Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями



Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями
Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями

 


Владельцы патента RU 2554892:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям Сущность: ультразвуковой HIFU-преобразователь содержит передний согласующий слой, выполненный в виде непрерывной сферической поверхности. Плитки из сферически криволинейного композиционного пьезоэлектрического материала, каждая содержащая множество акустических передающих областей, прикреплены к выпуклой поверхности согласующего слоя для обеспечения непрерывной сферической поверхности пьезоэлектрических передатчиков. Множество криволинейных печатных плат установлено за пьезоэлектрическим материалом и расположено на расстоянии от задней поверхности пьезоэлектрического материала для обеспечения воздушного охлаждающего канала для задней поверхности пьезоэлектрического материала. Множество деформируемых металлических контактов обеспечивает электрические соединения между печатными платами и пьезоэлектрическим материалом и перекрывает канал. Электрические соединения выполнены к электродам на передней поверхности пьезоэлектрического материала через немагнитные межсоединения, проходящие сквозь пьезоэлектрический материал. Технический результат: обеспечение устойчивости соединений, вызванных повторным нагреванием и охлаждением. 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к медицинским ультразвуковым диагностическим системам и, в частности, к ультразвуковым преобразователям, которые используются для регулированного нагрева тканей тела при помощи высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (сокращенно HIFU).

Уровень техники

Лечение повышенными температурами, обеспечиваемыми с помощью ультразвука, используется для разных терапевтических целей. При лечении высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком ультразвуковая энергия фокусируется в маленькое пятно внутри тела, для того чтобы нагреть ткани до температуры, достаточной для создания требуемого терапевтического эффекта. Этот способ подобен литотрипсии, где фокусированная энергия является достаточно большой для размельчения камней в почках, но со значительно меньшей энергией, которая подается в течение продолжительного времени, а не быстрым импульсом. HIFU-способ может использоваться для селективного разрушения нежелательной ткани внутри тела. Например, новообразования или другие патологические ткани могут быть разрушены посредством подачи фокусированной ультразвуковой энергии, для того чтобы нагревать клетки до температуры, достаточной для разрушения ткани, обычно около 60-80°C, без разрушения соседних нормальных тканей. Другие лечения повышенными температурами включают в себя селективное нагревание тканей, чтобы селективно активировать лекарство или способствовать некоторому другому физиологическому изменению на выбранном участке тела человека.

HIFU-преобразователи часто выполнены в виде сферических или параболических тарелок с радиусом кривизны, который обеспечивает преобразователь геометрической фокальной точкой (см., например, HIFU-преобразователь, описанный в международной публикации патентной заявки WO 98/52465 (Acker и др.) и в публикации патентной заявки США № 2009/0230822 (Kushculey и др.)). HIFU-преобразователи приводятся в действие с помощью значительно большей энергии, чем преобразователи диагностической визуализации, и могут генерировать достаточное количество тепла. Это тепло может вызывать расширение и сжатие HIFU-преобразователя и компонентов, прикрепленных к преобразователю, таких как опорные рамы и электрические элементы. Следовательно, обычно обеспечено некоторое средство для охлаждения преобразователя, такое как канал для охладительного агента в опоре для преобразователя, раскрытого Acker и др. Кроме того, было бы желательно изготовить узел преобразователя таким образом, чтобы соединения с другими элементами были устойчивыми к усилиям, вызванным повторным нагреванием и охлаждением узла преобразователя.

