CN111729215B - 一种胶囊超声系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的胶囊超声系统，包括超声换能器，超声换能器包括用于发射超声波的发射面，其中，发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面。由于本发明中胶囊超声系统的发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面，避免了超声波在向外发射过程中平方衰减的问题，提高胶囊超声系统的有效发射能量，且结构简单，易于实现。

Description

一种胶囊超声系统

技术领域

本发明涉及超声医疗技术，具体涉及一种胶囊超声系统。

背景技术

超声波在医疗领域的应用越来越广，发展的速度越来越快，有大型超声治疗系统更有小型的理疗仪和微型化的美容保健产品。虽然超声波的应用范围很广，但是，超声波产品仍有待发展。胶囊内镜已成功应用于临床诊断，其技术体系也已成熟。

作为一种胶囊内镜，现有技术提供了一种光动力/声动力治疗系统，其机理是用声或光能量激发药物，使药物按要求释放于病灶处，达到治疗目的。但是，这种治疗系统的声换能器采用了环状换能器，分布在胶囊侧面，环状换能器有一个致命缺陷，即其发射面为向外突出的，也就是说，向外的声发射强度是发散的，其规律是随距离的平方衰减。并且，环状换能器向内的声发射是聚焦的，但这部分能量是无用的，甚至是有害的。

因此，如何提供一种发射能量高的胶囊内镜，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明至少部分解决现有的胶囊超声系统的发射能量低的问题，提供一种胶囊超声系统。

解决本发明技术问题所采用的一种胶囊超声系统，其包括：

超声换能器，所述超声换能器包括用于发射超声波的发射面，所述发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面。

进一步地，所述发射面构成连续的外表面；或者，

所述胶囊超声系统还包括外壳，所述外壳与所述发射面共同构成连续的外表面。

进一步地，所述外壳的外表面与所述发射面构成连续的柱状表面，其中，所述外壳的外表面位于所述柱状表面的侧面；

所述超声换能器为两个，两个所述超声换能器的所述发射面分别位于所述柱状表面的两个端面。

进一步地，所述外壳的外表面与所述发射面构成连续的柱状表面，其中，所述外壳的外表面包括位于所述柱状表面的其中一个端面的第一部分和位于所述柱状表面的侧面的第二部分；

所述超声换能器为一个，所述发射面位于所述柱状表面的其中另一个端面。

进一步地，所述外壳的外表面与所述发射面构成连续的柱状表面，其中，所述外壳的外表面包括位于所述柱状表面的两个端面的第一部分和位于所述柱状表面的侧面的第二部分；

所述超声换能器为至少一个，至少一个所述超声换能器的所述发射面位于所述柱状表面的侧面，且与所述外壳的外表面的第二部分构成连续的环面。

进一步地，所述超声换能器为多个，多个所述超声换能器的所述发射面沿所述环面的周向间隔排列，并且每个所述超声换能器的所述发射面均呈条状，且条状的所述发射面的长度方向沿所述环面的轴向设置。

进一步地，所述外壳的外表面与所述发射面构成连续的柱状表面，其中，所述外壳的外表面位于所述柱状表面的两个端面；

所述超声换能器为多个，多个所述超声换能器的所述发射面构成连续的环面。

进一步地，多个所述超声换能器的所述发射面沿所述环面的周向间隔排列，并且每个所述超声换能器的所述发射面均呈条状，且条状的所述发射面的长度方向沿所述环面的轴向设置。

进一步地，所述超声换能器为多个，多个所述超声换能器的所述发射面构成连续的柱状表面，其中两个所述超声换能器的所述发射面分别位于所述柱状表面的两个端面；其余所述超声换能器的所述发射面位于所述柱状表面的侧面，且构成连续的环面。

进一步地，位于所述柱状表面的侧面的多个所述超声换能器的所述发射面沿所述环面的周向间隔排列，并且每个所述超声换能器的所述发射面均呈条状，且条状的所述发射面的长度方向沿所述环面的轴向设置。

进一步地，所述条状的发射面的数量为2～20个。

进一步地，所述超声换能器的频率范围为20kHz～2MHz。

进一步地，所述胶囊超声系统还包括：

振动电机，用于产生振动；

驱动模块，用于驱动所述超声换能器运行；

控制模块，用于控制所述振动电机和所述驱动模块；

电池，用于为所述超声换能器、所述振动电机、所述驱动模块和所述控制模块供电。

进一步地，当所述超声换能器的数量为多个，所述驱动模块的数量与所述超声换能器的数量相同，且一一对应的设置；

所述控制模块用于选择控制多个所述驱动模块中的至少一个驱动与所述驱动模块对应的所述超声换能器同时运行，或者，控制多个所述驱动模块按时序驱动与所述驱动模块对应的多个所述超声换能器运行。

