专利名称：电磁式超声换能器及其阵列的制作方法
技术领域：
本发明属于超声治疗技术领域，涉及超声治疗用超声换能器， 具体涉及一种电磁式超声换能器及其阵列。
背景技术：
电磁式超声换能器是一种新型的超声波波源，主要由弹性振动 薄片、振动线圈(或导磁振动膜)、静磁线圈(或永磁体)组成。其 工作原理是通电的线圈在磁场中受到罗伦兹力的作用，当线圈中流 过的是交变电流时，振动线圈受到的力的大小和方向也会随之变化， 如果把振动线圈固定在弹性振动薄片上，振动线圈所受到的罗伦兹力 会使弹性振动薄片振动从而发出声波，电磁式喇叭即是利用这一原理 制成的。
由于电磁式超声波换能器具有与媒质表面非接触、无需加入声 耦合剂、重复性好、检测速度高等优点，因而在无损检测工作中得到 广泛的应用。但是超声检测工作中所使用的电磁式超声换能器频率 低，聚焦的功能很难实现，无法将该种检测式的电磁超声换能器直接 应用到超声治疗中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足， 提供一种能够产生高频声波，可用于超声治疗的电磁式超声换能器及 其阵列。该阵列可以任意分组，组成任何形状，并可灵活控制多个超 声换能器阵元。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该电磁式超声换能器 包括置于支撑体上的弹性板、弹性板上的导磁体、以及可使导磁体振 动的磁场体，其中，导磁体的厚度为微米级。
现有技术中弹性线圈或弹性导磁膜的尺寸一般多为厘米级，这 种类型的超声换能器频率多处在音频范围。由于弹性线圈或弹性导磁 膜的几何尺寸越小，所产生的超声波频率越高，其产生的超声波频率 最高可达兆赫兹级，本发明利用微加工技术可以把导磁体做到微米 级，从而使弹性线圈或弹性导磁膜产生高频超声波。
当导磁体采用弹性导磁膜时，其厚度优选为l.O 300微米。 优选所述弹性板的厚度也为微米级。当弹性板为矩形时，优选
其长度和宽度范围为10 1000微米，其厚度范围为5 500微米； 当弹性板为圆形时，优选其直径范围为10 1000微米，其厚度范围 为5 500微米。从而使得弹性板及其上的弹性导磁膜构成一整体， 由于弹性板的尺寸越小，谐振频率越高，因此当弹性板的尺寸也为微 米级，能进一步保证超声换能器的频率达到兆赫以上。
优选的是，支撑体采用软磁体，所述磁场体可包括由软磁体制 成的支撑体、绕在该软磁体上的线圈以及与线圈连接的交流电源。
更优选的是，线圈在支撑体上的缠绕方向为使弹性导磁膜中产 生的感应电流的方向与软磁体中磁场方向垂直的方向，这时磁场体中 产生的罗伦兹力最大，对导磁体的吸力也最大，弹性板在该力的作用 下产生最大的振动并发出频率极高的超声波。
进一步优选的是，所述支撑体形状可为凹形，弹性板的两端通 过弹性固定材料固定在支撑体端头的两个凸部上，使支撑体中间的凹 处形成气穴。凹形的软磁体便于产生与线圈缠绕方向平行的磁场，从 而产生最大的罗伦兹力以吸引导磁体；凹形支撑体中间凹处形成的气 穴由于阻尼小而超声衰减大，因此是弹性单元(指弹性板与其上的导 磁体)产生振动的有利条件，同时也是弹性单元发出超声波的有利条 件。
本发明中支撑体也可以采用其他形状，比如C型、E型，但凹形 支撑体加工简单，制作成本低，因此为优选。
为了保证弹性单元所产生的超声波强度足够大，优选所述与线 圈连接的交流电源的电流频率与气穴的谐振频率相等，该频率大于 0. lMHz，最好为O. 5MHz以上。由于气穴的谐振频率是由气穴的物理
尺寸决定的。因此优选气穴的长度为10 200微米，宽度为10 200 微米，厚度为10 50微米。
当导磁体采用弹性线圈时，其线径优选为0.5 100微米，线 圈厚度为0. 5 200微米。