Раскрытие изобретения

В соответствии с принципами настоящего изобретения описан сферический HIFU-преобразователь, который электрически приводится в действие посредством подачи управляющих сигналов на электроды на задней выпуклой поверхности преобразователя. Управляющие сигналы подаются на электроды при помощи деформируемых контактов между электродами и печатными платами. Деформируемые контакты могут сгибаться и выгибаться в результате расширения и сжатия узла, вызванных нагреванием и охлаждением преобразователя. Деформируемый контакт дополнительно обеспечивает расположение печатных плат на расстоянии от преобразователя, образуя опорный слой воздушного зазора преобразователя, который обеспечивает охлаждающий канал.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

Фиг.1 - вид в перспективе сферического согласующего слоя преобразователя, выполненного отдельно для HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.2a - вид сбоку листа из керамического пьезоэлектрического материала, который был разрезан для образования композиционной решетки преобразователя для HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.2b - композиционная решетка преобразователя с немагнитным межсоединением, выполненным в соответствии с принципами настоящего изобретения;

Фиг.3 - композиционная решетка преобразователя с излучающими элементами и созданными немагнитными межсоединениями в соответствии с принципами настоящего изобретения;

Фиг.4 - композиционная пьезоэлектрическая плитка перед формированием сферической формы для HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.5 - вид в разрезе расположения композиционных пьезоэлектрических плиток на согласующем слое для HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.6 - вид в перспективе задней стороны HIFU-преобразователя с девятью плитками настоящего изобретения;

Фиг.7a и 7b - передняя и задняя поверхности криволинейной печатной платы с удлиненными деформируемыми контактами для HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.8 - вид в перспективе задней стороны HIFU-преобразователя настоящего изобретения с прикрепленной опорной рамой для печатных плат на Фиг.7a и 7b;

Фиг.9 - подробный вид соединения удлиненных деформируемых контактов печатной платы с областями HIFU-преобразователя настоящего изобретения;

Фиг.10 - частичный вид в разрезе и вид в перспективе HIFU-преобразователя настоящего изобретения с периферийной рамой и задней крышкой канала;

Фиг.11 - вид сверху задней крышки канала на Фиг.10;

Фиг.12 - вид в разрезе HIFU-преобразователя на Фиг.10;

Фиг.12a - увеличенный вид периферии HIFU-преобразователя на Фиг.12;

Фиг.13 - вид в перспективе HIFU-преобразователя настоящего изобретения при установке на столе для пациента.

Осуществление изобретения

Создание HIFU-преобразователя настоящего изобретения может начинаться с изготовления сферического или тарельчатого согласующего слоя. Согласующий слой (слои) преобразователя обеспечивает, по меньшей мере, частичное согласование акустических свойств пьезоэлектрического преобразователя с акустическими свойствами тела пациента или среды между преобразователем и пациентом. Согласованные свойства могут включать в себя акустическое сопротивление, скорость звука и плотность материала. В известной конструкции ультразвукового преобразователя согласующий слой обычно сформирован на пакете преобразователя и сформирован над контрольными электродами на излучающей поверхности пьезоэлектрического материала. Для HIFU-преобразователя, описанного в данном раскрытии, сферический согласующий слой образован самостоятельно отдельно от остальной части преобразователя. Существует несколько способов формирования сферического согласующего слоя, включающих в себя литье, формование, высокотемпературное формообразование или механическую обработку. Сферический согласующий слой HIFU-преобразователя, описанный в данном документе, выполнен из смолы с наполнителем, которая заполнена частицами, которые обеспечивают согласующий слой заданными акустическими свойствами, как известно в области техники.

