头戴式超声换能器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种头戴式超声换能器，所述头戴式超声换能器包含：压电阵元模块、声透镜和固定模块；所述固定模块包含弧形支撑架，用于通过所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部；所述压电阵元模块和所述声透镜分别设置于所述弧形支撑架两侧，其中所述压电阵元模块设置于所述弧形支撑架与人体头部相对侧，所述声透镜设置于所述弧形支撑架的另一侧；所述压电阵元模块包含复数个压电阵元，所述压电阵元用于发射超声波探测人体头部。以此，在较低成本的基础上提高了超声波测量的效率，降低测量误差，提供用户长久安全且成本低廉，治疗效果较好的治疗设备。
【专利说明】
头戴式超声换能器
技术领域
[0001]本发明涉及医疗设备领域，尤指一种头戴式超声换能器。
【背景技术】
[0002]经烦超声刺激技术(TranscranialUltrasound Stimulat1n，TUS)是一种利用低强度聚焦超声波作用于脑组织，对神经元产生生物机械效应，影响神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的脑调控技术。与临床使用的神经物理调节技术，如深度脑刺激、经颅磁刺激相比，经颅超声刺激分别具有无损伤与高空间分辨率、高穿透深度的优势，是一种很有应用前景的新脑调控技术。用于治疗的超声频率一般小于1MHz，若达到同样的刺激效果，使用的频率越低，需要的声强越小，所以低强度超声刺激是一种很有应用前景和研究意义的脑功能调节技术。
[0003]专利公开号:CN103028202A，《经颅超声刺激修复脑神经功能的装置及方法》公开了一种经颅超声刺激修复脑神经功能的装置及方法，该装置包括函数信号发生器、功率放大器及超声换能器，其中，该函数信号发生器产生刺激所需的刺激信号后，通过该功率放大器放大至该超声换能器所需的高压脉冲信号，而后通过该超声换能器得到超声刺激信号，以对脑组织进行刺激，通过本发明，可以实现低功率、高分辨率、无创的神经修复治疗目的。
[0004]该专利中，使用的是单阵元的超声换能器，虽然提出该超声换能器上配以不同直径准直器或采用自聚焦的超声换能器，但由于颅骨非均匀性和对超声的强散射性，无论是采用准直器，还是自聚焦超声换能器，超声波通过颅骨后的传播路径难以控制，因此很难实现精准定位。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种头戴式超声换能器，在较低成本的基础上提高超声波测量的效率，降低测量误差，提供用户长久安全且成本低廉，治疗效果较好的治疗设备。
[0006]为达上述目的，本发明具体所提供的头戴式超声换能器具体包含:压电阵元模块、声透镜和固定模块;所述固定模块包含弧形支撑架，用于通过所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部;所述压电阵元模块和所述声透镜分别设置于所述弧形支撑架两侧，其中所述压电阵元模块设置于所述弧形支撑架与人体头部相对侧，所述声透镜设置于所述弧形支撑架的另一侧;所述压电阵元模块包含复数个压电阵元，所述压电阵元用于发射超声波探测人体头部。
[0007]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述弧形支撑架为镂空结构。
[0008]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述声透镜为弧形结构，用于贴合人体头部。
[0009]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述压电阵元模块通过所述复数个压电阵元构成与所述声透镜弧度相等的弧形结构，用于使所述压电阵元发生的超声波垂直进入人体头部。
[0010]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述压电阵元为与人体头部弧度一致的弧形结构。
[0011]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述压电阵元通过引线与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波。
[0012]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述压电阵元通过柔性电路板与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波。
[0013]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述压电阵元为二维面阵换能器。