弹性线圈可采用光刻线圈，通过釆用半导体光刻及化学腐蚀技 术将弹性线圈制作成微米级的光刻线圈。
支撑体可采用非导磁材料制成，磁场体采用缠绕有线圈的软磁 体，线圈与直流电源连接，所述光刻线圈与交流电源连接。
所述软磁体形状可为凹形，支撑体固定于软磁体中间的凹部， 线圈缠绕在软磁体端头的两个凸部上。
磁场体也可以采用永磁体，所述光刻线圈与交流电源连接，所 述永磁体形状为凹形，支撑体固定于永磁体中间的凹部。
当磁场体采用永磁体时，也可以将支撑体置于永磁体上并与之 固定连接，所述光刻线圈与交流电源连接。其中，永磁体也可以采用 缠绕有线圈的软磁体代替，线圈与直流电源连接。
优选的是，线圈在软磁体上的缠绕方向为使光刻线圈中电流的 方向与软磁体中磁场方向垂直的方向，这时磁场体中产生的罗伦兹力 最大，对导磁体的吸力也最大，弹性板在该力的作用下产生最大的振 动并发出频率极高的超声波。
为了保证所弹性单元所产生的超声波强度足够大，优选所述与 线圈连接的交流电源的电流频率与气穴的谐振频率相等，该频率大于 0. lMHz，最好为0. 5MHz以上。
进一步优选的是，所述支撑体形状可为凹形，弹性板的两端通 过弹性固定材料固定在支撑体端头的两个凸部上，使支撑体中间的凹 处形成气穴。凹形的软磁体便于产生与线圈缠绕方向平行的磁场，从
而产生最大的罗伦兹力以吸引导磁体；凹形支撑体中部形成的气穴由
于阻尼小而超声衰减大，因此是弹性单元产生振动的有利条件，同时 也是弹性单元发出超声波的有利条件。支撑体也可以采用其他形状，
比如C型、E型，但凹形支撑体加工简单，制作成本低，因此优选支 撑体优选凹形。
在一种电磁式超声换能器中，支撑体采用非导磁材料制成，磁 场体置于支撑体下方，磁场体采用缠绕有线圈的软磁体，线圈与直流 电源连接，所述光刻线圈与交流电源连接。 一种包含有前述电磁式超 声换能器的电磁式超声换能器阵列，各超声换能器中，弹性板厚度都 是微米级的，各支撑体连为一体，各超声换能器中的磁场体合为一体 与一直流电源连接，光刻线圈并联后与一交流电源连接；或者一种包 含有前述电磁式超声换能器的电磁式超声换能器阵列，各超声换能器 中，弹性板厚度都是微米级的，各支撑体连为一体，各缠绕有线圈的 软磁体分别固定在各个弹性板的下方，光刻线圈并联后与一交流电源 连接。
在一种电磁式超声换能器中，支撑体采用非导磁材料制成，磁 场体采用永磁体，支撑体置于永磁体上并与之固定连接，所述光刻线 圈与交流电源连接。一种包含有前述电磁式超声换能器的电磁式超声 换能器阵列，各超声换能器中，弹性板厚度都是微米级的，各支撑体 连为一体，光刻线圈并联后与一交流电源连接。
由于电磁式换能器有其独特的优点，比如，电磁式换能器可以产 生强大的功率，而其制作工艺相对简单。因此，本发明电磁式超声换 能器阵列通过尺寸小到微米级的电磁式超声换能器的大量集合形成一 个完整的超声换能器，而不是用传统的大尺寸的部件直接装配。由于 超声换能器的频率基本由各个小换能器单元的频率决定，因此通过这 种结构上的改进可以大大提高超声换能器的频率。
图1为本发明电磁式超声换能器实施例1的结构原理图 图2为本发明电磁式超声换能器实施例2的结构原理图 图3为图2的俯视图
图4为本发明电磁式超声换能器实施例3的结构原理图 图5为图4的俯视图
图6为本发明电磁式超声换能器实施例4的结构原理图 图7为图6、 8的俯视图
图8为本发明电磁式超声换能器实施例5的结构原理图
图9为本发明实施例6电磁式超声换能器阵列的结构原理图 图10为图9、 11、 12的俯视图
图11为本发明实施例7电磁式超声换能器阵列的结构原理图 图12为本发明实施例8电磁式超声换能器阵列的结构原理图 图13为本发明实施例9电磁式超声换能器阵列的结构原理图 图14为图13的俯视图
