[发明专利]超声界面元件和方法

说明书

超声界面元件(10)用于建立与入射组织表面(32)的界面，以用于超声的传输的目的。提供了一种超声透射主动层(14)，其包括可响应于电磁刺激而变形的一个或多个响应性材料元件(16)。控制所述一个或多个元件以如下方式变形：与组织表面(32)渐近地建立向外扩展的界面，所述界面从接触的起始点或接触线开始并向外扩展到更广的区域。

技术领域

本发明涉及一种用于便于超声换能器与接收表面之间的界面的元件。

背景技术

在将超声施加到人或动物组织时，重要的考虑因素是使得能够将超声振动有效地转移到组织。在这方面，确保超声换能器与组织之间的牢固接触是重要的因素，以避免由于气隙或不均匀接触而导致效率损失。

在当前实践中，借助于分布在组织的入射区域上的超声透射凝胶来方便换能器与组织之间的界面。凝胶确保换能器与组织之间不存在气隙。

然而，凝胶的使用对于患者而言是不方便且不舒适的，并且对于超声操作者而言效率低下，这增加了流程的额外时间和负担以及增加的成本。

因此，需要用于提供超声界面的更方便和有效的手段。

发明内容

本发明由权利要求所定义。

根据本发明的一个方面，提供了一种超声界面元件，包括：

超声透射主动层，其包括适于响应电磁刺激而变形的一个或多个响应性材料元件，并且所述主动层具有适于施加到入射组织表面的上接触表面；以及

控制器；

其中，所述主动层能够被配置为在第一状态中，在所述第一状态中，所述层的所述上接触表面的初始线或区域部分相对于周围区域部分升高，并且其中，

所述控制器适于控制所述一个或多个响应性材料元件以将所述主动层变形到平面外，从而使所述初始线或区域部分平滑地向外扩展以形成最终的较大区域部分，从而在所述主动层与所述入射组织表面之间建立渐近地扩展的界面，

所述控制包括：控制由所述主动层所包括的响应性材料元件的阵列以从所述初始线或区域部分向外并且跨过所述较大区域部分而以顺序的图案变形，或者由控制所述主动层所包括的单个响应性材料元件延伸跨过至少整个较大区域部分，以从初始凸形形状转变到第二个凸度较小的形状。

本发明基于利用响应性材料来建立与入射组织表面的安全界面。特别地，本发明提供了一种界面元件，所述界面元件具有包括一个或多个响应性材料元件的超声透射主动层。所述(一个或多个)响应性材料元件被控制为以协调的方式变形，以便与组织表面建立适形界面。适形界面是指符合组织表面，即针对组织表面变形。然后，所述元件可以提供可变形的声学“窗口”，使得能够将超声振动直接传递到皮肤，而不会出现气隙。

在使用中，超声界面元件可以被提供为耦合到超声换能器，以提供与组织表面的声学界面。

如本领域技术人员将意识到的，响应性材料是具有响应于一个或多个电磁刺激而可逆地变形或以其他方式改变结构特性的一类材料。响应性材料的种类包括，例如，热响应性形状记忆材料，例如形状记忆合金和形状记忆聚合物，磁致伸缩材料，磁性形状记忆合金，压电材料和光响应性材料(光机械材料)。在响应性材料领域中，另一类新出现的材料是电活性材料(EAM)，尤其是电活性聚合物(EAP)。EAM可以作为传感器或致动器使用，并且可以容易地制造成各种形状，允许容易地集成到各种系统中。EAM将在下面更详细地讨论。

在超声换能器中使用响应性材料并不新鲜。然而，尚未考虑使用这种材料来实现更有效的声学界面。该解决方案提供了一种将换能器与组织界面的快速、有效和可靠的方式，而无需诸如凝胶的辅助材料(但是实施例并不与额外地使用凝胶不相容)。

本发明提供了一种控制器，所述控制器适于控制界面元件的超声透射主动层内的一个或多个响应性材料元件，以将所述层渐近地跨期望的接触区域施加到组织表面上。