超声媒介液位控制装置、聚焦超声治疗设备的制作方法

本实用新型属于高强度聚焦超声的技术领域，具体涉及一种超声媒介液位控制装置、聚焦超声治疗设备。

背景技术：

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)技术通过将超声波聚焦，可以在病灶上形成高强度、连续超声能量，从而产生瞬态高温效应、空化效应、机械效应和声化效应，使细胞膜、核膜破裂，使蛋白质凝固，选择性地使病灶组织凝固性坏死，使病灶失去增殖、浸润和转移的能力。高强度聚焦超声治疗技术作为一种治疗肿瘤和其他疾病的新技术已经得到临床的认可，在临床上广泛应用于多种肿瘤和非肿瘤疾病的治疗。

在使用高强度聚焦超声的设备对患者进行治疗时，超声换能器发出超声波聚焦至病灶部位进行治疗，由于超声波的传导受媒介影响较大，一般超声波不能在空气中传导，通常高强度聚焦超声治疗设备通常采用液体(例如水)作为治疗超声的传导媒介，为了保证治疗超声的聚焦特性，超声换能器的声发生面需完全浸泡在水中。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：受某些治疗体位以及超声换能器的结构、形状、尺寸等限制条件的影响，超声换能器的声发生面若要完全浸泡在水中，就会对整体的水位要求非常高，造成水量需求过大、患者不适应水高压等负面影响。而且在治疗过程中，为达到对病患组织的消融效果，超声换能器通常会上下移动，此时又会带来所需水位高度的变化，大量水的注入或抽出不仅浪费时间，也会造成水的浪费。

技术实现要素：

本实用新型针对现有的高强度聚焦超声对液态传导媒介需求量大，无法控制其高度的问题，提供一种超声媒介液位控制装置、聚焦超声治疗设备。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：

