量的效率，降低測量誤差，提供用戶長久安全且成本低廉，治療效果較好的治療設備。
【專利說明】
頭戴式超聲換能器
技術領域
[0001]本發明涉及醫療設備領域，尤指一種頭戴式超聲換能器。
【背景技術】
[0002]經煩超聲刺激技術(TranscranialUltrasound Stimulat1n，TUS)是一種利用低強度聚焦超聲波作用于腦組織，對神經元產生生物機械效應，影響神經電活動，從而引起一系列生理生化反應的腦調控技術。與臨床使用的神經物理調節技術，如深度腦刺激、經顱磁刺激相比，經顱超聲刺激分別具有無損傷與高空間分辨率、高穿透深度的優勢，是一種很有應用前景的新腦調控技術。用于治療的超聲頻率一般小于1MHz，若達到同樣的刺激效果，使用的頻率越低，需要的聲強越小，所以低強度超聲刺激是一種很有應用前景和研究意義的腦功能調節技術。
[0003]專利公開號:CN103028202A，《經顱超聲刺激修復腦神經功能的裝置及方法》公開了一種經顱超聲刺激修復腦神經功能的裝置及方法，該裝置包括函數信號發生器、功率放大器及超聲換能器，其中，該函數信號發生器產生刺激所需的刺激信號后，通過該功率放大器放大至該超聲換能器所需的高壓脈沖信號，而后通過該超聲換能器得到超聲刺激信號，以對腦組織進行刺激，通過本發明，可以實現低功率、高分辨率、無創的神經修復治療目的。
[0004]該專利中，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超聲的強散射性，無論是采用準直器，還是自聚焦超聲換能器，超聲波通過顱骨后的傳播路徑難以控制，因此很難實現精準定位。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種頭戴式超聲換能器，在較低成本的基礎上提高超聲波測量的效率，降低測量誤差，提供用戶長久安全且成本低廉，治療效果較好的治療設備。
[0006]為達上述目的，本發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置于所述弧形支撐架兩側，其中所述壓電陣元模塊設置于所述弧形支撐架與人體頭部相對側，所述聲透鏡設置于所述弧形支撐架的另一側;所述壓電陣元模塊包含復數個壓電陣元，所述壓電陣元用于發射超聲波探測人體頭部。
[0007]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述弧形支撐架為鏤空結構。
[0008]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述聲透鏡為弧形結構，用于貼合人體頭部。
[0009]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述壓電陣元模塊通過所述復數個壓電陣元構成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結構，用于使所述壓電陣元發生的超聲波垂直進入人體頭部。
[0010]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述壓電陣元為與人體頭部弧度一致的弧形結構。
[0011]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述壓電陣元通過引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波。
[0012]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，所述壓電陣元通過柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波。
[0013]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，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，優選的，所述聲透鏡為硅橡膠材質。
[0015]在上述頭戴式超聲換能器中，優選的，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]本發明的有益技術效果在于:通過采用多個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，這導致大型單陣元的四周陣元發射的超聲波不能垂直與顱骨發射，造成超聲波在顱骨表面因折射而衰減嚴重;頭戴式超聲換能器方便患者的使用，方便患者長期佩戴，利用超聲對腦部疾病進行長期治療，以獲得更佳治療效果。
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發明所提供的頭戴式超聲換能器的組裝結構示意圖；
[0019]圖2為本發明所提供的頭戴式超聲換能器的爆炸結構示意圖。
[0020]附圖標號
[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。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0023]本發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置于所述弧形支撐架兩側，其中所述壓電陣元模塊設置于所述弧形支撐架與人體頭部相對側，所述聲透鏡設置于所述弧形支撐架的另一側;所述壓電陣元模塊包含復數個壓電陣元，所述壓電陣元用于發射超聲波探測人體頭部。以此，使得頭戴式超聲換能器方便患者的使用，方便患者長期佩戴，利用超聲對腦部疾病進行長期治療，以獲得更佳治療效果。
[0024]在上述實施例中，所述弧形支撐架可為鏤空結構;通過該鏤空結構可進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，在本發明一優選的實施例中，所述聲透鏡可為弧形結構，用于貼合人體頭部；降低超聲波在傳輸過程中因折射問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，便于用戶得到更好的超聲波治療。
[0026]在本發明一優選的實施例中，所述壓電陣元模塊通過所述復數個壓電陣元構成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結構，用于使所述壓電陣元發生的超聲波垂直進入人體頭部；所述壓電陣元為與人體頭部弧度一致的弧形結構。以此，通過更貼合與人體頭部的設計，讓該壓電陣元所輸出的超聲波能夠垂直進入人體頭部到達指定位置，實現精確治療的目的。