[0014]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述声透镜为硅橡胶材质。
[0015]在上述头戴式超声换能器中，优选的，所述固定模块还包含伸缩带和固定块;所述固定块与所述伸缩带用于配合所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部。
[0016]本发明的有益技术效果在于:通过采用多个小型压电阵元组装到一起形成二维面阵，降低了拥有大型单阵元的二维面阵换能器的制作难度;大型单阵元很难弯曲成与脑部颅骨弯曲程度相一致的弧面，这导致大型单阵元的四周阵元发射的超声波不能垂直与颅骨发射，造成超声波在颅骨表面因折射而衰减严重;头戴式超声换能器方便患者的使用，方便患者长期佩戴，利用超声对脑部疾病进行长期治疗，以获得更佳治疗效果。
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0018]图1为本发明所提供的头戴式超声换能器的组装结构示意图；
[0019]图2为本发明所提供的头戴式超声换能器的爆炸结构示意图。
[0020]附图标号
[0021]1、外壳;2、电缆线;3、弧形支撑架;4、压电阵元模块;5、声透镜;6、固定组件。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0023]本发明提供了头戴式超声换能器具体包含:压电阵元模块、声透镜和固定模块;所述固定模块包含弧形支撑架，用于通过所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部;所述压电阵元模块和所述声透镜分别设置于所述弧形支撑架两侧，其中所述压电阵元模块设置于所述弧形支撑架与人体头部相对侧，所述声透镜设置于所述弧形支撑架的另一侧;所述压电阵元模块包含复数个压电阵元，所述压电阵元用于发射超声波探测人体头部。以此，使得头戴式超声换能器方便患者的使用，方便患者长期佩戴，利用超声对脑部疾病进行长期治疗，以获得更佳治疗效果。
[0024]在上述实施例中，所述弧形支撑架可为镂空结构;通过该镂空结构可进一步降低所述头戴式超声换能器的重量，有效提高用户佩带的舒适性，且也有效降低了该头戴式超声换能器的制作成本。
[0025]为有效提高所述头戴式超声换能器的工作效率，在本发明一优选的实施例中，所述声透镜可为弧形结构，用于贴合人体头部；降低超声波在传输过程中因折射问题造成的不必要的损失和定位误差，有效提高超声波的治疗体验，便于用户得到更好的超声波治疗。
[0026]在本发明一优选的实施例中，所述压电阵元模块通过所述复数个压电阵元构成与所述声透镜弧度相等的弧形结构，用于使所述压电阵元发生的超声波垂直进入人体头部；所述压电阵元为与人体头部弧度一致的弧形结构。以此，通过更贴合与人体头部的设计，让该压电阵元所输出的超声波能够垂直进入人体头部到达指定位置，实现精确治疗的目的。
[0027]在上述实施例中，所述压电阵元可通过引线与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波；当然，在本发明所提供的另一技术方案中所述压电阵元也可通过柔性电路板与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波。该电缆线与外部控制设备相连，当外部控制设备接收到控制指令时，通过所述电缆线向所述压电阵元输入电信号，该压电阵元根据该电信号输出超声波。
[0028]在本发明一优选的实施例中，所述固定模块还包含一固定组件，所述固定组件由伸缩带和固定块组成;所述固定块与所述伸缩带用于配合所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部。该固定块位于人体头部两侧脸颊位置，用于防止该头戴式超声换能器左右晃动，而该伸缩带则用于调节该固定块，以使该头戴式超声换能器在能够佩带的同时，提供给不同用户更合适的佩带体验，该伸缩带与该固定块结构可通过现有紧固方式予以安置，本发明在此并不做过多限制。
[0029]为更清楚的解释上述头戴式超声换能器，以下以图1和图2做进一步说明，在实际工作中，本发明提供的头戴式超声换能器可包括:外壳1、电缆线2、弧形支撑架3、压电阵元模块4、声透镜5、固定组件6。
[0030]其中弧形支撑架3的弧度与人体颅骨顶部的弧度相近，可以是缕空结构，压电阵元模块4安装在弧形支撑架3的外侧，声透镜5位于弧形支撑架3的底部。弧形支撑架3的材料可以是金属材料等刚性材料，还可以采用密度小的金属材料，容易散热且质量轻。