一种超声媒介液位控制装置，其包括：

可保持负压的负压腔，所述负压腔的下部设有第一开口，所述第一开口用于供超声换能器的至少部分声发生面进出负压腔；

与所述负压腔的顶部连通的压力控制部件，至少用于对所述负压腔抽气。

可选的是，所述压力控制部件包括真空泵。

可选的是，所述超声媒介液位控制装置还包括升降部件，用于控制负压腔和/或超声换能器下降或上升。

可选的是，所述升降部件包括：

第一升降部件，所述第一升降部件包括连接架和用于驱动连接架升降的第一驱动器，超声换能器连接在所述连接架上；

第二升降部件，所述第二升降部件连接在连接架上，用于驱动负压腔相对超声换能器升降。

可选的是，所述第二升降部件包括：

丝杆副；所述丝杆副包括丝杆和螺母，所述丝杆竖直设置，其一端通过第一连接杆与连接架固接；

第二连接杆，所述第二连接杆的一端连接负压腔，另一端连接丝杆副的螺母；

第二驱动器，用于驱动丝杆副的丝杆旋转。

可选的是，所述升降部件还包括轨道和能沿轨道滑动的第一滑块和第二滑块，所述第一连接杆和第二连接杆分别连接第一滑块和第二滑块。

本实用新型还提供一种聚焦超声治疗设备，包括：

超声换能器；

用于容纳超声媒介的容纳器，所述容纳器上方具有第二开口；

以及上述的超声媒介液位控制装置；

其中，所述超声媒介液位控制装置的负压腔设于所述容纳器上方，且负压腔下部的第一开口可通过容纳器的第二开口伸入容纳器中；

所述超声换能器的至少部分发声面可进入负压腔中，且其产生的超声声通道的至少一部分处于所述容纳器中。

可选的是，所述超声换能器的发声面顶部为朝负压腔的顶部凸出的弧形，所述超声换能器中设有连接在发声面顶部与超声换能器顶部间的排气口。

可选的是，所述超声换能器的顶部设有液位传感器，用于检测所述超声换能器的发声面顶部是否被超声媒介淹没。

本实用新型还提供一种聚焦超声治疗设备的媒介液位控制方法，采用上述的聚焦超声治疗设备进行；所述方法包括以下控制步骤：

将超声换能器的至少部分声发生面设于所述容纳器中，且使其产生的超声声通道的至少一部分处于所述容纳器中，所述容纳器中容纳有至少淹没第一开口的超声媒介；

采用压力控制部件对负压腔抽气，以将容纳器内的超声媒介抽至淹没发声面顶部。

本实用新型的超声媒介液位控制装置使用时，将负压腔的下部的第一开口通过容纳器的第二开口伸入容纳器中；超声换能器的至少部分声发生面设于所述负压腔中，且使其产生的超声声通道的至少一部分处于所述容纳器中，所述容纳器中容纳有至少淹没第一开口的超声媒介；采用压力控制部件对负压腔抽气，使得负压腔保持负压，从而将容纳器内的超声媒介抽至负压腔内淹没发声面顶部。相当于通过降低负压腔内的气压，使容纳器内的超声媒介在大气压作用下抽入负压腔，当负压腔内外气压平衡后，使得负压腔内液位高度高于容纳器内的液位高度，这样既能满足负压腔内超声换能器发生面顶部浸泡在媒介中，使得其发出的超声波完全在媒介中传导，同时降低了对容纳器内的液位高度的要

求，避免高液位给患者造成不适等负面影响。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的超声媒介液位控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的超声媒介液位控制装置的一种结构示意图；

图3为本实用新型的实施例2的超声媒介液位控制装置的另一种结构示意图；

图4为本实用新型的实施例3的聚焦超声治疗设备的一种结构示意图；

图5为本实用新型的实施例3的聚焦超声治疗设备的另一种示意图；

图6、图7为本实用新型的实施例4的聚焦超声治疗设备的媒介液位控制示意图；

其中，附图标记为：1、负压腔；11第一开口；2、压力控制部件；21、真空泵；22、电磁阀；3、超声换能器；31、发声面；

32、排气口；33、液位传感器；4、超声媒介；5、容纳器；52、第二开口；6、升降部件；61、连接架；62、第二升降部件；63、丝杆副；631、丝杆；632、螺母；65、第一连接杆；66、第二连接杆；67、第二驱动器；68、轨道；71、病灶一；72、病灶二。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种超声媒介液位控制装置，如图1所示，其包括可保持负压的负压腔1和压力控制部件2；其中，负压腔1的下部设有第一开口11，所述第一开口11用于供超声换能器3的至少部分声发生面进出负压腔1；压力控制部件2与所述负压腔1的顶部连通，至少用于对所述负压腔1抽气。

本实施例的超声媒介液位控制装置使用时，将负压腔1的下部的第一开口11通过容纳器5的第二开口52伸入容纳器5中；超声换能器3的至少部分声发生面设于所述负压腔1中，且使其产生的超声声通道的至少一部分处于所述容纳器5中，所述容纳器5中容纳有至少淹没第一开口11的超声媒介4；采用压力控制部件2对负压腔1抽气，使得负压腔1保持负压，从而将容纳器5内的超声媒介4抽至负压腔1内淹没发声面顶部。相当于通过改变负压腔1内的气压，使得负压腔1内液位高度高于容纳器5内的液位高度，这样既能满足负压腔1内超声换能器3发生面顶部浸泡在的媒介中，使得其发出的超声波完全在媒介中传导，同时降低了对容纳器5内的液位高度的要求，不会造成患者不适应水高压等负面影响。

实施例2：

本实施例提供一种超声媒介液位控制装置，如图2所示，其包括可保持负压的负压腔1、压力控制部件2以及升降部件6；其中，负压腔1可保持负压，且负压腔1的下部设有第一开口11，所述第一开口11用于供超声换能器3的至少部分声发生面进出负压腔1；压力控制部件2与所述负压腔1的顶部连通，至少用于对所述负压腔1抽气；升降部件6用于控制负压腔1和/或超声换能器3下降或上升。

