CN101978418B - 具有内部冷却腔的声穿透装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及声穿透装置(100)，其包括多个基本超声波传感器(110)，每个传感器包括至少一个电声元件(111)并且分布在底盘(120，140)上，使得电声元件(111)分布在装置(100)的所谓的前表面(120’)上，所述前表面旨在放置成面向要声穿透的介质。根据本发明，每个传感器(110)包括由导热材料制成的纵向主体(113)，电声元件(111)放置在纵向主体的所谓前端部，底盘(120，140)包括密封式冷却腔(130)，所述冷却腔放置在前表面(120’)后面、由传感器(113)的主体穿越、以及旨在由冷却流体流穿过。

Description

具有内部冷却腔的声穿透装置

技术领域

本发明涉及具有多个基本超声波传感器的声穿透装置的基本领域，每个基本超声波传感器具有至少一个电声部件，所述多个传感器分布在底盘上，使得电声部件分布在声穿透装置的所谓“前”表面上，所述声穿透装置的前表面旨在放置成面向要声穿透的介质。

背景技术

电声部件通常由压电材料、压电复合材料或者半导体材料制成，例如微加工电容式超声波传感器(CMUT)，该电声部件允许通过受限的电声效率来产生高功率超声波。

通常而言，对于包括在100kHz与10MHz之间的频率，这些材料的电声效率在40％到80％之间。同样，未转换为超声波的能量的大部分作为热量在传感器中被驱散。

在数秒的时段内电声部件的连续操作期间，过大的加热可能会损坏电声部件或者甚至可能毁坏电声部件，且该加热甚至可损坏组成电声部件或邻近于电声部件的机械部分。

因此，该加热效应目前限制在数秒的长时段内产生非常高的声强度的可能性。通常认为的是，在几分之一秒量级的时段内没有过量加热的情况下，在传感器的表面处难以产生大于5W/cm2的功率。

存在驱散所产生的热量的解决方案，以便降低传感器的温度。已知的解决方案包括使得冷却流体(通常为水)在声穿透装置的“前”面部上循环。在该情形中，通过该流体，可用介质实现超声波耦合，超声波会聚于介质中。

然而，热交换表面仍局限于声穿透装置的“前”表面并且在必须使用十分高的声强度的情形中不允许将热量充分移除。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于通过构想出声穿透装置(insonification device)来克服这种缺点，该声穿透装置包括多个基本超声波传感器，每个传感器包括至少一个电声元件，多个传感器分布在底盘上，使得电声元件分布在装置的所谓前表面上，所述前表面在至少两个方向上延伸并且旨在放置成面向要声穿透的介质，声穿透装置使得每个传感器包括在所谓的前端部处由导热材料制成的纵向主体，电声元件放置在所谓的前端部处，底盘包括放置在前表面后面的密封式冷却腔，所述冷却腔由传感器主体正好穿越并且旨在由冷却剂流体流所经过。

该新式结构的声穿透装置允许通过使用热量驱散来将显著量的热量朝向传感器的后部传递，其中传感器主体经过冷却腔。当然，由传感器的有源部分产生的热量通过由基本传感器主体形成的材料朝向后部带走，该有源部分是位于前表面上的声元件。

通过本发明，可能在传感器主体与冷却剂流体之间获得热交换表面。因此，比在使用来自于前部的常规冷却系统时大得多的表面上得到热交换。此外，由于冷却剂流体放置成直接接触热源(传感器)，因而优化传感器所产生的热量朝向冷却剂流体的传递。

因而，采用该新式冷却系统，可能的是限制基本传感器的加热以及在传感器的表面处达到高得多的声强度。采用本发明，因而可能得到约20W/cm²的功率。

在本发明的意义上，术语“底盘”是指能够支承传感器并且能够形成冷却腔的壳体的机械结构，所述冷却腔由传感器主体正好穿越。

根据本发明的优选实施例，传感器主体定轮廓成便于流体的循环。

通过这种特性，充其量避免的是，传感器主体形成对流体在冷却腔内循环的阻碍。

根据本发明的具体特征，传感器主体在至少一个方向上具有颈部，该方向垂直于流动方向，以便降低液力阻抗。

这种颈部允许在每对传感器之间的流量，其具有降低的液力阻抗。该颈部可包括收缩传感器主体在垂直于流体流动方向的方向上的宽度或者包括传感器主体的均匀减少的直径。

由传感器的构造引起的应力可能需要颈部由传感器的后部部分制成，即在与热源一定距离处。然而，在形成传感器主体的材料是良好的热导体的情况下，包括将颈部朝向传感器的后端部放置的该特征不受影响。