图中1 —软磁体 2 —线圈 3 —交流电源 4一直流电源 5 — 弹性固定材料 6—弹性软板 7 —导磁膜 8 —支撑体 9一永磁体 IO —气穴ll一梳状永磁体12 —梳状永磁体的固定件13 —梳状软 磁体14一光刻线圈15 —梳状软磁体的固定件
具体实施例方式
下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步详细描述。 以下实施例为本发明的非限定性实施例。
实施例1:
如图1所示，电磁式超声换能器包括弹性软板6、弹性软板6 上的导磁体、以及可使导磁体振动的磁场体。其中，导磁体为微米级，
导磁体镀在弹性软板6上，导磁体采用导磁膜7，如采用镍，其厚度 为0.1 100微米。本实施例中，磁场体包括支撑弹性软板6的采用 软磁体制成的支撑体8、缠绕在该软磁体上的线圈2以及与线圈2相 连接的交流电源3。
本实施例中，弹性软板6也采用微米级的，其形状为矩形，长度 为10 300微米，宽度为10 300微米，厚度为5 500微米。由于 弹性软板6具有高弹性、好的加工性和好的机械强度，因此可采用金 属材料如弹簧钢，玻璃，陶瓷等材料制成。
为了让弹性软板6在发生振动时有振动的空间，支撑体8和弹 性软板6通过弹性固定材料5连接，弹性固定材料5可用硅胶类的软 材料做成。软磁体1为凹形，弹性软板6的两端通过弹性固定材料5 固定在支撑体8端头的两个凸部上，使支撑体8中间的凹处形成气穴
10。本实施例中，气穴10的长度为10 200微米，宽度为10 200 微米，厚度为10 50微米。
由于治疗不同的疾病需要不同的超声参数(如频率)，选择不 同的弹性软板可以得到不同的超声频率。因此，弹性软板6可以做成 任意形状，以适应不同的病症需求。在治疗皮肤类疾病时，可以为平 面状，治疗一些实体肿瘤时，可以做成球面、单弧面形等。
为了使得所产生的超声波强度足够的大，优选所述交流电源3 提供电流的频率和气穴10的谐振频率相同，该频率至少要在0. lMHz 以上，最好为O. 5MHZ以上，本实施例中采用5MHz。
为了产生最大的罗伦兹力，线圈2在支撑体上的缠绕方向为使 弹性导磁膜7中产生的感应电流的方向与软磁体中磁场方向垂直的 方向。
使用该电磁式超声换能器时，由交流电源3提供交流电给线圈 2，由于线圈2缠绕在软磁体制成的支撑体8上，当电流通过时，软 磁体磁化，在交流电的作用下，软磁体的磁场强度随交流电而变化， 其对导磁膜7的吸力也随之变化，由于软磁体固定，而弹性软板6 可动，所以该吸力使得弹性软板6不断的发生振动并产生超声波。
实施例2:
如图2、 3所示，电磁式超声换能器包括置于支撑体8上的弹性 软板6、弹性软板6上的导磁体、以及可使导磁体振动的磁场体。
其中，导磁体为微米级。如图3所示，导磁体为弹性软板6上 通过微加工技术(比如光刻的方式)刻有的线圈，即光刻线圈14， 其与交流电源3连接，本实施例中，光刻线圈7的厚度是为0. 5 200 微米。
磁场体包括凹形软磁体1、缠绕在凹形软磁体1两个凸部上的线 圈2、与线圈2分别连接的直流电源4。其中，支撑体8固定在凹形 软磁体l中部凹处，采用非导磁性材料制成。
弹性软板6为矩形，本实施例中，弹性软板6也为微米级的，其 长度为10 300微米，宽度为10 300微米，厚度为5 500微米。
支撑体8也采用凹形，其两个凸部通过弹性固定材料5与弹性软 板6连接。
支撑体8和弹性软板6连接后，形成气穴10。本实施例中，气 穴的长度为10 200微米，宽度为10 200微米，厚度为10 50微 米。
本实施例中，线圈2缠绕在凹形软磁体1的两个凸部上，采用 这种缠绕方式的软磁体1产生的磁场方向与光刻线圈14中所产生的 磁场方向相垂直方向的磁力，该磁力方向可使得弹性软板6发生振动 的强度最大，从而使产生的超声波强度也最大，因此本实施例中线圈 2缠绕在凹形软磁体1的两个凸部上为一种优选实施例。