Предпочтительно, частицы являются немагнитными. При литье или формовании сферического согласующего слоя эпоксидная смола с наполнителем заливается в вогнутое приспособление заданной сферической формы. Выпуклое приспособление закрывают на вогнутом приспособлении, заставляя жидкую эпоксидную смолу заполнять сферическое пространство между двумя приспособлениями. Эпоксидная смола отверждается и удаляется из оправок, затем обрабатывается по периферии для ее окончательного формирования. В процессе высокотемпературного формообразования плоский лист заданной толщины формируют из эпоксидной смолы с наполнителем, затем частично отверждают. Потом лист размещают на нагретое выпуклое или вогнутое приспособление заданной кривизны, которое нагревает лист таким образом, что он становится пластичным и соответствует кривизне приспособления. Когда лист достиг своей заданной сферической формы, он отверждается и обрабатывается. В процессе обработки диск из эпоксидной смолы с наполнителем отливается или формуется и отверждается. Затем диск обрабатывается на одной стороне для формирования выпуклой поверхности. Затем диск устанавливается на вогнутое приспособление, а другая сторона диска обрабатывается для формирования вогнутой стороны сферического согласующего слоя. В созданном варианте осуществления готовый сферический согласующий слой, полученный в любом из этих процессов, имеет толщину, равную 0,5 мм, диаметр, равный 140 мм, и сферический радиус, равный 140 мм, размер и форму готового HIFU-преобразователя. Фиг.1 показывает такой сферический согласующий слой 10. Вогнутая поверхность 12 является излучающей поверхностью готового преобразователя, которая обращена к пациенту, и выпуклая поверхность 14 металлизируется напылением для получения возвратного электрода с избыточным сигналом, затем покрывается композиционными пьезоэлектрическими плитками. Таким образом, жесткий согласующий слой обеспечивает форму заданной кривизны для узла слоя пьезоэлектрических плиток. Поскольку согласующий слой спереди плиток является непрерывно сформированной поверхностью, он обеспечивает заданную электрическую и влагонепроницаемую изоляцию остальной части HIFU-преобразователя от пациента и внешней среды спереди HIFU-преобразователя.

Создание решетки композиционного пьезоэлектрического преобразователя начинается с листа 30 из керамического пьезоэлектрического материала, как показано на Фиг.2a и 2b. В созданном преобразователе лист 30 имеет толщину (T), равную 1,2 мм. Сначала просверливают ряд отверстий в листе 30, в которых желательно иметь электрические соединения от задней стороны к передней стороне (излучающая сторона) преобразователя. Отверстия затем заполняют эпоксидной смолой, заполненной серебром, для образования межсоединений 32 сквозь лист. Серебряное наполнение обеспечивает электрическую проводимость и является немагнитным для работы в магнитном поле магнитно-резонансного томографа. Другой немагнитный проводящий материал может использоваться для проводящего наполнения. Серебросодержащая эпоксидная смола отверждается. Затем лист частично разрезают по толщине на параллельные надрезы 16 в одном направлении, как показано на виде кромки листа 30 на Фиг.2a. Затем лист частично разрезают с помощью параллельных надрезов в ортогональном направлении, оставляя множество выступающих вверх пьезоэлектрических столбиков 18 и межсоединений 32. Полученные надрезы затем заполняют непроводящей эпоксидной смолой и отверждают. Затем обрабатывают верхнюю и нижнюю поверхности листа для получения плоских поверхностей на глубины, указанные пунктирными линиями 34 на Фиг.2a. В результате будет получен готовый лист матрицы пьезоэлектрических столбиков 18 и проводящих межсоединений 32 в эпоксидной смоле 36, как показано на Фиг.2b. Готовый лист содержит 1:3 матрицу пьезоэлектрических столбиков, каждый из которых имеет свой преобладающий тип колебаний в своем продольном направлении по толщине листа и который передает ультразвук преимущественно в направлении к передней стороне (обращенной к пациенту) преобразователя. Этот преобладающий тип колебаний композиционного материала уменьшает нежелательную поперечную передачу через решетку к другим активным областям решетки.