根据本发明的有利特征，传感器主体具有表面几何形状，其中流体的交换表面可大于与对应于沿着传感器的均匀且恒定截面的表面几何形状相对应的交换表面。

可包括对冷却剂流体的流动方向上传感器主体加条纹的特征不仅有助于增加交换表面和朝向冷却剂流体的热传递而且可通过引导冷却剂流体在传感器主体的侧面上的循环而有助于促进冷却剂流体的循环。

根据本发明的有利特征，由于底盘在声穿透装置的后部处包括与基本传感器一样多的细孔，传感器可移除地附连通过冷却腔。

通过该特征，可有利于保持声穿透装置。当然，在声穿透装置包含以高强度操作的大量基本传感器时，这些传感器潜在地经受单个故障，于是必须将其更换。该特征允许容易且快速的更换，这可由不必要对其熟练的工人来实施。这避免了将装置整体存放用于修理或者使用具有降级特性的装置。

在有利的实施例中，通过放置在将每个传感器从底盘分离的空间中的柔性材料以及允许在形成基本传感器模块的材料与形成底盘的材料之间的差异热膨胀，提供传感器与底盘之间的密封。可在传感器主体上和/或细孔的外围上制造用于接收这种柔性材料(例如，柔性粘结剂或O形垫圈)的沟槽。

有利地，传感器主体由选自下述导热材料的材料制成：金属，陶瓷，填料树脂。

所列出的材料具有显著的导热性，这允许通过基本传感器的后部来良好地移除热量。在此要注意的是，传感器主体可为电导体或电绝缘体。

根据本发明的特征，传感器的电声元件由选自下述的材料制成：压电材料，压电复合材料，包括CMUT的半导体材料。

根据本发明的有利特征，传感器空间分布在前表面上，以便允许流体在冷却腔容积中的均匀流动。

根据该特征，从允许冷却剂流体在所有冷却空间中均匀流动的角度来选择传感器的空间分布。

根据具体特征，由于声穿透装置的前表面具有平面或隆起盘的形状，传感器分布在对中于盘中心的一条或多条螺旋线上。

通过该分布，可能的是确保在螺旋线的圈数之间或者每条螺旋线之间的均匀流体循环。

根据本发明的有利特征，冷却腔包括用于冷却剂流体的至少一个入口和一个出口。

这种特征允许通过在声穿透装置之外的泵来重新加入冷却剂流体以及致动流体的循环。

根据本发明的优选特征，流体入口的位置以及流体出口的位置依赖于传感器的分布而选择，以便允许冷却剂流体在冷却腔的空间中的均匀流动。

考虑用于引入和排出冷却剂流体的传感器分布，该特征允许优化传感器与冷却剂流体之间的热交换。

因而优选地，当传感器分布在对中于盘中心的一条或多条螺旋线上时，腔包括与螺旋线一样多的入口以及在盘中心处放置的出口。

更一般地，通过增加入口或出口，可能更好地分配流体的循环。采用该特征，可能通过最大化使用传感器的空间分布来强制冷却剂流体均匀流动。

根据本发明的优选特征，冷却剂流体的入口数量大于出口的数量。

当然，当泵用于循环流体时，考虑到在泵入口处的可接受压力小于泵出口压力，为了提供流体的均匀循环，期望的是增加冷却腔中冷却剂流体的入口的数量而不是增加出口的数量。应当注意的是，于是在几条螺旋线上的分布几何形状适于应用流体的均匀循环。