本实施例的其它结构与实施例l相同。
使用该电磁式超声换能器时，直流电源4提供直流电给线圈2， 由于线圈2缠绕在用软磁体1上，软磁体1磁化。同时，交流电源提 供交流电流给光刻线圈14，由于光刻线圈14在弹性软板6表面上， 所以弹性软板6发生磁化，这样在交流电的作用下，光刻线圈14在 线圈2的磁场中产生磁场力(使该力的频率与所加的交变电流添加给 光刻线圈14的频率一致，力的大小与电流的大小成正比)。由于软 磁体1固定，而弹性软板6可动，所以弹性软板6在交流电的作用下 发生振动并产生超声波。
实施例3:
如图4、 5所示，本实施例的电磁式超声换能器与实施例2的不 同之处在于磁场体不同，即用凹形永磁体9代替实施例2的凹形软磁 体l、缠绕在凹形软磁体1凸部上的线圈2、与线圈2分别连接的直 流电源4。
本实施例的其它结构及使用方法与实施例2相同。 实施例4:
如图6、 7所示，本实施例的电磁式超声换能器包括弹性软板6、 支撑弹性软板的凹形支撑体8、在支撑体8下部与其固定连接的永磁
体9。支撑体8和弹性软板6通过弹性固定材料5连接，弹性软板6 上有光刻线圈14，其与交流电源3连接。支撑体8为凹形，与弹性 软板6连接后形成气穴10。
使用该电磁式超声换能器时，交流电源提供交流电流给光刻线圈 14，由于光刻线圈14固定到弹性软板6表面上，所以该弹性软板6 发生磁化，在交流电的作用下，光刻线圈14在永磁体9的磁场中产 生磁场力(使该力的频率与所加的交变电流添加给光刻线圈14的频 率一致，力的大小与电流的大小成正比)。由于永磁体9固定，而弹 性软板6可动，所以弹性软板6在交流电的作用下发生振动并产生超 声波。
本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大，优 选永磁体9的磁极固定方式为如图7所示，即永磁体9的安装方向为 其产生的磁场与弹性软板6上的光刻线圈14的电流方向垂直。
本实施例的其它结构及使用方法与实施例1相同。
实施例5:
如图7、 8所示，本实施例和实施例4的不同之处在于磁场体不 同，本实施例中，采用软磁体l、缠绕在软磁体1上的线圈2及与线 圈2连接的直流电源4代替了永磁体9。
使用该电磁式超声换能器时，直流电源4提供直流电给线圈2， 由于线圈2缠绕在软磁体1上，使得软磁体1发生磁化，在交流电源 提供电流给光刻线圈14的作用下，光刻线圈14在线圈2的磁场中产 生磁场力(使该力的频率与所加的交变电流添加给光刻线圈14的频 率一致，力的大小与电流的大小成正比)。由于软磁体l固定，而弹 性软板6可动，所以弹性软板6在交流电的作用下发生振动并产生超 声波。
在本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大， 优选线圈2缠绕软磁体1的方式如图8所示，即螺线绕制的线圈2 产生的磁场与弹性软板6上的光刻线圈14中流过的电流方向垂直。
本实施例的其它结构及使用方法与实施例4相同。
实施例1到实施例5主要是对单个电磁超声换能器单元的描述， 以下实施例6到实施例9是由多个单个的电磁式超声换能器单元集合 成的超声换能器阵列，这些超声换能器阵列可做成用于治疗各种疾病 的超声治疗头，如可以做成适合于肝肿瘤治疗的自聚焦超声治疗头。
实施例6:
如图9、 IO所示，本实施例为电磁式超声换能器阵列，包括有软
磁体l、固定在其上的具有多个凹形开口的支撑体8、多个弹性软板 6。每个弹性软板6上有光刻线圈14，多个光刻线圈14并联后与一 交流电源连接。
其中，弹性软板6及其上的光刻线圈H都为微米级的。本实施 例中，弹性软板6为矩形，其长度为10 300微米，宽度为10 300 微米，厚度为5 500微米。光刻线圈14的线径为0. 5 100微米， 厚度为0. 5 200微米。