Плоский композиционный пьезоэлектрический лист 30 обрабатывают в трапециевидную форму, как показано при помощи периферийной формы композиционной пьезоэлектрической плитки 40 на Фиг.4. В созданном HIFU-преобразователе плитки имеют трапециевидную форму на Фиг.4 для обеспечения круглой сферической центральной плитки, как описано ниже. В качестве альтернативы, каждая плитка может быть обработана в форме куска пирога, так что плитки будут закрывать согласующий слой без необходимости в центральной плитке. Плитки также могут иметь другие геометрические формы, выполненные с возможностью закрытия сферической поверхности, включая, но не ограничиваясь этим, пятиугольники, смешанные с шестиугольниками, как показано при помощи вставок на футбольном мяче. Затем плоской трапециевидной плитке на Фиг.4 придают заданную сферическую кривизну. Поскольку составной преобразователь выполнен из матрицы в эпоксидной смоле, плитку можно нагревать для размягчения эпоксидной смолы таким образом, что плитка может соответствовать заданной кривизне. Это может быть сделано посредством размещения плитки 40 на нагретое вогнутое или выпуклое приспособление, потом прижатия плитки в соответствие с вогнутой или выпуклой формой. В то время как плитку удерживают при заданной кривизне, приспособление охлаждают и эпоксидная смола полностью отверждается. Результатом является сферическая по форме композиционная пьезоэлектрическая плитка для сферического HIFU-преобразователя.

После отверждения плитки верхнюю и нижнюю поверхности металлизируют посредством напыления проводящего материала на поверхности листа, как показано для листа 30 на Фиг.3. Предпочтительно, проводящий материал является немагнитным, такой как золото или титан/золото. Металлизированные поверхности электрически соединяют при помощи проводящих межсоединений 32, обеспечивающих электрическое соединение от задней поверхности композиционного листа к передней поверхности. Активные (передающие и принимающие) области композиционного пьезоэлектрического листа затем изолируют посредством сверления алмазным сверлом, лазерного сверления, ультразвуковой обработки вокруг заданных активных областей от задней (выпуклой) поверхности плитки. Некоторые такие определенные активные области 44 показаны на Фиг.3 и 4. Надрезы 42, которые определяют активные области, выполнены через металлизацию поверхности листа для электрической изоляции областей и предпочтительно проходят на половину расстояния сквозь композиционный лист, для того чтобы акустически изолировать активную область от окружающих областей листа и других активных областей. В качестве альтернативы, активные области могут быть электрически и акустически изолированы после соединения плиток с согласующим слоем.

В созданной плитке активные области 44 расположены несимметрично в виде рядов, или столбцов, или окружностей, или других регулярных структур и расположены несимметрично или беспорядочно, как показано на Фиг.4. Бессистемное расположение предотвращает любое значительное аддитивное объединение акустических боковых лепестков активных областей, которые будут уменьшать эффективную энергию, обеспечиваемую HIFU-преобразователем.

Затем восемь сферических трапециевидных плиток 40 плотно соединяют рядом друг с другом вокруг выпуклой поверхности 14 согласующего слоя 10, что таким образом обеспечивает форму узла плиток. Если сферические плитки 40 сформированы в форме пирога, как описано выше, плитки будут полностью закрывать выпуклую сторону согласующего слоя 10. Когда сферические плитки являются трапециевидными, как показано на Фиг.4, они будут закрывать выпуклую сторону согласующего слоя, кроме центра согласующего слоя. Это круглое сферическое пространство может быть оставлено открытым. В качестве альтернативы, его можно закрыть круглым сферическим проводником тепла, таким как алюминий, для охлаждения. Возвращающаяся акустическая энергия будет стремиться сфокусироваться в центре HIFU-преобразователя вследствие его сферической геометрической формы. Расположение проводника тепла в данном документе может способствовать охлаждению HIFU-преобразователя.

В качестве альтернативы, круглая сферическая композиционная пьезоэлектрическая плитка 48 может заполнить это пространство. Например, круглый лист на Фиг.3 со своими собственными активными областями может быть сформирован в сферическую форму и расположен в данном документе, обеспечивая полное композиционное пьезоэлектрическое покрытие согласующего слоя 10, как показано на виде в разрезе трапециевидных и круглой плиток на согласующем слое 10 на Фиг.5. В созданном преобразователе с данной конструкцией полного покрытия девять плиток обеспечивают HIFU-преобразователь с 265 активными областями: 256 - для передачи и девять - для приема.

