[发明专利]一种超声换能器

说明书

技术领域

本发明属于超声治疗技术领域，具体涉及一种超声换能器。

背景技术

超声波由于对组织的穿透能力强、同时对组织不产生电离辐射，因而在治疗和诊断中的使用日益普遍。而在超声治疗和超声诊断中，普遍使用的超声换能器是平面超声换能器和聚焦超声换能器。

聚焦超声换能器可以在组织内形成非侵入的靶向作用，最近几年，聚焦超声换能器的使用越来越普遍。目前市面上已有的聚焦超声换能器有很多种，如透镜换能器、球壳换能器、菲涅尔波带片换能器、相控阵聚焦换能器、抛物面反射式换能器等等，这些聚焦换能器的特点是所产生的超声波是一种以焦点为球心的球面波，这类超声换能器的优点是可以将超声能量全部集中于焦点处，超声波聚焦能量集中。

而在超声治疗中，要达到好的治疗效果，必须根据治疗目的来设计相应的超声声场。比如，目前市面上出现了一些利用超声波来替代中医治疗领域中的针灸治疗的超声针灸设备。超声针灸设备作为一种新兴的超声设备，其基本原理是利用超声波透过皮肤以后在皮下汇聚所产生的声能对人休穴位进行刺激，以达到传统针刺穴位的效果。

穴位作为针灸时的针刺部位，并非仅为单个的点位而是一个具有一定深度(各个穴位在人体体表的位置深浅不一)和广度的区域，要想使针灸达到较理想的效果就必须对整个区域做到准确的刺激，现有的聚焦换能器尽管在组织内要求具有靶向作用，但由于超声波作用区域较小(对组织的刺激区域仅为以焦点为中心的一个很小的椭球区域)，其在组织内产生的刺激区域不能同时覆盖针灸治疗所要求的区域，因而无法完全模拟传统针灸中的针刺手法，从而很难达到传统针灸的治疗效果。并且这类聚焦换能器由于会聚于焦点处的能量较高，因而还存在损伤组织的可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中超声治疗设备所存在的上述不足，提供一种长焦域的超声换能器。

为了解决上述超声针灸治疗中的问题，本发明人通过试验发现，对于超声针灸设备而言，如果超声换能器的能量集中区域是一个沿超声波声轴线方向延伸的长条形区域，即超声换能器所发射的超声波形成的是一个焦域为长条形的聚焦声场，则在超声治疗中，人体很容易产生传统针灸过程中的酸麻涨痛等感觉，从而达到较好的治疗效果。而目前普通的聚焦超声换能器由于衍射原理的限制，难以形成这种长焦域的超声声场。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该超声换能器包括有发射聚焦超声波的超声发射单元，所述超声发射单元发射的超声波所形成的焦域形状为长条形，沿超声波声轴线方向延伸，即本发明中超声换能器的超声发射单元的结构能够使超声波所形成的焦域形状为长条形且沿超声波声轴线方向延伸。

一种优选方案是，所述超声发射单元包括聚焦波源和设置在超声传输路径上的超声传导单元，所述聚焦波源所发射的超声波经超声传导单元后聚集在超声波声轴线上并沿超声波声轴线方向延伸，从而使所形成的焦域形状为沿超声波声轴线方向延伸的长条形。

优选的是，所述聚焦波源采用能反射超声波的聚焦波源，所述超声传导单元采用可透射超声波并能反射超声波的材料制成，该材料的声阻抗与人体皮肤的声阻抗不相匹配，即超声传导单元与人体皮肤之间的声阻抗不一致，两者之间具有较大的声阻抗差异。

其中，所述人体皮肤与超声传导单元的声阻抗比值的优选范围为1/2-1/50，进一步优选为1/10-1/40。

优选超声传导单元采用玻璃、铜或铝制成。

更优选的是，所述超声传导单元与聚焦波源的超声发射面相接触，且其形状与聚焦波源的超声发射面的形状相适配。优选超声传导单元与人体皮肤相接触一面(即超声传导单元的底面)的形状为平面形或者采用与人体皮肤表面相适应的形状。

进一步优选的是，所述聚焦波源可采用球壳形波源，超声传导单元与所述球壳形波源的超声发射面相接触的接触面的形状为与超声发射面相适配的球冠面；或者，所述聚焦波源也可包括平面压电材料以及贴合在所述平面压电材料上的凹透镜，超声传导单元与所述凹透镜相接触的接触面的形状为与所述凹透镜的凹陷部相适配的形状。

当然，聚焦波源也可以采用其他具有相同功能的结构。

为了适应和满足超声针灸设备的需要，其中，所述聚焦波源的口径D范围是25-50mm，聚焦波源的聚焦半径SR范围是20-50mm，超声发射单元的中心厚度S范围是0.5-2.6mm。