进一步地，当所述超声换能器的数量为多个，多个所述超声换能器并联，并由同一个所述驱动模块驱动。

本发明提供的胶囊超声系统，包括超声换能器，超声换能器包括用于发射超声波的发射面，其中，发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面。由于本发明中胶囊超声系统的发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面，避免了超声波在向外发射过程中平方衰减的问题，提高胶囊超声系统的有效发射能量，且结构简单，易于实现。

附图说明

图1a为本发明实施例2提供的胶囊超声系统的结构图；

图1b为本发明实施例2提供的另一种胶囊超声系统的结构图；

图2a为本发明实施例3提供的胶囊超声系统的结构图；

图2b为图2a中采用的填充材料的结构示意图；

其中：

1-超声换能器；2-发射面；3-外壳；31-第一部分；32-第二部分；4-驱动模块；5-控制模块；6-电池；7-引线；8-内衬。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种超声监控系统，包括：

超声换能器，超声换能器包括用于发射超声波的发射面，发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面。

由于本发明中胶囊超声系统的发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面，避免了超声波在向外发射过程中平方衰减的问题，提高胶囊超声系统的有效发射能量，且结构简单，易于实现。

实施例2：

图1a为本发明的实施例2提供的胶囊超声系统的结构图。

如图1a所示，本实施例中，胶囊超声系统包括：

超声换能器1，超声换能器1包括用于发射超声波的发射面2，其中，发射面2为平面；

外壳3，外壳3与发射面2共同构成连续的外表面。

通过外壳3与发射面2共同构成连续的外表面，即在外壳3与发射面2中形成腔体，以便于在腔体中设置胶囊超声系统的其它结构。

下面结合附图对本实施例中的外壳3与发射面2的结构进行详细说明。

如图1a所示，在本实施例中，外壳3的外表面与发射面2构成连续的柱状表面，其中，外壳3的外表面位于柱状表面的侧面，即柱状表面的桶壁，超声换能器1的数量为两个，两个超声换能器1的发射面2分别位于柱状表面的两个端面。从而形成全密闭、防水、防尘的胶囊结构。

其中，外壳3采用生物兼容性好的工程塑料制成，例如pc聚碳酸酯、尼龙等。

现有技术中存在一种用于超声成像的胶囊系统，为了成像，其换能器必须同时具有发射面和接收面，且发射面和接收面并列设置在同一平面上，这种设置需要权衡在一个平面上发射面和接收面的面积，势必会导致发射面面积的减小，降低发射的有效能量。本发明中，胶囊超声系统是用于治疗的而无需进行成像，因此，无需设置接收面，在此情况下，发射面可以占据一个完整的端面，因此能够确保足够大的发射面积，进一步提高发射效率。

需要说明的是，在本实施例中，以柱状表面为例进行说明，但本发明并不局限于此，其侧壁可以具有一定倾斜角度，例如，锥台或圆台等等；其端面可以为任意形状，例如，圆形、正六边形或矩形等等；其轴线与端面之间可以呈任意角度设置。也就是说，只要能够构成连续的表面，且具有两个用于设置发射面2的端面，即属于本发明的保护范围。

如图1a所示，在本实施例中，胶囊超声系统还包括：振动电机、驱动模块4、控制模块5和电池6。其中，振动电机用于产生振动；驱动模块4用于驱动超声换能器1运行；控制模块5用于控制振动电机和驱动模块4；电池6用于为超声换能器1、振动电机、驱动模块4和控制模块5供电。

其中，振动电机、驱动模块4、控制模块5和电池6等结构均设置在外壳3与发射面2中形成腔体中。

进一步地，当超声换能器1的数量为多个，驱动模块4的数量与超声换能器1的数量相同，且一一对应的设置，控制模块5用于选择控制多个驱动模块4中的至少一个驱动与该驱动模块4对应的超声换能器1同时运行，或者，控制多个驱动模块4按时序驱动与该驱动模块4对应的多个超声换能器1运行。也即，由控制模块5对驱动模块4、电池6的工作方式进行统一调控。

当然，当超声换能器1的数量为多个时，还可以多个超声换能器1全部并联，再由同一个驱动模块4进行驱动。如此设置，节省了驱动模块4的数量，从而降低胶囊超声系统的整体成本。

其中，超声换能器1的种类包括变幅杆换能器、钹型换能器、叠层换能器和单片聚焦换能器。

其中，超声换能器1的频率范围为20kHz～2MHz，以维持治疗超声的能量要求。

另外，胶囊超声系统还包括用于连接驱动模块4和超声换能器1的引线7，引线7也设置在外壳3与发射面2中形成腔体中。

需要说明的是，在本实施例中，超声换能器1的数量为两个，分别设置在柱状表面的两个端面，当然，超声换能器1的数量也可以为一个。如图1b所示，此时，外壳3的外表面包括位于柱状表面的其中一个端面的第一部分31和位于柱状表面的侧面的第二部分32，超声换能器1的数量为一个，发射面2位于柱状表面的其中另一个端面。