На Фиг.3 видно, что межсоединения 32 расположены, чтобы соединять металлизированную область вокруг активных областей на задней поверхности с металлизированной поверхностью на передней (обращенной к пациенту) стороне плитки. В созданном HIFU-преобразователе металлизированная область вокруг активных областей 44 электрически подключена с опорным потенциалом. Межсоединения 32 соединяют этот опорный потенциал с металлизированной поверхностью на другой стороне плитки - стороне, невидимой на Фиг.3. Межсоединения используются таким образом для подачи опорного потенциала к обращенной к пациенту стороне композиционных пьезоэлектрических плиток и также к металлизации на стороне, обращенной к пациенту, активных областей 44. Поскольку обращенная к пациенту сторона плиток 40 соединена с согласующим слоем 10 и таким образом является недоступной для электрических соединений, межсоединения обеспечивают необходимое электрическое соединение через пьезоэлектрический лист с передней стороной плитки.

Затем пластмассовую опорную раму 50 прикрепляют к задней стороне собранных плиток посредством склеивания, защелкивания или крепежных элементов, как показано на Фиг.6. В созданном преобразователе каждая из девяти плиток 40, 48 является доступной между ребрами опорной рамы. Опорная рама используется для установки восьми трапециевидных и одной круглой печатных плат 52, распределенных на расстоянии друг от друга над задними поверхностями композиционных пьезоэлектрических плиток 40. Фиг.7a и 7b показывают переднюю и заднюю (54) поверхности трапециевидных печатных плат 52. Соединители 56 на печатной плате расположены на задней поверхности 54 от соединителя 57, которые соединены при помощи металлизированных сквозных отверстий 59 в плате с активными областями HIFU-преобразователя. На передней поверхности печатных плат расположены деформируемые металлические контакты 60, которые перекрывают пространство между печатной платой и ее плиткой и электрически соединяют соединители на печатной плате с активными областями 44 и межсоединениями 32 противоположной композиционной пьезоэлектрической плитки 40. Пазы 58 для охлаждения расположены на одной кромке печатной платы 52, которая находится на периферии HIFU-преобразователя.

Печатную плату 52 склеивают с опорной рамой 50 над каждой плиткой, такой как плитка 40, показанная на Фиг.6. При сборке печатной платы, таким образом, она имеет вид, как показано посредством печатной платы 52 на Фиг.8. До этой сборки удлиненные концы деформируемых металлических контактов 60 покрывают проводящей эпоксидной смолой. При сборке печатной платы на раме концы контактов 60 будут контактировать с металлизированными областями противоположной плитки и становятся связанными при электрическом соединении с металлизированными областями при отверждении проводящей эпоксидной смолы. Таким образом, контакты 60 обеспечивают электрическое соединение между печатными платами и активными областями и областями опорных потенциалов пьезоэлектрических плиток.

Хотя печатные платы могут быть изготовлены в виде обычных плоских печатных плат, печатная плата 52 на Фиг.7a и 7b предпочтительно имеет сферическую кривизну, соответствующую сферической кривизне противоположных композиционных пьезоэлектрических плиток 40, с которыми они соединены при помощи контактов 60. Печатные платы могут быть изогнуты только на стороне, обращенной к плитке, как показано на Фиг.7a, или на обеих сторонах. Печатные платы могут быть выполнены в виде изогнутых плат несколькими способами. Один заключается в том, что начинают с толстого плоского листа стеклоэпоксидного материала платы и обрабатывают или шлифуют поверхность платы до заданной кривизны. Другой способ заключается в использовании горячего формования для нагрева материала платы и размягчения эпоксидной смолы, затем формирования кривизны посредством сжатия листа на приспособлении заданной кривизны. Печатные платы могут иметь двойное покрытие из проводящих линий, полученных за счет фотолитографии или химического травления на верхней и нижней поверхностях, взаимно соединенных при помощи металлизированных сквозных отверстий, образованных в плате. Печатные платы также могут быть многослойными платами с тремя или более слоями проводящих линий, образованных на поверхностях и внутри слоев платы для более сложных конфигураций схем с более высокой плотностью упаковки. Жесткие платы 52 также обеспечивают надежную установку других электрических компонентов, таких как соединитель 57.

