[发明专利]超声设备和用于在这样的设备中使用的声学部件

说明书

一种超声设备用于对诸如生物组织的材料进行处置或成像并且包括换能器装置和被定位在所述换能器装置与所述材料之间的声学耦合部件。所述声学耦合部件包括使用电活性材料复合物的电活性材料致动器。电活性材料致动器可以例如被控制以实施对所述声学耦合部件的频率调谐。以这种方式，能够针对不同的操作频率优化声学耦合。

技术领域

本发明涉及一种超声设备，其包括用于体上或体内超声处置或成像的换能器装置。本发明还涉及用于在这样的设备中使用的声学部件。

背景技术

超声波在医学中有若干应用。一种这样的应用是超声成像，其中，超声波由包括超声换能器的阵列的超声设备发射到患者体内，并且超声波的回波由超声换能器或由专用超声接收器收集并处理以生成超声图像，例如1D、2D或3D超声图像。另一种应用是超声治疗，例如高强度聚焦超声(HIFU)治疗，其中超声波束由包括超声换能器元件瓦片的超声设备生成并且聚焦在患病组织上。在焦点处的重大能量沉积产生约65℃至85℃范围内的局部温度，其通过凝固性坏死破坏患病组织。

为了在超声换能器与正被成像或处置的身体组织之间产生良好质量的信号传递，需要良好质量的声学耦合。例如，可以使用特殊凝胶来改善超声换能器阵列与身体组织之间的接触。这避免了换能器到空气和空气到身体界面。

超声换能器的输出窗口通常具有基于身体组织的性质和要使用的超声频率而被设计的声阻抗。

因此，这样的输出窗口被设计用于特定的成像或处置模态。然而，一些处置和成像流程涉及例如以不同频率的多个过程。例如，可以以不同频率执行谐振成像和谐波成像，并且可能期望不同的处置频率。

将期望使得能够设定声学匹配部件的声阻抗，并且使得能够致动部件，使得超声系统能够针对不同的使用情况被优化。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一方面的示例提供了一种用于定位在超声换能器装置与要被处置或成像的材料(例如组织)之间的声学耦合部件，包括：

电活性材料致动器，其包括至少一个电活性材料层和具有不同声阻抗的另外的材料层的分层电活性材料结构，

其中，所述电活性材料致动器适于从所述超声换能器装置接收具有一频率的超声信号并将所述超声信号发送到要被处置或成像的所述材料；以及

控制器，其中，所述控制器用于电气地控制所述电活性材料致动器以在对所述频率的传输时实施对所述频率的偏移。

该部件使得能够设定超声阻抗，使得所述设备能够递送改进的声学性能，因为它能够提供对通过对所述致动器的致动而传输的超声频率的偏移或调谐。可以以动态方式执行所述偏移或调谐。这可以例如适用于由致动器发送的谐振超声频率。

声学耦合部件例如递送期望的声阻抗，其能够通过设计来设定。可以通过填充电活性材料或对电活性材料的层压，特别是使用亚波长层或颗粒，来获得设定的声阻抗。致动功能使得能够进行形状控制。特别地，通过致动改变层厚度，对设备的致动可以用于控制频率相关的行为。超声频率可取决于正在使用的成像模式或处置模式，并且对部件的致动然后可以使得能够将部件设定为对于所使用的特定模式而言是最佳的。

该部件被设计为引入故意引起的反射。使一些频率进入谐振，并且因此增加了该频率的输出压力。其他频率具有负干扰，因此具有降低的输出压力。以这种方式，产生具有较高输出压力的窄带宽响应。频率受部件的层的厚度影响，并且这些层中的至少一个通过其是电活性致动器而具有能调节的厚度，以随之改变并使超声频率偏移。偏移的频率可以是谐振频率。致动器结构可以被称为谐振结构。

根据本发明的另一方面的示例提供一种超声设备，包括：

换能器装置；

如以上定义的声学耦合部件，其适于被定位在所述换能器装置与要被处置或成像的所述材料之间。