各弹性软板6利用弹性固定材料5分别固定到支撑体8的多个 凹形开口上并形成气穴10。本实施例中，气穴的长度为10 200微 米，宽度为10 200微米，厚度为10 50微米。
在软磁体1上缠绕有线圈2，线圈2和一直流电源4相连。
其中，弹性软板6在支撑体8上的排列可为任意形式，也可为有 规则的排列方式。
使用本实施例电磁式超声换能器阵列时，直流电源4提供直流电 给线圈2，由于线圈2缠绕在软磁体1上，使得软磁体l发生磁化， 在交流电源提供电流给光刻线圈14的作用下，光刻线圈14在线圈2 的磁场中产生磁场力(使该力的频率与所加的交变电流添加给光刻线 圈14的频率一致，力的大小与电流的大小成正比)。由于软磁体1 固定，而弹性软板6可动，所以弹性软板6在交流电的作用下发生振 动并产生超声波。
本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大，优 选线圈2缠绕软磁体1的方式如图9所示，即螺线绕制的线圈2产生 .的磁场与弹性软板6上的光刻线圈14中流过的电流方向垂直。 实施例7:
如图IO、 ll所示，本实施例为电磁式超声换能器阵列，包括有 梳状永磁体11、梳状永磁体的固定件12、固定在梳状永磁体11上的
具有多个凹形开口的支撑体8、弹性软板6。每个弹性软板6上有光 刻线圈14，多个光刻线圈14并联后与一交流电源3连接。
其中，弹性软板6及其上的光刻线圈14都为微米级的。本实施 例中，弹性软板6为矩形，其长度为10 300微米，宽度为10 300 微米，厚度为5 500微米。光刻线圈14的线径为0. 5 100微米， 厚度为0. 5 200微米。
各弹性软板6利用弹性固定材料5分别固定到支撑体8的多个 凹形开口上并形成气穴10。本实施例中，气穴的长度为10 200微 米，宽度为10 200微米，厚度为10 50微米。
使用该电磁式超声换能器时，交流电源提供交流电流给光刻线圈 14，由于光刻线圈14固定到弹性软板6表面上，所以该弹性软板6 发生磁化，在交流电的作用下，光刻线圈14在梳状永磁体11的磁场 中产生磁场力(使该力的频率与所加的交变电流添加给光刻线圈14 的频率一致，力的大小与电流的大小成正比)。由于梳状永磁体11 固定，而弹性软板6可动，所以弹性软板6在交流电的作用下发生振 动并产生超声波。
在本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大， 优选梳状永磁体11的每个单元的磁极固定方式为如图11所示，即永 磁体11的安装方向为其产生的磁场与弹性软板6上的光刻线圈14 的电流方向垂直。
实施例8:
如图IO、 12所示，本实施例为电磁式超声换能器阵列，包括有 梳状软磁体13以及梳状软磁体的固定件15、固定在梳状软磁体13 上的具有多个凹形开口的支撑体8、弹性软板6。每个弹性软板6上.有光刻线圈14，多个光刻线圈14并联后与一交流电源3连接。梳状
软磁体的固定件15中有可容置多个梳状软磁体单元的孔隙，每个梳 状软磁体单元上分别缠绕有线圈2，每个线圈2与一直流电源4连接。
其中，弹性软板6及其上的光刻线圈14都为微米级的。本实施 例中，弹性软板6为矩形，其长度为10 300微米，宽度为10 300 微米，厚度为5 500微米。光刻线圈14的线径为0. 5~100微米， 厚度为0. 5 200微米。
多个弹性软板6利用弹性固定材料5分别固定到支撑体8的多个 凹形开口上并形成气穴10。本实施例中，气穴的长度为10 200微 米，宽度为10 200微米，厚度为10 50微米。
使用该电磁式超声换能器时，直流电源4提供直流电给线圈2， 由于线圈2分别缠绕在梳状软磁体的各个单元上，使得通电的软磁体 单元发生磁化，交流电源提供电流给光刻线圈14,由于光刻线圈14 固定到弹性软板6表面上，弹性软板6发生磁化，在交流电的作用下， 光刻线圈14在线圈2的磁场中产生磁场力(使该力的频率与所加的 交变电流添加给光刻线圈14的频率一致，力的大小与电流的大小成 正比)。由于软磁体1固定，而弹性软板6可动，所以多个弹性软板 6在交流电的作用下发生振动并产生超声波。
需要说明的是，本实施例中的超声换能器阵列在使用时可以根据 需要选择一定数目的梳状软磁体单元进行通电，而不一定要给全部的 梳状软磁体单元同时通电。
在本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大， 优选线圈2缠绕梳状软磁体13每个单元的方式如图12所示，即采用 螺线绕制的线圈2所产生的磁场方向与弹性软板6上的线圈电流方向
实施例9:
如图13、 14所示，本实施例与实施例7的不同之处在于用梳状 软磁体13、缠绕在每个梳状软磁体单元上的线圈2、以及与线圈2 相连的交流电源3代替实施例7中的梳状永磁体11，用镀在弹性软
板6上的导磁膜7代替实施例7中的光刻线圈14以及与其连接的交
流电源。
本实施例中弹性软板上的导磁体采用导磁膜7，其厚度范围为 1 300微米。导磁膜7在磁场中被反复磁化，同时产生力，进而产 生振动。
在本实施例中，为了让弹性软板6振动产生的超声波强度最大， 优选线圈2缠绕梳状软磁体13每个单元的方式如图13所示，即螺线 绕制的线圈2在导磁膜7所处位置产生最大的磁场强度，导磁膜7 获得最大的振动。
本实施例其它的结构及使用方法与实施例7相同。
权利要求
1. 一种电磁式超声换能器，包括支撑体(8)、置于支撑体上的弹性板、弹性板上的导磁体、以及可使导磁体振动的磁场体，其特征在于导磁体的厚度为微米级。
2. 根据权利要求l所述的电磁式超声换能器，其特征在于导磁 体为弹性导磁膜，其厚度范围为1 300微米。
3. 根据权利要求2所述的电磁式超声换能器，其特征在于支撑 体(8)采用软磁体制成，磁场体包括软磁体制成的支撑体(8)、绕 在该软磁体上的线圈(2)以及与线圈连接的交流电源(3)。
4. 根据权利要求3所述的电磁式超声换能器，其特征在于线圈 (2)在支撑体(8)上的缠绕方向为使弹性导磁膜中产生的感应电流的方向与软磁体中磁场方向垂直的方向。
5. 根据权利要求3所述的电磁式超声换能器，其特征在于所述 支撑体(8)形状为凹形，弹性板的两端通过弹性固定材料(5)固定 在支撑体端头的两个凸部上，使支撑体中间的凹处形成气穴(10)。
6. 根据权利要求5所述的电磁式超声换能器，其特征在于与线 圈(2)连接的交流电源的电流频率与气穴(10)的谐振频率相等， 该频率大于0. lMHz。
7. 根据权利要求6所述的电磁式超声换能器，其特征在于所述 气穴(10)的长度为10 200微米，宽度为10 200微米，厚度为 10 50微米。
8. 根据权利要求l所述的电磁式超声换能器，其特征在于导磁 体为弹性线圈，其线径为0. 5 100微米，线圈厚度为O. 5 200微 米。
9. 根据权利要求8所述的电磁式超声换能器，其特征在于所述 弹性线圈为釆用半导体光刻及化学腐蚀技术制作而成的光刻线圈(14)。
10. 根据权利要求9所述的电磁式超声换能器，其特征在于支 撑体(8)采用非导磁材料制成，磁场体采用缠绕有线圈(2)的软磁 体，所述线圈(2)与直流电源(4)连接，软磁体形状为凹形，支撑 体(8)固定于软磁体中间的凹部，线圈(2)缠绕在软磁体端头的两 个凸部上，所述光刻线圈(14)与交流电源连接。
11. 根据权利要求9所述的电磁式超声换能器，其特征在于支 撑体(8)采用非导磁材料制成，磁场体采用永磁体，永磁体形状为 凹形，支撑体(8)固定于永磁体中间的凹部，所述光刻线圈(14) 与交流电源连接。
12. 根据权利要求9所述的电磁式超声换能器，其特征在于支 撑体(8)采用非导磁材料制成，磁场体采用永磁体，支撑体(8)置 于永磁体上并与之固定连接，所述光刻线圈(14)与交流电源连接。
13. 根据权利要求9所述的电磁式超声换能器，其特征在于支 撑体(8)采用非导磁材料制成，磁场体置于支撑体(8)下方，磁场 体采用缠绕有线圈(2)的软磁体，线圈(2)与直流电源(4)连接， 所述光刻线圈(14)与交流电源连接。
14. 根据权利要求13所述的电磁式超声换能器，其特征在于线 圈(2)在软磁体上的缠绕方向为使光刻线圈(14)中电流的方向与 软磁体中磁场方向垂直的方向。
15. 根据权利要求10—14之一所述的电磁式超声换能器，其特征在于使光刻线圈(14)在磁场体中产生的磁场力的频率与光刻线圈中交变电流的频率相等，该磁场力的大小与该交变电流的大小成正 比。
16. 根据权利要求10—14之一所述的电磁式超声换能器，其特 征在于所述支撑体(8)形状为凹形，弹性板的两端通过弹性固定材 料固定在支撑体(8)端头的两个凸部上，使支撑体中间的凹处形成 气穴(10)。
17. 根据权利要求16所述的电磁式超声换能器，其特征在于与 线圈(2)连接的交流电源的电流频率与气穴(10)的谐振频率相等， 该频率大于0. lMHz。
18. 根据权利要求17所述的电磁式超声换能器，其特征在于所 述气穴(10)的长度为10 200微米，宽度为10 200微米，厚度为 10 50微米。
19. 根据权利要求1一14之一所述的电磁式超声换能器，其特 征在于所述弹性板的厚度为微米级。
20. 根据权利要求19所述的电磁式超声换能器，其特征在于当 弹性板为矩形时，其长度和宽度范围为10 1000微米，其厚度范围 为5 500微米；当弹性板为圆形时，其直径范围为10 1000微米， 其厚度范围为5 500微米。
21. —种电磁式超声换能器阵列，其特征在于包含有多个如权利 要求13所述的电磁式超声换能器，各超声换能器中的支撑体连为一 体，各超声换能器中的磁场体合为一体与一直流电源(4)连接，各超声换能器中的光刻线圈(14)并联后与一交流电源连接。
22. 根据权利要求21所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在 于线圈(2)在软磁体上的缠绕方向为使光刻线圈(14)中电流的方 向与软磁体中磁场方向垂直的方向。
23. —种电磁式超声换能器阵列，其特征在于包含有多个如权 利要求12所述的电磁式超声换能器，各超声换能器中，弹性板厚度 都是微米级的，各支撑体连为一体，光刻线圈(14)并联后再与一交 流电源连接。
24. —种电磁式超声换能器阵列，其特征在于包含有多个如权 利要求13所述的电磁式超声换能器，各超声换能器中，弹性板厚度 都是微米级的，各支撑体连为一体，各缠绕有线圈(2)的软磁体分 别固定在各个弹性板的下方，各光刻线圈(14)并联后与一交流电源 连接。
25. 根据权利要求24所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在 于线圈(2)在软磁体上的缠绕方向为使光刻线圈(14)中电流的方 向与软磁体中磁场方向垂直的方向。
26. 根据权利要求21-25之一所述的电磁式超声换能器阵列， 其特征在于使光刻线圈在磁场体中产生的磁场力的频率与光刻线圈 中交变电流的频率相等，该磁场力的大小与该交变电流的大小成正 比。
27. 根据权利要求21-25之一所述的电磁式超声换能器阵列， 其特征在于所述支撑体(8)上有多个凹形开口，各超声换能器中弹 性板的两端通过弹性固定材料(5)分别固定在支撑体上多个凹形开 口的两端，凹形开口内形成气穴(10)。
28. 根据权利要求27所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在于与线圈(2)连接的交流电源的电流频率与气穴(10)的谐振频率 相等，该频率大于0. lMHz。
29. 根据权利要求28所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在 于所述气穴(10)的长度为10 200微米，宽度为10 200微米，厚 度为10 50微米。
30. 根据权利要求21-25之一所述的电磁式超声换能器阵列， 其特征在于所述光刻线圈的线径为0. 5 100微米，线圈厚度为0. 5~ 200微米。
31. 根据权利要求21-25之一所述的电磁式超声换能器阵列， 其特征在于当弹性板为矩形时，其长度和宽度范围为10 1000微 米，其厚度范围为5 500微米；当弹性板为圆形时，其直径范围为 10 1000微米，其厚度范围为5 500微米。
32. —种电磁式超声换能器阵列，其特征在于包含有多个如权 利要求l所述的电磁式超声换能器，各超声换能器中，弹性板厚度都 是微米级的，各支撑体(8)连为一体，所述各超声换能器的磁场体 采用缠绕有线圈(2)的软磁体，线圈分别与交流电源(3)连接，软 磁体分别固定在各弹性板的下方，所述导磁体采用弹性导磁膜。
33. 根据权利要求32所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在 于弹性导磁膜的厚度为1 300微米。
34. 根据权利要求32所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在 于所述支撑体(8)上有多个凹形开口，各超声换能器中弹性板的两 端通过弹性固定材料(5)分别固定在支撑体上多个凹形开口的两端，凹形开口内形成气穴(10)。
35. 根据权利要求34所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在于与线圈(2)连接的交流电源(3)的电流频率与气穴(10)的谐振频率相等，该频率大于O. lMHz。
36. 根据权利要求35所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在于所述气穴(10)的长度为10 200微米，宽度为10 200微米，厚 度为10 50微米。
37. 根据权利要求32所述的电磁式超声换能器阵列，其特征在于线圈(2)在支撑体(8)上的缠绕方向为使弹性导磁膜中产生的感应电流的方向与软磁体中磁场方向垂直的方向。
38. 根据权利要求32-37之一所述的电磁式超声换能器阵列， 其特征在于当弹性板为矩形时，其长度和宽度范围为10 1000微米，其厚度范围为5 500微米；当弹性板为圆形时，其直径范围为 10 1000微米，其厚度范围为5 500微米。
全文摘要
一种电磁式超声换能器及其阵列。该电磁式超声换能器包括置于支撑体上的弹性板、弹性板上的导磁体、以及可使导磁体振动的磁场体，其中，导磁体的厚度为微米级。弹性板的厚度也可为微米级的。本发明电磁式超声换能器能够产生高频声波，可用于进行超声治疗。其阵列由多个上述超声换能器组成，可以任意分组，并可灵活控制多个超声换能器阵元。
文档编号B06B1/02GK101204700SQ200610167720
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者李 敬, 毛爱华, 海 汪, 燕思源 申请人:重庆融海超声医学工程研究中心有限公司