相较于实施例1，本实施例中还增加了用于控制负压腔1、超声换能器3下降或上升的升降部件6，其中，可以升降部件6单独的分别控制负压腔1或超声换能器3升降，也可以控制负压腔1和超声换能器3同步的升降。这样设计的作用是：避免超声换能器3带动负压腔1一起下降造成负压腔1干涉患者，避免负压腔1的第一开口11脱离容纳器5的液面导致负压腔1漏气。

具体的，可以控制负压腔1相对超声换能器3上升，通过控制负压腔1下降的速度与超声换能器3上升的速度，使得负压腔1相对患者的高度位置保持不变，避免负压腔1干涉患者。

更具体的，当其用于聚焦超声治疗设备时，在治疗中完成了病灶一的超声消融，需要将超声换能器3的超声波聚焦点下降至病灶二进行治疗时，若聚焦的上下位置变动不大，则可仅控制超声换能器3升降，该过程中超声换能器3发声面的顶部始终被负压腔1内的媒介淹没；若聚焦的上下位置变动较大，例如需要提升超声换能器3，可以控制负压腔1下降，或者控制负压腔1和超声换能器3同步的升降。需要说明的是，在升降的位移过程中，负压腔1下部的第一开口11始终被容纳器5内的媒介淹没，以保证超声换能器3发出的超声完全在媒介中传播。

本实施例中不对负压腔1的具体形式进行限制，只要其下部的第一开口11可容超声换能器3进出，且第一开口11被容纳器5内的媒介淹没后能保证负压腔1为密闭的空间即可。本实施例中也不对压力控制部件2进行限制，只要其可以在第一开口11被容纳器5内的媒介淹没后，改变负压腔1内的空气的压力即可。

作为本实施例中的一种可选实施方案，如图3所示，所述压力控制部件2包括真空泵21。

也就是说，通过真空泵21对负压腔1进行抽真空，从而使得负压腔1保持负压。例如，真空泵21可通过抽气管与负压腔1的顶部连接，对负压腔1进行抽真空；可选的，还可以在真空泵21与负压腔1之间设置电磁阀22，以便控制真空泵21的开或关。

作为本实施例中的一种可选实施方案，如图3所示，所述升降部件6包括：第一升降部件和第二升降部件62；所述第一升降部件包括连接架61和用于驱动连接架61升降的第一驱动器(图中未示出)，超声换能器3连接在所述连接架61上；所述第二升降部件62连接在连接架61上，用于驱动负压腔1相对超声换能器3升降。

其中，第二升降部件62连接在连接架61上的作用是，可以通过控制连接架61的升降，使得负压腔1和超声换能器3同时升降。也就是说，超声换能器3直接与连接架61连接，因此，超声换能器3随连接架61而动，由于第二升降部件62连接在连接架61上，因此与第二升降部件62连接的负压腔1可同时随连接架61而动。

在一个具体实施例中，所述第二升降部件62包括：丝杆副63、第二连接杆66、第二驱动器67；其中，所述丝杆副63包括丝杆631和螺母632，所述丝杆631竖直设置，其一端通过第一连接杆65与连接架61固接；所述第二连接杆66的一端连接负压腔1，另一端连接丝杆副63的螺母632；所述第二驱动器67用于驱动丝杆副63的丝杆631旋转。

具体的，第二驱动器67可以是电机，设于丝杆631的顶端，竖直的丝杆631的外表面具有螺纹，在电机的带动下，螺母632可沿丝杆631上下升降，因此，与螺母632通过第二连接杆66连接的负压腔1可随螺母632上下升降，也就是说，第二驱动器67可以单独控制负压腔1升降。