[0031 ] 压电阵元模块4包括多个压电阵元，压电阵元可以是3 X 3，4 X4，5 X 5等形式排列，每个压电阵元与电缆线2电连接，具体地，可以在每个压电阵元上焊接引线，再将引线与电缆线2连接，或者是压电阵元通过柔性电路板与电缆线2电连接。此外，本发明涉及的压电阵元可以是弯曲成与脑部颅骨弯曲程度相一致的弧面，以便超声波从颅骨垂直入射，减少超声波在传播过程中的折射，从而减少超声波在传播过程中的衰减；当然上述实施例仅为更清楚的说明压电阵元的形状及结构，本发明在此并不限制该压电阵元必须为弧形，实际工作中可根据实际需要选择更多且更小的压电阵元组合成弧面，也可通过少量的弧面结构的压电阵元构成具备弧面的压电阵元模块。
[0032]声透镜5与弧形支撑架3的弧度相同，头戴式超声换能器在使用时，声透镜5处于弧形支撑架3和人体头皮之间，其上下两侧的形状与弧形支撑架3和人体颅骨相配合，声透镜5与安装在缕空结构的弧形支撑架3上的压电阵元紧密贴合，可以减少超声传播过程的介质，减少超声经过不同声阻抗界面产生的衰减;声透镜5可以先浇注成型，再黏贴至弧形支撑架3的底部;声透镜5的材料选用与人体组织声阻抗相近的材料(例如:硅橡胶)制作，可以进一步减少超声传播过程中的衰减。外壳I设置于电缆线2的上侧，用于保护头戴式超声换能器，且保证外形美观，外壳I上还可以设置线缆出口，用以电线缆2从中顺出；电缆线2可以外接换能器插头，插入超声电子系统中；固定组件6与弧形支撑架3连接，包括伸缩带和固定块，用以方便佩戴。
[0033]通过上述结构，本发明所提供的头戴式超声换能器将传统的单阵元的超声换能器换成多个小型阵元的二维面阵换能器，降低了加工难度，同时采用的压电阵元可以是弯曲成与脑部颅骨弯曲程度相一致的弧面，以便声波从颅骨垂直入射，减少声波在传播过程中的折射，而传统单阵元的超声换能器则很难弯曲至该弧度;再者弧形支撑架采用缕空结构，且可采用密度小的金属材料，容易散热且质量轻，采用与人体颅骨的顶部弧度相近的弧形支撑架，佩戴时，头盔与人体头部贴合，且声透镜的声阻抗与人体组织相近，减少了超声传播过程中的衰减;该头戴式超声换能器可以直接戴在头上，在不妨碍正常生活的基础上进行超声刺激治疗，使用极为方便;方便患者的使用，利于患者长期佩戴，通过超声对脑部疾病进行长期治疗，以获得更佳治疗效果。
[0034]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种头戴式超声换能器，其特征在于，所述头戴式超声换能器包含:压电阵元模块、声透镜和固定模块； 所述固定模块包含弧形支撑架，用于通过所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部； 所述压电阵元模块和所述声透镜分别设置于所述弧形支撑架两侧，其中所述压电阵元模块设置于所述弧形支撑架与人体头部相对侧，所述声透镜设置于所述弧形支撑架的另一侧； 所述压电阵元模块包含复数个压电阵元，所述压电阵元用于发射超声波探测人体头部。2.根据权利要求1所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述弧形支撑架为镂空结构。3.根据权利要求1所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述声透镜为弧形结构，用于贴合人体头部。4.根据权利要求3所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述压电阵元模块通过所述复数个压电阵元构成与所述声透镜弧度相等的弧形结构，用于使所述压电阵元发生的超声波垂直进入人体头部。5.根据权利要求4所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述压电阵元为与人体头部弧度一致的弧形结构。6.根据权利要求4所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述压电阵元通过引线与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波。7.根据权利要求4所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述压电阵元通过柔性电路板与电缆线电连接，用于接收外部输入的电信号，并根据所述电信号发出超声波。8.根据权利要求4所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述压电阵元为二维面阵换能器。9.根据权利要求1所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述声透镜为硅橡胶材质。10.根据权利要求1所述的头戴式超声换能器，其特征在于，所述固定模块还包含伸缩带和固定块;所述固定块与所述伸缩带用于配合所述弧形支撑架将所述头戴式超声换能器固定在人体头部。
【文档编号】A61N7/02GK105944245SQ201610375791
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】钱明, 李永川, 郑海荣, 苏敏, 何华林
【申请人】深圳先进技术研究院