根据本发明的有利特征，底盘被划分成两个基质，即前部基质和后部基质，前部基质支承传感器的前端部，后部基质支承传感器的后端部。

采用该特征，可能的是以尤其简单的方式建立冷却腔，于是在安装声穿透装置时，该冷却腔根据前部基质和后部基质的准确形状设置在前部基质与后部基质之间。为了完成装置的安装，于是传感器主体被引入到为此目的设置的细孔中，所述细孔位于前部和后部基质中的每个上且彼此面向。因而，前部基质支承传感器位于声发射侧上所谓的前端部，后部基质支承传感器位于供电电缆的排出侧上的后端部。

有利地，前部基质由导热材料制成，后部基质由热绝缘材料、可选地透光材料制成。

通过这些特征，可能的是在前面部处增加导热基质上的能量驱散。

在另一方面，由于热绝缘基质形成后部部分，在位于装置后部的部件处可避免冷凝以及因而避免出现水雾，还可避免可从其变差的这些部件的不必要加热。

有利地，底盘配置有用于测量冷却腔内部各个位置的温度的机构。

采用该特征，可通过控制朝向冷却腔输送的流体流率和温度来保证热量散失。冷却腔流体的流率和温度的控制可通过跟踪在冷却腔中所监测的温度来实现。

根据本发明的有利特征，冷却腔使得其包括至少一个隔块，所述隔块的宽度与传感器主体的宽度相同或者比主体的宽度更窄，并且所述隔块连接传感器元件的主体以便限定用于冷却剂流体的优选路径。

因而，有利地，这些隔块可占用冷却腔的总高度或者仅一部分高度，这些隔块连接传感器的组件。通过形成优选强制路径的该特征，可确保流体在冷却腔内的受控流动。

有利地，当一条或多条螺旋线用于分布这些传感器时，该隔块连接到由相同螺旋线支承的传感器。

根据本发明的附加有利特征，声穿透装置还包括经过冷却腔的至少一个外围流体入口和一个中心流体出口，以便应用常规系统来冷却装置的前表面以及要声穿透的介质的壳体(casing)。

这种常规冷却系统常见地应用膜，该膜形成带有前表面的防泄漏凹部，冷却剂流体在该前表面上循环。通过该凹部，还可实现声耦合。

该独立于冷却腔的附加冷却回路具有这样的优势：通过其前面部冷却传感器。所提供的冷却将增加由根据本发明的冷却腔提供的冷却。在此，同样通过冷却入口的多样分布和外围空间分布，可能获得对与要声穿透的介质接触的膜的有效以及均匀冷却。

根据本发明的有利特征，带有大截面的孔制造在前表面上，之后是经过冷却腔输送的导管，以便能够将在填充用于冷却前表面的常规系统期间所捕获的气泡迅速排出。

当然，在前面部处的气泡可严重干扰超声波的传播。由于空气的密度小于水的密度并且装置通常用于其旋转轴线大致水平的这种位置中，该去泡系统在其使用期间有利地放置在声穿透装置的高的位置，以便更容易地排出气泡。

所使用的冷却剂流体可根据本发明从下述流体进行选择：水；包括添加剂的水，通过所述添加剂可增加其热容量和/或导热性以及冷却效率；重水，这些流体在由观测这些流体所需约束参量(constraint)的材料制成的回路中流动；气体，所述气体可在压力下以及在由观测这些气体所需约束参量的材料制成的回路中使用。

有利地，这些添加剂将与医疗应用相容。

有利地，通过制冷装置来冷却流体，该制冷装置放置在根据本发明的装置上游。

附图说明

本发明的其它特征和优势将从下述说明结合附图显而易见，附图在不加任何限制性质的前提下描述本发明的示例性实施例。在附图中：

图1描述了根据本发明的声穿透装置的第一实施例的透视截面图；

图2A和2B提供根据本发明的优选实施例的声穿透装置的主视图和透视截面图；

图3A-3D示出了根据本发明的声穿透装置中所使用的基本传感器的示例；

图4描述了根据本发明的优选实施例的装置的前部基质的冷却腔的内表面的详细透视图。

具体实施方式

图1描述了根据本发明第一实施例的声穿透装置100的透视截面图。

装置100包括底盘，在此包括前部基质120和后部基质140以及限定在它们之间的所谓的冷却腔130。该腔130由多个基本超声波传感器110穿越，所述超声波传感器110因而经过根据本发明的所述冷却腔。因而，每个传感器具有所谓的前端部以及后端部，该前端部旨在滑动到前部基质120为此目的制造的细孔中，该后端部旨在滑动到后部基质140为此目的制造的细孔中。