Деформируемые металлические контакты 60 могут быть выполнены в виде пружин, таких как пластинчатые пружины, витые пружины или винтовые пружины. Пружины обеспечивают множество преимуществ. Во-первых, они обеспечивают электрическое соединение от печатных плат для обеспечения управляющих сигналов и опорного потенциала с областями пьезоэлектрика HIFU-преобразователя. Когда плоская печатная плата используется напротив сферической композиционной пьезоэлектрической плитки, соответствие контактов 60 позволит контактам охватывать неравномерное расстояние 62 между платой 52 и пьезоэлектрической плиткой, оставаясь относительно несжатыми, когда перекрытое расстояние является большим, и относительно более сжатыми, когда расстояние является меньшим. Во-вторых, они обеспечивают сохранение зазора 62 между пьезоэлектрическими плитками, который используется для охлаждения пьезоэлектрических плиток. В-третьих, они обеспечивают деформируемые электрические соединения, которые обеспечивают зазор между печатными платами и плитками, который изменяется при нагревании и охлаждении HIFU-преобразователя. В-четвертых, так как металлические контакты являются теплопроводными и перекрывают канал воздушного потока между пьезоэлектрическим материалом и печатной платой, они будут проводить тепло от пьезоэлектрического материала, которое будет рассеиваться при прохождении воздуха через контакты в канале. Эти преимущества могут быть понятны из увеличенного вида этих контактов на Фиг.9. На этом чертеже контакты 60 образованы в виде пружинных зажимов, которые перекрывают зазор 62 для охлаждения между печатной платой 52 и плиткой 40. Видно, что центральный контакт 60 обеспечивает электрическое соединение с активной областью 44 плитки 40. Эта активная область 44 преобразователя изолирована от окружающей области плитки за счет надрезов 42 через металлизацию поверхности и в композиционную пьезоэлектрическую плитку 40. На каждой стороне центрального контакта 60 расположены контакты 60a пружинных зажимов, которые соединены с металлизацией над межсоединениями 32. Таким образом, эти электрические соединения соединяют переднюю металлизированную поверхность плитки, которая склеена с согласующим слоем 10 и, следовательно, является недоступной для непосредственного электрического соединения, с заданным электрическим потенциалом, таким как опорный потенциал.

Фиг.10 показывает другой узел HIFU-преобразователя настоящего изобретения, в котором собранный согласующий слой 10, композиционные пьезоэлектрические плитки 40, опорная рама 50 и печатные платы 52 вставлены в круглую периферийную раму 80, которая закрыта задней пластиной 70. Таким образом, задняя пластина 70 охватывает воздушный канал 76 между задними поверхностями печатных плат 52 и пластиной. Задняя пластина включает в себя два воздушных отверстия 72 и 74, причем одно отверстие обеспечивает доступ к охлаждающему пространству 62' между центральной печатной платой 52' и центральной пьезоэлектрической плиткой через отверстие в плате 52', а другое отверстие обеспечивает доступ к воздушному каналу 76 между платами 52 и пластиной 70. Задняя пластина 70 показана на виде сверху на Фиг.11. В примере на Фиг.10 пластина 70 контактирует с круглым центральным ребром опорной рамы 50 для отделения охлаждающего пространства 62' от периферийного воздушного канала 76. Воздух для охлаждения принудительно подается в одно из этих отверстий и выходит через другое для охлаждения композиционных пьезоэлектрических плиток 40. Видно, что в отличие от известного пакета преобразователя композиционные пьезоэлектрические плитки не содержат материал подложки, прикрепленный к их задним (неизлучающим) поверхностям. Вместо этого они поддерживаются за счет охлаждающего пространства 62. Это означает, что нет никакого закрепленного материала подложки, который будет нагреваться композиционным пьезоэлектриком во время использования. Вместо этого задняя поверхность композиционного пьезоэлектрика охлаждается потоком воздуха из охлаждающего пространства 62 между композиционным пьезоэлектриком и печатными платами 52. Например, при подаче воздуха в отверстие 74 воздух будет проходить через центральное охлаждающее пространство 62', отверстия 64 в опорной раме 50 (см. Фиг.8), охлаждающие пространства 62 между трапециевидными плитками 40 и трапециевидными печатными платами 52, периферийные пазы 58 печатных плат в воздушный канал 76 и выходить через отверстие 72. Таким образом, задняя поверхность композиционных пьезоэлектрических плиток может непрерывно непосредственно охлаждаться воздухом во время использования HIFU-преобразователя.

