[发明专利]一种可穿戴超声探头

说明书

本发明公开了一种可穿戴超声探头，包括上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极及下封装膜；所述有机压电材料被所述上封装膜和下封装膜封装；所述上封装膜和下封装膜为高分子聚合物薄膜；所述正电极和负电极为金属薄膜；所述上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极和下封装膜通过粘接进行组合。相对于现有的A超探头人机接口，本发明在保障人机接口的效果同时，极大地提高了探头的便携化。

技术领域

本发明涉及可穿戴电子产品领域，尤其涉及一种便携可穿戴超声波治疗设备的探头结构。

背景技术

人机接口能够采集人体的生理信号，通过处理能够获得人体的运动意图，进一步得可以用于控制外部设备。目前在人机接口中所使用主流的人体信号为肌电信号和脑电信号，超声信号作为两种信号的替代，具有安全、稳定和高精度的特点。现有超声人机接口使用B超探头和传统A超探头作为传感器检测人体肌肉，以检测人体肌肉的界面或其他组织信息，通过对信号进行处理，可以获得人体的动作意图。其中B超探头由多个压电阵元组成，使得其探头本身及其信号处理单元的价格昂贵、且体积较大难以实现便携化；而传统A超探头作为B超探头在人机接口中的替代，简化了探头本身及其信号处理单元，并能够有效地获得人体肌肉的信息，且目前在一定程度上实现了便携化。然而，传统A超探头的压电材料常为压电陶瓷及其复合材料，因为所用压电材料本身的声阻抗远高于人体软组织，且所用压电材料的机械品质因数高，在停止激励后需要较长时间恢复到静止状态，因此，为提高声波从探头传递到人体的效率和缩短声波长度，在传统A超探头中需要匹配层和背衬，从而使得传统A超探头的轴向长度难以缩短，而限制了基于A超探头人机接口的进一步便携化。由于有机压电材料PVDF及其聚合物相对压电陶瓷及其复合材料在材料特性上的劣势，且人体软组织对声波具有高衰减的特性，因此，在对人体组织探测中，目前有一定的局限性。现有人机接口的种类繁多，或成本高昂、或体积庞大、或信号微弱或信号不稳定，难以满足长期的便携佩戴。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型可穿戴超声探头,在保障人机接口的效果同时，可以极大地提高探头的便携性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何突破传统A超探头在轴向长度上的简化限制，针对人机接口用途，简化传统A超探头的结构，将传统A超探头进一步便携化。

为实现上述目的，本发明提供了一种可穿戴超声探头，包括上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极及下封装膜；所述电极接口包括电极固定板、正极端、接地极端和正极端固定板，所述正极端和正极端固定板组成所述电极接口的正极，所述接地极端为电极接口的接地极，所述电极接口通过粘接进行固定；所述有机压电材料被上封装膜和下封装膜封装，保持有机压电材料的电极表面整洁，并给电极接口提供粘贴位置。通过粘接而非焊接，减少温度对有机压电材料的影响；所述上封装膜和下封装膜为高分子聚合物薄膜；所述正电极和负电极为金属薄膜；所述上封装膜、电极接口、有机压电材料、正电极、负电极和下封装膜通过粘接进行组合。

进一步地，所述电极接口将所述正电极和负电极转接到同轴电缆的接口，实现探头内部的正电极和负电极与外部的设备进行连接，并通过其方形底座粘接于下封装膜上。

进一步地，所述有机压电材料为PVDF或PVDF的共聚物，所述有机压电材料不包含和人体软组织之间的匹配层及背衬层，其形状为矩形或者圆形。

进一步地，所述有机压电材料的厚度为100到1000微米，以满足人机接口中的探测工作频率需求。

进一步地，所述正电极和负电极的材料为铝，厚度为10到100微米。

进一步地，根据有机压电材料的厚度变化，为便于封装，并确保声波传递效率，所述下封装膜的材料厚度为10到100微米，以使其声阻抗在所述有机压电材料和人体软组织(接近于水)的声阻抗之间；所述上封装膜的材料厚度与所述下封装膜的材料厚度相同，以防止所述有机压电材料发射的声波通过所述上封装膜传递到空气中，并再次反射到人体组织中，造成对有用信息的干扰。