可使用各种材料来制造根据本发明的声穿透装置100的前部基质120和后部基质140。具体地说，前部基质120可由填充有玻璃的树脂、碳或者其它金属(例如，铝或钛)制成。因此，基质的导热属性可调整，且可选地调整基质的导电特性。

在除形成前部基质的材料是良导体或良绝缘体外的所有情形中，当形成前部基质120的材料能够通过将前部基质接触技术人员或患者而产生电击时，期望的是将前部基质120的前表面120’覆盖绝缘材料涂层，以便避免放电。

制成装置的后部基质140的材料有利地是绝缘材料，从而提供与探针100的后部的热绝缘，该探针100通常包括对湿度和温度灵敏的电气或电子部件。

有利地，后部基质140由塑料制成，从而该基质尤其可制成为透光的，从而允许视觉检查腔130。

在探针100预期结合磁共振成像使用的本发明的具体实施例中，构成底盘以及传感器110的材料选自非铁磁材料和/或非金属材料，以便不产生磁化假影(artefact)并且不引发诸如涡流的电磁现象。因此，树脂和陶瓷可以是优选的这种材料。

在不旨在结合使用磁共振的成像来使用的实施例中，那么还可使用铁磁材料和/或金属材料来制作底盘，例如轻质材料，包括铝和钛。

根据图1所描述的有利实施例，位于基质120与140之间的冷却腔130具有用于冷却剂流体的入口细孔141和出口细孔142。由此，可能使得流体重新接触传感器主体并且调制流体的流率。此外，因而，在冷却腔中流动的流体的温度可由外部元件控制，例如制冷回路。

底盘在各个位置处进一步有利地配置用于测量温度的机构。通过这些机构，可跟踪装置的加热，并且需要的话可调整在冷却腔130中流动的流体的流率或温度。

有利地，冷却腔130进一步由入口和出145、146正好穿越，所述入口和出口用于在外部腔201中的前部基质的外表面处将旨在流出声穿透装置之外的冷却剂流体，外部腔201由图1中的密封膜200实现。在该图中，该所谓的外部腔由该膜200的下部部分和前部基质120的前表面120’界定。这些入口和出145、146对应于应用常规冷却系统，在常规冷却系统中由膜200限定的外部腔201还完成声穿透介质的必不可少的声耦合功能，声穿透介质常规地接触膜200。

根据本发明，多个传感器110沿着底盘分布，使得传感器110的前端部按照均匀密度分布在前部基质120的外表面上。该外表面旨在放置成面向要声穿透的介质。

图2描述了根据本发明的声穿透装置的优选实施例，其中传感器110沿着多条螺旋线分布。图2A是这种装置的前部基质120的外表面的主视图。如图2B示意性描述的，该前部基质120具有凸面隆起盘的形状。

该前部基质120包括用于定位沿着八条同心螺旋线112a-122h分布的传感器110的细孔121，螺旋线的中心布置在盘的中心处，从而形成声穿透装置100的前表面120’。

前部基质120还包括与螺旋线122一样多的用于常规冷却系统的外部腔201中的冷却剂流体的入口细孔145；以及用于来自于外部腔201的冷却剂流体的出口细孔146，该细孔146放置在盘的中心处。

有利地，在前面部上制造带有大截面的孔147，之后是经过冷却腔的导管，以便能够将在填充传感器的前部部分期间(即，填充位于基质120的前表面120’与膜200之间的外部腔201时)捕获的气泡迅速排出。前面部上的气泡可能确实严重干扰超声波的传播。在使用超声波装置期间，出于重力考虑，去泡系统可有利地放置在高的位置，以便更容易地将气泡排出，空气的密度低于水的密度。

