一种高性能微型线阵换能器及制备方法与流程

本发明属于换能器，具体涉及一种高性能微型线阵换能器及制备方法。

背景技术：

1、介入导管射频消融术是治疗阵发性房颤的主要手术方式。目前最佳手术方式是心腔内超声（ice）成像导管指导下射频消融术，在术中使用超声精准的构建心腔结构及导航指导精准消融。ice换能器位于ice导管的尖端，用于发射超声波和接收回波。

2、但是现有的换能器中存在以下缺陷：其一、现有的环形阵列换能器需要将换能器阵元环绕排列在导管尖端，导管尺寸很小的情况下，加工难度大；并且超声向四周放射发射，难以形成聚焦，在其他参数相同的情况下，所获得超声图像分辨率较差。其二、现有的线阵换能器存在着串声大、适用范围小以及拆装不便的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种高性能微型线阵换能器及制备方法，通过多个阵元之间相互独立且间隔设置，以降低某一阵元振动对其他阵元的影响，从而有效的降低阵元间的串声干扰。进一步地，通过电路板延伸部分的结构设计使其能连接更多的电器元件，具有适用范围广、拆装方便、便于检修的优点。

2、具体通过以下技术方案实现：

3、一种高性能微型线阵换能器，包括匹配层、压电层、电路板、背衬层以及多个切割槽；

4、所述匹配层、所述压电层、所述电路板、所述背衬层依次层叠；

5、所述切割槽依次贯穿所述匹配层、所述压电层以及所述电路板，并延伸至所述背衬层预设深度；多个所述切割槽在所述背衬层上间隔设置，用于将所述换能器分割成多个独立且间隔设置的阵元；

6、所述电路板具有延伸部分，所述延伸部分延伸至所述背衬层远离所述匹配层的一侧，并且多次折弯以形成多个层叠的折弯段，每一所述折弯段均具有一连接端，多个所述连接端相互独立，用于连接不同的电器元件。

7、在一个具体实施例中，所述折弯段延伸预设长度以形成所述连接端，不同所述折弯段对应有延伸不同预设长度的所述连接端；所述电路板上设有多个引线，每一所述折弯段对应至少一个所述引线，且所述引线沿所述折弯段延伸至所述连接端。

8、在一个具体实施例中，所述电路板包括柔性电路板，

9、所述匹配层上具有多个间隔设置的第一切口，通过所述第一切口将所述匹配层分割成多个第一部分；

10、所述压电层上具有多个间隔设置的第二切口，通过所述第二切口将所述压电层分割成多个第二部分；

11、所述柔性电路板上具有多个间隔设置的第三切口，通过所述第三切口将所述柔性电路板分割成多个第三部分；

12、多个所述第一切口、多个所述第二切口以及多个所述第三切口一一对应且相连接，以形成多个所述切割槽；

13、多个所述第一部分、多个所述第二部分以及多个所述第三部分一一对应且相层叠，以形成多个所述阵元。

14、在一个具体实施例中，所述压电层包括聚合物相以及多个压电相，多个所述压电相设置在所述聚合物相上，且在所述聚合物上呈阵列排布；

15、每一列中的多个所述压电相在所述压电层沿第一方向排列；

16、所述第二切口在所述压电层沿第二方向延伸，用于将所述聚合物相和/或所述压电相切割开。

17、在一个具体实施例中，所述第一方向与所述第二方向呈预设角度，所述预设角度位于1-90°之间，所述第二切口用于切割所述聚合物相和所述压电相。

18、在一个具体实施例中，所述第一方向与所述第二方向相同，所述第二切口用于切割所述聚合物相。

19、在一个具体实施例中，所述压电相的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形和八边形中的一种或多种。