在一个具体实施例中，所述升降部件6还包括轨道68和能沿轨道68滑动的第一滑块和第二滑块，所述第一连接杆65和第二连接杆66分别连接第一滑块和第二滑块。

其中，本实施例中轨道68的作用是：为第一连接杆65和第二连接杆66提供导向，使得第一连接杆65和第二连接杆66避免在水平位置上的晃动。可以理解的是，在本实施例对应的附图中，显示了各结构的连接关系等仅为示意。在具体实现中，各结构的具体连接方式可以根据需要进行调整和改变。

实施例3：

本实施例提供一种聚焦超声治疗设备，如图4所示，包括超声换能器3、用于容纳超声媒介4的容纳器5以及上述实施例的超声媒介液位控制装置；其中，所述容纳器5上方具有第二开口52；所述超声媒介液位控制装置的负压腔1设于所述容纳器5上方，且负压腔1下部的第一开口11可通过容纳器5的第二开口52伸入容纳器5中；所述超声换能器3的至少部分发声面31可进入负压腔1中，且其产生的超声声场的至少一部分能处于所述容纳器5中。

本实施例的聚焦超声治疗设备通过改变负压腔1内的气压，使得负压腔1内液位高度高于容纳器5内的液位高度，这样既能满足负压腔1内超声换能器3的发生面31顶部浸泡在媒介中，使得其发出的超声波完全在媒介中传导，同时降低了对容纳器5内的液位高度的要求，不会造成患者不适应水高压等负面影响。

本实施例中不对具体的超声媒介4进行限定，其可以是水，也可以是其它超声传播的媒介或介质。

在一个具体实施例中，所述超声换能器3的发声面31顶部为朝负压腔1的顶部凸出的弧形，所述超声换能器3中设有连接在发声面31顶部与超声换能器3顶部间的排气口32。

本实施例对应的附图5中显示了，若超声换能器3为“C”型，在给负压腔1抽负压的过程中，那么在超声换能器3的顶部不可避免可能形成一个空间(图5中黑色的区域)，由于被超声换能器3的顶部挡住，该空间内的气体不易被抽走，在此设置排气口32的作用是使得该空间与负压腔1上部空间联通，便于将该空间内气体抽走。

本实施例中不对负压腔1的具体材料进行限制，其中，当负压腔1的侧壁为透明材料时，可以通过直视观看超声换能器3的发声面31顶部是否被超声媒介4淹没。

当负压腔1的侧壁为不透明材料时，作为本实施例中的一种可选实施方案，所述超声换能器3的顶部设有液位传感器33，用于检测所述超声换能器3的发声面31顶部是否被超声媒介4淹没。

也就是说，本实施例中通过液位传感器33实时观测负压腔1内液位高度，确认超声换能器3的发声面31顶部是否被超声媒介4淹没。

实施例4：

本实施例提供了一种上述实施例的聚焦超声治疗设备的媒介液位控制方法，包括以下控制步骤：

S01、将超声换能器3的下部发生面设于所述容纳器5中，且使其产生的超声声场能处于所述容纳器5中，所述容纳器5中容纳有超声媒介4，且超声媒介4淹没第一开口11；

S02、采用压力控制部件2对负压腔抽气，以将容纳器5内的超声媒介4抽至淹没发声面31顶部。

具体的，参见图6、图7，当治疗中完成了病灶一71的超声消融后，需要将超声换能器3的超声波聚焦点下降至病灶二72进行治疗时，为避免超声换能器3带动负压腔1一起下降造成负压腔1干涉患者，可控制超声换能器3下降的同时使负压腔1相对超声换能器3上升，通过控制负压腔1下降的速度与超声换能器3上升的速度相同，使得负压腔1相对患者的高度位置保持不变，从而避免负压腔1干涉患者。

同理，当治疗中完成了病灶三(图中未示出)的超声消融后，需要将超声换能器3的超声波聚焦点上升至病灶四进行治疗时，为避免超声换能器3带动负压腔1一起上升造成负压腔1的第一开口11脱离容纳器5的液面，可以控制超声换能器3上升的同时使负压腔1相对超声换能器3下降，使得负压腔1相对患者的高度位置保持不变，同时保证了容纳器5液位不变。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。