根据本发明的优选实施例，声穿透装置100还包括与螺旋线122一样多的用于腔130中的冷却剂流体的入口141。于是，这些入口141以与图2中的入口145类似的方式放置在声穿透装置100的后部基质140的外围上，且靠近入口145。于是将入口141以规则间隔分布在后部基质140的外围上。

因而，每个入口141在螺旋线122i圈与螺旋线122i+1圈之间的间隔旨在配置有冷却剂流体。于是，流体由放置在声穿透装置的后部基质的中心处的出口142抽吸。

肯定地说，这些入口和出口141、142可颠倒。然而，由于泵的抽吸行为可能结合根据本发明的声穿透装置使用，优选的是对于冷却剂流体仅具有单个出口。

当然，在流体入口放置在盘的中心时，将难以保证在整个的八条螺旋线上的正确分布。推压力将不能够确保在限定于八条螺旋线之间的路径中的均衡分布，且抽吸时的严重压力损失将导致不能校正该问题。因而，与将冷却剂流体抽吸通过八个喷嘴相比，通过将流体经由八个喷嘴注入可更容易地得到冷却剂流的优选路径。

在液压动力学方面的相同评价对于位于声穿透装置的中心处的单个出口146以及用于在常规冷却系统的外部腔中的流体的多个入口145来说有效的，该入口145分布在声穿透装置的外围上。

传感器110在螺旋线122上的分布以及根据声穿透装置配置有与螺旋线122一样多的入口141的特征相关的分布提供了冷却剂流体在冷却腔130的整个空间中的均质流动以及与每个传感器的热交换，这些入口放置在每条螺旋线112a-122h的外围端部处。

值得强调的是，使用传感器沿着一条或多条螺旋线的分布是最初创新，从而允许将根据本发明的传感器的正确冷却和十分良好的声效率以及由申请人要求保护的其它方面。

图3示出了旨在用于根据本发明的声穿透装置中的传感器110的示例。

所有示出的传感器包括在其前端部的电声元件111、有利地配置有四分之一波长板112以及主体113，主体113带有在垂直于电声元件111的表面的方向上纵向延伸的圆柱体部段。电声元件111产生对于操作声穿透装置来说有用的声发射。在每个传感器的后部，提供用于供电电缆的出口的机构。

图3A描述了用于根据本发明的装置的传感器110的最简单实施例。该传感器包括带有均质圆形截面的主体113。

根据本发明，重要的是，根据材料的热特性选择构成基本传感器110的主体113的材料，以便得到朝向冷却剂流体的最大热传递。因而，这种材料将有利地具有高导热性以及高热容量。

根据在图3B中所述的本发明的优选实施例，传感器110包括颈部114，其通过收缩传感器110的纵向主体113的直径来形成。

在图3B中可以看出，颈部114位于传感器110的主体113上的后部位置。该特征满足对传感器110的结构的约束。然而，颈部114将有利地制造成尽可能靠近电声元件111(热源)。

图3C示出了根据本发明的传感器110的其它实施例。根据该实施例，传感器110沿着对应于流体沿着传感器110的优选流动方向的方向在体积上收缩。于是，在每个传感器110处必须已知该流动方向，以便能够将每个传感器110相对于流体流正确地放置并取向。这需要在安装声穿透装置100时的高精度，但是这允许在颈部114最优化交换表面和限制压力损失。

为了便于将传感器取向，将有利的是，这种传感器110的主体113和位于后部基质140中的细孔都是非圆形截面。例如，这种截面可以是椭圆形截面，其主轴线的取向相对于沿着得到颈部的方向是已知的。于是足以将传感器放置成使得其后端部进入到所提供的细孔中，从而细孔相对于配置在冷却腔130中的流体流定向。在如图3D所示的实施例中，在另一方面，传感器110的前端部是圆形的。然而，在本发明中可应用其它取向辅助工具，例如与颈部的方向垂直而对齐(即，与冷却剂流体的预期流动方向对齐)的线条或凹口。

在图3C中，将传感器110旨在存在于冷却腔130中的整个主体部分收缩。这是有利的，因为这会按比例增加与冷却剂流体的交换表面。

此外，在该图中，颈部114的表面被微刻以便增加与冷却剂流体的交换表面。这种微刻或微纹可有利地在旨在根据本发明应用的传感器110的任何类型颈部114上施行。

在图2示意性示出的优选实施例中，由于前部基质120的前表面120’是带有在其外侧面凸出的隆起盘形状的表面，因此，传感器以“扇出”方式设置在冷却腔中。于是，传感器110的所谓前端部更靠近其后端部。有利地，接着，每个传感器110的颈部将尽可能接近热源(即，朝向传感器110的前端部)。然而，由于传感器主体113由导热材料制成，因此可能根据图3B使用传感器。在该情形中，布置成朝向传感器110的后端部的颈部114放置在扇出传感器在冷却腔中相互离得最远的位置处。因而，通过这种颈部114，与朝向传感器110的前端部制造的相同颈部相比，流体流配置有降低的液力阻抗。这是有利的，即使颈部远离热源布置时也是如此。

当然，已知的是，由流动阻碍所产生的液力阻抗与增加距离的四次方成比例。同样，当传感器之间的距离在1mm的量级时，在2巴量级的阻碍之前和之后之间观测到压差，然而在距离增加到2至3mm之间时，压差降低至低于1巴的压力，且通常在0.1巴的量级。

对于根据图1的本发明的声穿透装置，传感器之间的距离在没有颈部的情况下总体地在1mm的量级，而通过使用颈部以利于流体流时可能将传感器以在从2至3mm的距离范围进行明显分离。该距离足以允许在传感器110的后端部处的流体有效且增加的流动。在传感器扇出的情形中，如图2所示，在颈部114在传感器110的后端部制得的情况下该优势大致更少。

鉴于前述，应当理解的是，在可能的情况下使用包括颈部的传感器是最优的选择，所述颈部位于旨在布置在冷却腔中的主体113的整个部分上。

在传感器旨在用于根据本发明的装置的具体实施例中，传感器主体的形状适于将传感器相对于彼此进行相对设置。在扇出传感器的情形中，每个传感器110的主体113可尤其为圆锥形形状。

图4示出了本发明的具体特性，根据本发明，前部基质或后部基质中的至少一个(在此为从冷却腔内侧看的前部基质120)配置有隔块123，所述隔块(partition)在将传感器110引入到细孔121中时能够连接传感器110。通过这些隔块123，可能通过将流体沿着一个或多个优选路径完全引导在传感器110之间来确保冷却剂流体的受控流动。在图4中，优选路径是在传感器110分布于其上的螺旋线122之间传输的路径。

关于冷却剂流体的选择，可合适地提供具有明显热容量的任何流体，该流体与使用根据本发明的声穿透装置的旨在应用相容，尤其是从卫生的角度看，在意外泄漏的情形中尤其关于对卫生和安全性方面的约束来说如此。

在可使用的冷却剂流体组之中，其可包括：水、具有优选医学上相容的添加剂的水、重水、以及在压力下和回路中可使用的气体等等，该回路由观测这些气体所需约束参量的材料制成。

然而，在低压下使用流体的可能性通常是期望的，以便允许容易地应用根据本发明的声穿透装置。

此外，应当注意的是，在声穿透装置在水中的氢键的共振频率下与使用磁共振的成像系统结合使用的情形中，将水用作冷却剂流体引起问题。于是，水实际上是导致图像上的假影的原因。

对于成像一定介质、尤其是活性有机介质来说，不存在其它可用的共振频率；期望的是，当期望在这种介质上使用声穿透装置时，冷却剂流体不应具有能够在水共振频率下共振的任何分子键。

于是，将使用与氧有关的无质子流体。因而，可构想出使用重水作为冷却剂流体，因为氘的磁共振频率明显不同于氢的磁共振频率。

最后要注意的是，根据在后述权利要求书中所阐述的本发明的原理，可实现各种应用。

Claims (24)

1.一种声穿透装置(100)，其包括多个基本超声波传感器(110)，每个传感器包括至少一个电声元件(111)，所述多个传感器(110)分布在底盘(120,140)上，使得电声元件(111)分布在装置(100)的所谓的前表面(120’)上，所述前表面在至少两个尺寸上延伸，并且所述前表面的第一侧用于面向要声穿透的介质，其特征在于，每个传感器(110)包括由导热材料制成的纵向主体(113)，电声元件(111)放置在所述纵向主体的所谓前端部，底盘(120,140)包括密封式冷却腔(130)，所述冷却腔放置于前表面(120’)的第二侧、由各传感器(113)的主体穿越、并且旨在由冷却剂流体的流量经过以便冷却各传感器的主体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将传感器(110)的主体(113)定轮廓成便于流体的循环。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，传感器(110)的主体(113)在至少一个方向上具有颈部(114)，所述方向垂直于流率的方向，以便降低液力阻抗。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(110)的主体(113)具有提供与流体的交换表面的表面几何形状，所述交换表面大于与对应于沿着传感器的均匀且恒定截面的表面几何形状相对应的交换表面。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，在底盘(120,140)在声穿透装置(100)的后部处包括与基本传感器(110)一样多的细孔时，传感器(110)可移除地附连通过冷却腔(130)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(110)的主体(113)由选自下述导热材料的材料制成：金属、陶瓷、以及填料树脂。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(110)空间分布在后表面(120’)上，以便允许流体在冷却腔(130)的空间中的均匀流动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在声穿透装置(100)的前表面(120’)具有平坦或隆起盘的形状时，传感器(110)分布在对中在盘的中心上的螺旋线(122)上或者多条螺旋线(122a,122b,122c,122d,122e,122f,122g,122h)上。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，冷却腔(130)包括用于冷却剂流体的至少一个入口(141)和一个出口(142)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，流体的一个或多个入口(141)的位置以及流体的一个或多个出口(142)的位置取决于传感器(110)的分布而进行选择，以便允许冷却剂流体在冷却腔(130)的空间中的均匀流动。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，冷却腔(130)包括用于冷却剂流体的至少一个入口(141)和一个出口(142)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，流体的一个或多个入口(141)的位置以及流体的一个或多个出口(142)的位置取决于传感器(110)的分布而进行选择，以便允许冷却剂流体在冷却腔(130)的空间中的均匀流动。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，冷却腔(130)包括与螺旋线(122i,i＝a…h)一样多的外部入口(141)以及放置在盘中心处的出口(142)。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，冷却剂流体的入口(141)的数量大于出口(142)的数量。

15.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，在底盘划分成两个基质，即前部基质(120)和后部基质(140)时，前部基质(120)支承传感器(110)的前端部且后部基质(140)支承传感器(110)的后端部。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，前部基质(120)由导热材料制成，底盘的后部基质(140)由热绝缘材料制成。

17.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，底盘配置有用于测量冷却腔(130)内部各个位置中的温度的机构。

18.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，冷却腔(130)使得其包括至少一个壁(123)，所述壁的宽度与传感器(110)的主体(113)的宽度相同或者比主体(113)的宽度更窄，以便限定用于冷却剂流体的优选路径。

19.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，冷却腔(130)使得其包括至少一个壁(123)，所述壁的宽度与传感器(110)的主体(113)的宽度相同或者比主体(113)的宽度更窄，以便限定用于冷却剂流体的优选路径。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，壁(123)连接由相同螺旋线(122i)支承的传感器。

21.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于使流体经过冷却腔(130)的至少一个入口(145)和一个出口(146)，以便应用常规系统来冷却装置(100)的前表面(120’)以及要声穿透的介质的壳体。

22.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，大截面(147)的孔位于前表面(120’)上，之后是穿越冷却腔(130)的导管，以便能够将在填充用于冷却前表面(120’)的常规系统(201)期间所捕获的气泡迅速排出。

23.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，用于冷却装置的前表面的流体选自下述流体：水；包括一种或多种添加剂的水，通过所述添加剂可增加热容量和导热性；重水，这些流体在由观测这些流体所需约束参量的材料制成的回路中流动；气体，所述气体可在压力下以及在由观测这些气体所需约束参量的材料制成的回路中使用。

24.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，流体由放置在装置(100)上游的制冷装置来制冷。