[0027]在上述實施例中，所述壓電陣元可通過引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波；當然，在本發明所提供的另一技術方案中所述壓電陣元也可通過柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波。該電纜線與外部控制設備相連，當外部控制設備接收到控制指令時，通過所述電纜線向所述壓電陣元輸入電信號，該壓電陣元根據該電信號輸出超聲波。
[0028]在本發明一優選的實施例中，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兩側臉頰位置，用于防止該頭戴式超聲換能器左右晃動，而該伸縮帶則用于調節該固定塊，以使該頭戴式超聲換能器在能夠佩帶的同時，提供給不同用戶更合適的佩帶體驗，該伸縮帶與該固定塊結構可通過現有緊固方式予以安置，本發明在此并不做過多限制。
[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做進一步說明，在實際工作中，本發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，可以是縷空結構，壓電陣元模塊4安裝在弧形支撐架3的外側，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，容易散熱且質量輕。
[0031 ] 壓電陣元模塊4包括多個壓電陣元，壓電陣元可以是3 X 3，4 X4，5 X 5等形式排列，每個壓電陣元與電纜線2電連接，具體地，可以在每個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柔性電路板與電纜線2電連接。此外，本發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程中的折射，從而減少超聲波在傳播過程中的衰減；當然上述實施例僅為更清楚的說明壓電陣元的形狀及結構，本發明在此并不限制該壓電陣元必須為弧形，實際工作中可根據實際需要選擇更多且更小的壓電陣元組合成弧面，也可通過少量的弧面結構的壓電陣元構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，聲透鏡5處于弧形支撐架3和人體頭皮之間，其上下兩側的形狀與弧形支撐架3和人體顱骨相配合，聲透鏡5與安裝在縷空結構的弧形支撐架3上的壓電陣元緊密貼合，可以減少超聲傳播過程的介質，減少超聲經過不同聲阻抗界面產生的衰減;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，可以進一步減少超聲傳播過程中的衰減。外殼I設置于電纜線2的上側，用于保護頭戴式超聲換能器，且保證外形美觀，外殼I上還可以設置線纜出口，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]通過上述結構，本發明所提供的頭戴式超聲換能器將傳統的單陣元的超聲換能器換成多個小型陣元的二維面陣換能器，降低了加工難度，同時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，減少聲波在傳播過程中的折射，而傳統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構，且可采用密度小的金屬材料，容易散熱且質量輕，采用與人體顱骨的頂部弧度相近的弧形支撐架，佩戴時，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上進行超聲刺激治療，使用極為方便;方便患者的使用，利于患者長期佩戴，通過超聲對腦部疾病進行長期治療，以獲得更佳治療效果。
[0034]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
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置于所述弧形支撐架兩側，其中所述壓電陣元模塊設置于所述弧形支撐架與人體頭部相對側，所述聲透鏡設置于所述弧形支撐架的另一側； 所述壓電陣元模塊包含復數個壓電陣元，所述壓電陣元用于發射超聲波探測人體頭部。2.根據權利要求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構。3.根據權利要求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構，用于貼合人體頭部。4.根據權利要求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所述復數個壓電陣元構成與所述聲透鏡弧度相等的弧形結構，用于使所述壓電陣元發生的超聲波垂直進入人體頭部。5.根據權利要求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構。6.根據權利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元通過引線與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波。7.根據權利要求4所述的頭戴式超聲換能器，其特征在于，所述壓電陣元通過柔性電路板與電纜線電連接，用于接收外部輸入的電信號，并根據所述電信號發出超聲波。8.根據權利要求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.根據權利要求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。10.根據權利要求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】A61N7/02GK105944245SQ201610375791
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】錢明, 李永川, 鄭海榮, 蘇敏, 何華林
【申請人】深圳先進技術研究院