20、在一个具体实施例中，所述背衬层的内部填充有第一填料；或，所述背衬层具有基板，所述基板内填充有第二填料。

21、在一个具体实施例中，所述第一填料包括金属丝，所述基板包括金属泡沫板。

22、一种高性能微型线阵换能器的制备方法，用于制备所述的高性能微型线阵换能器，

23、该方法包括：

24、将压电层与电路板电路连接；

25、将匹配层设置于所述压电层远离所述电路板的一侧，并将背衬层设置于所述电路板远离所述压电层的一侧；

26、沿所述匹配层至所述背衬层的层叠方向上，切割所述匹配层至所述电路板以形成一次切割；

27、沿所述背衬层的长度方向上，重复切割多次，以将所述匹配层以及对应的所述压电层、所述电路板切开，形成多个独立的阵元；

28、将所述电路板延伸至所述背衬层远离所述匹配层的一侧，并且多次折弯形成多个折弯段，以通过多个折弯段形成多个独立的连接端。

29、本发明至少具有以下有益效果：

30、本发明提出一种高性能微型线阵换能器，包括匹配层、压电层、电路板、背衬层以及多个切割槽；匹配层、压电层、电路板、背衬层依次层叠；切割槽依次贯穿匹配层、压电层以及电路板，并延伸至背衬层预设深度；多个切割槽在背衬层上间隔设置，用于将换能器分割成多个独立且间隔设置的阵元；电路板具有延伸部分，延伸部分延伸至背衬层远离匹配层的一侧，并且多次折弯以形成多个层叠的折弯段，每一折弯段均具有一连接端，多个连接端相互独立，用于连接不同的电器元件。本发明通过切割槽贯穿匹配层、压电层、电路板，以将换能器分割成多个阵元，多个阵元之间相互独立且间隔设置，以降低某一阵元振动对其他阵元的影响，从而有效的降低阵元间的串声干扰。进一步地，通过电路板的结构设计使延伸部分能够连接更多的电器元件以实现更多的功能切换，提高了产品的适用范围；同时，本申请的电器元件是连接于电路板的延伸部分，而非是连接于压电层和匹配层之间的电路板上，因此在拆装电器元件上也更加方便，进而在后续检修上也更加方便；并且，每一折弯段的连接端相互独立、互不干涉，有效避免了器件干扰，使设备更加安全可靠。

31、进一步地，折弯段延伸预设长度以形成连接端，不同折弯段对应延伸不同预设长度的连接端；电路板上设有多个引线，每一折弯段对应至少一个引线，且引线沿折弯段延伸至连接端，通过不同预设长度的连接端使换能器引线的布局结构更加合理，从而使引线更好地连接电器元件，简化了加工的难度。

32、进一步地，压电层包括聚合物相以及多个压电相，多个压电相设置在聚合物相上，且在聚合物上呈阵列排布。本发明通过聚合物相以及多个压电相所组成的压电层采用1-3新型压电复合材料，其压电相采用压电陶瓷、压电单晶等，聚合物相采用环氧树脂，具有提高换能器的带宽的优点。并且每一列中的多个压电相在压电层沿第一方向排列，每一切割槽在压电层沿第二方向延伸，用于将所述聚合物相和/或所述压电相切割开。其中，通过压电相的排列方向以及切割槽的切割方向设置可以选择将聚合物相切割开或者将聚合物相和压电相切割开，以使每一个阵元的压电相大小一致，且排布良好，进而提高超声图像分辨率。

技术特征：

1.一种高性能微型线阵换能器，其特征在于，包括匹配层、压电层、电路板、背衬层以及多个切割槽；

2.根据权利要求1所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述折弯段延伸预设长度以形成所述连接端，不同所述折弯段对应有延伸不同预设长度的所述连接端；所述电路板上设有多个引线，每一所述折弯段对应至少一个所述引线，且所述引线沿所述折弯段延伸至所述连接端。

3.根据权利要求1所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述电路板包括柔性电路板，

4.根据权利要求3所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述压电层包括聚合物相以及多个压电相，多个所述压电相设置在所述聚合物相上，且在所述聚合物上呈阵列排布；

5.根据权利要求4所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向呈预设角度，所述预设角度位于1-90°之间，所述第二切口用于切割所述聚合物相和所述压电相。

6.根据权利要求4所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相同，所述第二切口用于切割所述聚合物相。

7.根据权利要求4所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述压电相的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形和八边形中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述背衬层的内部填充有第一填料；或，所述背衬层具有基板，所述基板内填充有第二填料。

9.根据权利要求8所述的高性能微型线阵换能器，其特征在于，所述第一填料包括金属丝，所述基板包括金属泡沫板。

10.一种高性能微型线阵换能器的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-9任一项所述的高性能微型线阵换能器，

技术总结
本发明提出一种高性能微型线阵换能器，包括切割槽以及依次层叠的匹配层、压电层、电路板以及背衬层；切割槽依次贯穿匹配层、压电层以及电路板，并延伸至背衬层预设深度；多个切割槽在背衬层上间隔设置，用于将换能器分割成多个独立且间隔设置的阵元；电路板具有延伸部分，延伸部分延伸至背衬层远离匹配层的一侧，并且多次折弯以形成多个层叠的折弯段，每一折弯段均具有一连接端，多个连接端相互独立。本发明通过多个阵元之间相互独立且间隔设置，以降低某一阵元振动对其他阵元的影响，从而有效的降低阵元间的串声干扰。进一步地，通过电路板延伸部分的结构设计使其能连接更多的电器元件，具有适用范围广、拆装方便、便于检修的优点。

技术研发人员：石成
受保护的技术使用者：深圳欢影医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15