Фиг.12 - вид в разрезе через центр узла HIFU-преобразователя на Фиг.10, который дополнительно показывает элементы системы воздушного охлаждения узла. Фиг.12a - увеличенный вид периферии узла, показывающий пьезоэлектрическую плитку 40, опорную раму 50 и печатную плату 52 при упоре в периферийную раму 80 и закрытые задней пластиной 70.

Фиг.13 показывает HIFU-преобразователь 22 настоящего изобретения, используемый в столе 28 для пациента ультразвуковой HIFU-системы 20. Фиг.13 представляет собой вид сверху стола для пациента. Стол 28 для пациента содержит первую емкость 24, заполненную подходящей пропускающей жидкостью, например водой. Для ясности прозрачная мембрана, уплотняющая верхнюю часть первой емкости 24, не показана. HIFU-преобразователь 22 расположен в первой емкости 24 и выполнен с возможностью излучения высокоинтенсивной фокусированной ультразвуковой энергии вверх по направлению к пациенту, лежащему на столе 28. Вода в емкости 24 обеспечивает акустическое контактное средство между HIFU-преобразователем 22 и пациентом и, кроме того, обеспечивает охлаждение передней части HIFU-преобразователя. Для завершения подвода ультразвуковой энергии, излучающейся из первой емкости к пациенту, вторая емкость 27, содержащая среду с низким коэффициентом отражения, расположена над первой емкостью 24. Предпочтительно, подходящая гелевая подушка используется для второй емкости. Вторая емкость 27 содержит контактную поверхность 27a, на которую размещают пациента, которого необходимо лечить. Устройство 20 дополнительно содержит отверстие 26, выполненное с возможностью обеспечения осмотра, например визуального осмотра, на контактной поверхности 27a между второй емкостью 27 и пациентом. Отверстие 26 предпочтительно расположено в виде, по существу, прозрачного окна, через которое медицинский персонал непосредственно или с использованием зеркала или соответствующим образом расположенной камеры может проверять на наличие воздушных пузырей между контактной поверхностью 27a и пациентом. В случае когда обнаружен воздушный пузырь, пациента повторно размещают до тех пор, пока не будут отсутствовать воздушные пузыри. После этого пациента соответствующим образом фиксируют в неподвижном состоянии и лечение может быть начато. HIFU-система 20 на Фиг.13 дополнительно описана в международной публикации патентной заявки WO 2008/102293 (Bruggers).

1. Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU), содержащий:
криволинейную пьезоэлектрическую решетку, содержащую противоположные вогнутую переднюю и выпуклую заднюю поверхности и множество акустических передающих областей;
множество электродов, расположенных на выпуклой задней поверхности криволинейной пьезоэлектрической решетки для подачи электрических сигналов передачи в акустические передающие области;
печатную плату, расположенную на расстоянии от задней поверхности криволинейной пьезоэлектрической решетки и напротив нее, которая соединяет электрические сигналы с акустическими передающими областями, причем печатная плата содержит множество металлических контактов, которые деформируются при наличии теплового расширения и сжатия и которые перекрывают зазор между печатной платой и криволинейной пьезоэлектрической решеткой и электрически соединены с электродами акустических передающих областей криволинейной пьезоэлектрической решетки; и
раму, на которую установлена указанная печатная плата на расстоянии относительно криволинейной пьезоэлектрической решетки, а также дополнительно содержащий множество печатных плат, установленных на раме на расстоянии относительно разных областей криволинейной пьезоэлектрической решетки.

2. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором металлические контакты электрически соединены с электродами акустических передающих областей посредством проводящей эпоксидной смолы.

3. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором металлические контакты дополнительно содержат пружины.

4. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 3, в котором пружины дополнительно включают в себя пластинчатые пружины.

5. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 3, в котором пружины дополнительно включают в себя витые пружины.

6. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 3, в котором пружины дополнительно включают в себя спиральные пружины.

7. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором металлические контакты дополнительно содержат пружинные зажимы.

8. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором зазор между печатной платой и криволинейной пьезоэлектрической решеткой имеет разное расстояние для разных металлических контактов.

9. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором печатные платы дополнительно содержат плоские печатные платы.

10. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором печатные платы дополнительно содержат криволинейные печатные платы.

11. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, дополнительно содержащий электрод опорного потенциала, расположенный на выпуклой задней поверхности пьезоэлектрической решетки;
при этом множество металлических контактов соединяет сигналы передачи с электродами акустических передающих областей и по меньшей мере один дополнительный металлический контакт соединяет опорный потенциал с электродом опорного потенциала.

12. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 1, в котором длина зазора между печатной платой и пьезоэлектрической решеткой изменяется при тепловом расширении и сжатии преобразователя, при этом деформируемые металлические контакты сгибаются для компенсации изменения длины зазора.

13. Криволинейный HIFU-преобразователь по п. 12, в котором поперечная связь печатной платы и пьезоэлектрической решетки изменяется при тепловом расширении и сжатии преобразователя, при этом деформируемые металлические контакты сгибаются для компенсации изменения поперечной связи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям, используемым в медицинской технике. Сущность: преобразователь фокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) содержит пьезоэлектрическую решетку со слоем пьезоэлектрического материала, имеющий обращенную к пациенту переднюю поверхность и заднюю поверхность.

Изобретение относится к жидкостным и газовым ультрозвуковым расходомерам. Пьезоэлектрический узел для ультразвукового расходомера содержит пьезоэлектрический элемент, содержащий первую поверхность и вторую поверхность, пьезоэлектрический первый электрод, взаимодействующий с первой поверхностью, и второй электрод, взаимодействующий со второй поверхностью.

Изобретение относится к электроакустическим сенсорам, способным работать в среде с высоким давлением. .

Использование: для электроактивных полимерных исполнительных механизмов. Сущность изобретения заключается в том, что исполнительный механизм содержит слой электроактивного полимера, эластичную электродную структуру, размещенную на первой стороне слоя электроактивного полимера, слой противоэлектрода, размещенный на второй стороне слоя электроактивного полимера, и пассивный слой, который прикреплен к стороне эластичной электродной структуры, причем пассивный слой образует опорный слой для прикрепления исполнительного механизма к подложке, при этом эластичная электродная структура имеет касательный модуль упругости Yel, который меньше или практически равен модулю упругости YEAP слоя электроактивного полимера, и отношение Yc/YEAP касательного модуля упругости Yc слоя противоэлектрода и касательного модуля упругости YEAP слоя электроактивного полимера составляет, по меньшей мере, 10. Технический результат: обеспечение возможности создания механизма с режимом срабатывания для создания относительно острых кромок без добавления дополнительных слоев. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх