一种超声换能器及其温度控制装置的制作方法

本实用新型属于超声换能器控制技术领域，尤其涉及一种超声换能器及其温度控制装置。

背景技术：

近年来，超声波的生物组织效应在诊断和治疗的医学领域日益受到广泛研究和应用，例如高强度超声治疗在肿瘤热消融、体外冲击波粉碎尿结石、药物输送、阻断神经传导等方面的应用都有新的进展。

然而，由于超声换能器工作状态的不同，因此其在治疗中的电声转换效率不同，部分电能量会转换为热能量，如此将导致超声换能器压电材料各个部位温度升高情况不同，而严重的压电材料温度升高导致介于压电材料和病人皮肤表面之间的耦合液体温度升高，若持续升温至超过人体皮肤耐受温度的时间足够长，将导致皮肤及其皮下组织受到热伤害。

故，有必要提供一种技术方案，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种超声换能器及其温度控制装置，其可有效防止皮肤及其皮下组织受到热伤害，并便于使用者及时了解超声换能器的工作状况。

本实用新型是这样实现的，一种超声换能器的温度控制装置，用于对超声换能器进行温度控制，所述超声换能器与被治疗对象的待治疗部位的皮肤接触，

所述温度控制装置包括：电源、控制器、振荡器、温度感应器以及报警器；

所述电源的输出端与所述控制器的第一输入端连接，所述控制器的输出端与所述振荡器的输入端连接，所述振荡器的输出端与所述超声换能器的输入端连接，所述温度感应器设置在所述超声换能器上，所述温度感应器的输出端与所述控制器的第二输入端以及所述报警器的输入端连接；

所述电源为所述温度控制装置提供电能，所述控制器向所述振荡器发送发射指令，所述振荡器根据所述发射指令发射预设频率的电信号，所述超声换能器将所述电信号转换为超声波，以作用于所述被测对象，所述温度感应器检测所述超声换能器与所述待治疗部位的皮肤接触处的温度，并向所述控制器与所述报警器进行反馈，所述控制器根据反馈结果控制所述振荡器单位时间内发射所述电信号的发射密度，以此调节所述超声换能器与所述待治疗部位的皮肤接触处的温度，所述报警器根据反馈结果发出相应的报警信息。

本实用新型的另一目的在于提供一种超声换能器，所述超声换能器包括上述的温度控制装置。

在本实用新型中，通过采用包括电源、控制器、振荡器、温度感应器以及报警器的温度控制装置，使得控制器向振荡器发送发射指令，振荡器根据发射指令发射预设频率的电信号，超声换能器将电信号转换为超声波，以作用于被测对象，温度感应器检测超声换能器与待治疗部位的皮肤接触处的温度，并向控制器与报警器进行反馈，控制器根据反馈结果控制振荡器单位时间内发射电信号的发射密度，以此调节超声换能器与待治疗部位的皮肤接触处的温度，报警器根据反馈结果发出相应的报警信息，实现了超声换能器与皮肤接触处的温度的有效调节，防止皮肤及其皮下组织受到热伤害，并可根据检测到的温度进行实时报警，便于使用者及时了解超声换能器的工作状况。

附图说明

图1是本实用新型一实施例所提供的超声换能器的温度控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例所提供的超声换能器的温度控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例所提供的超声换能器的温度控制装置中振荡器发射的电信号的波形示意图；

图4是本实用新型另一实施例所提供的超声换能器的温度控制装置中振荡器发射的电信号的波形示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图1示出了本实用新型一实施例所提供的超声换能器的温度控制装置10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的超声换能器的温度控制装置10用于对超声换能器进行温度控制，超声换能器与被治疗对象的待治疗部位的皮肤接触，并且该温度控制装置10包括：电源100、控制器101、振荡器102、温度感应器103以及报警器104。

其中，电源100的输出端与控制器101的第一输入端连接，控制器101的输出端与振荡器102的输入端连接，振荡器102的输出端与超声换能器20的输入端连接，温度感应器103设置在超声换能器20上，温度感应器103的输出端与控制器101的第二输入端以及报警器104的输入端连接；需要说明的是，在本实用新型实施例中，温度传感器103与超声换能器20的连接关系是在本实用新型提供的温度控制装置10的工作原理基础上基于信号流向实现的，而在具体实施时，温度感应器103仍然是温度控制装置10中的温度感应器件，且设置在超声换能器20上。

具体的，电源100为温度控制装置10提供电能，控制器101向振荡器102发送发射指令，振荡器102根据发射指令发射预设频率的电信号，超声换能器20将电信号转换为超声波，以作用于被测对象，温度感应器103检测超声换能器与待治疗部位的皮肤接触处的温度，并向控制器101与报警器104进行反馈，控制器101根据反馈结果控制振荡器102单位时间内发射电信号的发射密度，以此调节超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触处的温度，报警器104根据反馈结果发出相应的报警信息。

需要说明的是，振荡器102发射的电信号的预设频率可根据需要进行设置，其只需大于20kHz即可，在本实施例中，预设频率优选为20kHz至3MHz之间的任一值，而该电信号的波形可参考图3或者图4中的波形F2，当然本领域技术人员可以理解的是，图3或者图4所示出的波形F2仅是对振荡器102发射的预设频率的电信号的波形进行示意说明，其并不用于对振荡器102发射的预设频率的电信号的波形进行限制。

此外，控制器101根据反馈结果控制振荡器102单位时间内发射电信号的发射密度指的是：控制器101根据一定的频率的控制信号控制振荡器102在单位时间内发射电信号的频率，此处所说的频率并不是振荡器102发射的电信号的频率，而是振荡器102在单位时间内发射电信号的次数；值得注意的是，在本实施例中，该控制信号的频率范围为0至1kHz，其波形图可参考图3或者图4所示的波形F1，当然本领域技术人员可以理解的是，图3或者图4所示出的波形F1仅是对控制器101发出的控制信号的波形进行示意说明，其并不用于对对控制器101发出的控制信号的波形进行限制。

在本实施例中，温度感应器103检测超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触处的温度，并向控制器101与报警器104进行反馈，控制器101根据反馈结果控制振荡器102单位时间内发射电信号的发射密度，以此调节超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触处的温度，报警器104根据反馈结果发出相应的报警信息，实现了超声换能器20与皮肤接触处的温度的有效调节，防止皮肤及其皮下组织受到热伤害，并可根据检测到的温度进行实时报警，便于使用者及时了解超声换能器的工作状况。

进一步的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，温度控制装置10还包括存储器105。

其中，该存储器105的输入端与温度感应器103的输出端连接，存储器105的输出端与控制器101的第二输入端以及报警器104的输入端连接。

具体的，存储器105接收温度感应器103反馈的温度，并将温度与预设温度进行比较，且将比较结果反馈至控制器101与报警器104，以便于控制器101根据反馈的比较结果控制振荡器20单位时间内发射电信号的发射密度，以及报警器104根据反馈的比较结果发出相应的报警信息。

进一步的，预设温度包括第一预设温度和第二预设温度，并且第二预设温度低于第一预设温度，即第一温度为超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度的高阈值，而第二温度为超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度的低阈值。

具体实施时，当温度高于第一预设温度时，存储器105向控制器101与报警器104反馈第一比较结果，以便于控制器101根据第一比较结果控制振荡器102减小单位时间内发射电信号的发射密度，报警器104根据第一比较结果发出第一报警信息，该第一报警信息用以向超声换能器20的使用者提醒当前超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度过高。

当温度低于第二预设温度时，存储器105向控制器101与报警器反馈第二比较结果，以便于控制器101根据第二比较结果控制振荡器102增大单位时间内发射电信号的发射密度，报警器104根据第二比较结果发出第二报警信息，该第二报警信息用以向超声换能器20的使用者提醒当前超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度过高。

此外，当存储器105比较出温度感应器103检测到的温度高于第二预设温度，且低于第一预设温度时，存储器105可反馈比较结果至控制器101，以使得控制器101控制振荡器102按照原始密度发射预设频率的电信号，或者存储器105向控制器101反馈振荡器102发射信号的密度保持指令，以使得控制器101根据该密度保持指令控制振荡器102按照初始密度发射预设频率的电信号。

需要说明的是，控制器101可采用现有的ARM处理器、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)控制器、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等具有数字逻辑编程能力的处理设备实现，而报警器104可采用声音报警器、光报警器或者声光结合报警器实现，此处并不加以限制；值得注意的是，存储器105可采用现有的比较和存储功能同时具备的处理器等实现，具体可参考现有技术，此处不做详细描述。

在本实施例中，存储器105通过将温度感应器103感测的温度与超声换能器20和待治疗部位的皮肤接触的温度的高阈值以及低阈值进行比较，并将比较结果反馈给控制器101与报警器104，以使得控制器101根据反馈的比较结果控制振荡器102增大或者减小发射预设频率的电信号的密度，同时报警器104根据反馈的比较结果向使用者提醒当前超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度高低，实现了对超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度的自动调节，同时可对使用者进行有效提醒，以便于使用者及时了解超声换能器的工作状况。

优选的，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，温度控制装置10还包括放大器106。

其中，放大器106的输入端与振荡器102的输出端连接，放大器106的输出端与超声换能器20的输入端连接。

具体的，放大器106接收振荡器102发射的电信号，并对电信号进行放大处理。

需要说明的是，具体实施时，放大器106可采用现有的运算放大器实现，也可采用现有的由运算放大器组成的放大电路实现，此处并不做具体限制。

在本实施例中，通过放大器106对振荡器102发射的电信号进行放大，使得振荡器102发射的预设频率的电信号增大，进而使得超声换能器20在将该电信号转换为超声波时可进行精确的转换，从而使得作用于所述被测对象时的治疗过程更加到位。

优选的，作为本实用新型一优选实施方式，温度感应器103贴附在超声换能器20表面。

具体实施时，温度感应器103为接触式温度传感器，例如双金属温度计等。当然本领域技术人员可以理解的是，温度感应器103也可以为非接触式温度传感器，此处仅以双金属温度计的接触式温度传感器对其进行举例说明，并不用以限制。

在本实施例中，将温度感应器103贴附在超声换能器20的表面，使得温度感应器103可对超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度进行有效检测，并且检测准确度高。

优选的，作为本实用新型一优选实施方式，温度感应器103设置在超声换能器20内部。

在本实施例中，将温度感应器103设置在超声换能器20的内部，使得温度感应器103在对超声换能器20与待治疗部位的皮肤接触的温度进行有效检测的同时，不受外部环境的损害。

进一步地，本实用新型还提供了一种超声换能器，该超声换能器包括温度控制装置。需要说明的是，由于本实用新型实施例所提供的温度控制装置和图1至图2所示出的温度控制装置10相同，因此，本发明实施例所提供的超声换能器中的温度控制装置的具体工作原理，可参考前述关于图1至图2的详细描述，此处不再赘述。

在本实用新型中，通过采用包括电源、控制器、振荡器、温度感应器以及报警器的温度控制装置，使得控制器向振荡器发送发射指令，振荡器根据发射指令发射预设频率的电信号，超声换能器将电信号转换为超声波，以作用于被测对象，温度感应器检测超声换能器与待治疗部位的皮肤接触处的温度，并向控制器与报警器进行反馈，控制器根据反馈结果控制振荡器单位时间内发射电信号的发射密度，以此调节超声换能器与待治疗部位的皮肤接触处的温度，报警器根据反馈结果发出相应的报警信息，实现了超声换能器与皮肤接触处的温度的有效调节，防止皮肤及其皮下组织受到热伤害，并可根据检测到的温度进行实时报警，便于使用者及时了解超声换能器的工作状况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。