另外，发射面2除了是平面之外，也可以是能够聚焦超声波的凹面。

实施例3：

图2a为本发明实施例3提供的胶囊超声系统的结构图。

如图2a所示，本实施例中，胶囊超声系统包括：

超声换能器1，超声换能器1包括用于发射超声波的发射面2，其中，发射面2为平面或能够聚焦超声波的凹面；

外壳3，外壳3的外表面与发射面2构成连续的柱状表面。

区别于实施例2，在本实施例中，超声换能器1的发射面2位于柱状表面的侧面。

下面结合附图对本实施例中的外壳3与发射面2的结构进行详细说明。

作为一种情况，柱状表面的侧面由外壳3与发射面2共同构成。具体地，外壳3的外表面包括位于柱状表面的两个端面的第一部分和位于柱状表面的侧面的第二部分，超声换能器1与外壳3的外表面的第二部分构成连续的环面，即共同构成柱状表面的侧面。

其中，与发射面2共同构成柱状表面的侧面的第二部分，即可以与第一部分采用相同的材料，也可以用其它材料进行填充。

其中，超声换能器1的数量为一个或多个。当超声换能器1的数量为多个，多个超声换能器1的发射面2沿环面的周向间隔排列，并且每个超声换能器1的发射面2均呈条状，且条状的发射面2的长度方向沿环面的轴向设置。

可选地，多个条状的发射面2沿周向均匀间隔设置。

作为另一种情况，柱状表面的侧面由发射面2单独构成。具体地，超声换能器1的数量为多个，多个超声换能器1的发射面2构成连续的环面。

进一步地，如图2b所示，多个超声换能器1的发射面2沿环面的周向间隔排列，并且每个超声换能器1的发射面2均呈条状，且条状的发射面2的长度方向沿环面的轴向设置。如此设置，可以向四周均发射超声波，提高治疗效率。

其中，条状的发射面2的数量为2～20个，当条状发射面2的数量小于4个的时候，发射面2无法单独围成柱状表面的侧面，此时，则需要与外壳3的第二部分32与条状发射面2共同构成柱状表面的侧面。

另外，在本实施例中，还包括内衬8，其用于将超声换能器1固定在外壳3的外表面与发射面2构成连续的柱状表面内。

需要说明的是，在本实施例中，柱状表面的端面上不设置发射面2，而是由外壳3单独构成，因此，对位于端面的外壳3的形状并不做限定，既可以是平面的，也可以如图2a所示是向外凸起的。

实施例4：

本实施例中，胶囊超声系统包括：

超声换能器，超声换能器包括用于发射超声波的发射面，其中，发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面。

区别于实施例2与实施例3，在本实施例中，由超声换能器的发射面单独构成连续环面。具体地，超声换能器的数量为多个，多个超声换能器的发射面构成连续的柱状表面，其中，两个超声换能器的发射面分别位于柱状表面的两个端面；其余超声换能器的发射面位于柱状表面的侧面，且构成连续的环面。

与实施例2与实施例3相比，在柱状表面的表面积相同的情况下，由于本实施例中柱状表面均由超声换能器的发射面构成，因此，发射效率最高。

进一步地，位于柱状表面的侧面的多个超声换能器的发射面沿环面的周向间隔排列，并且每个超声换能器的发射面均呈条状，且条状的发射面的长度方向沿环面的轴向设置。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种胶囊超声系统，其特征在于，包括：

超声换能器，所述超声换能器仅用于发射超声波；所述超声换能器包括用于发射超声波的发射面，所述发射面为平面或能够聚焦超声波的凹面；

所述发射面构成连续且封闭的外表面；或者，

所述胶囊超声系统还包括外壳，所述外壳与所述发射面共同构成连续且封闭的外表面；

所述超声换能器为多个，多个所述超声换能器的所述发射面构成连续的柱状表面，其中两个所述超声换能器的所述发射面分别位于所述柱状表面的两个端面；其余所述超声换能器的所述发射面位于所述柱状表面的侧面，且构成连续的环面；

位于所述柱状表面的侧面的多个所述超声换能器的所述发射面沿所述环面的周向间隔排列，并且每个所述超声换能器的所述发射面均呈条状，且条状的所述发射面的长度方向沿所述环面的轴向设置；

振动电机，用于产生振动；

驱动模块，用于驱动所述超声换能器运行；

控制模块，用于控制所述振动电机和所述驱动模块；

电池，用于为所述超声换能器、所述振动电机、所述驱动模块和所述控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的胶囊超声系统，其特征在于，所述条状的发射面的数量为2～20个。

3.根据权利要求1所述的胶囊超声系统，其特征在于，所述超声换能器的频率范围为20kHz～2MHz。

4.根据权利要求1所述的胶囊超声系统，其特征在于，当所述超声换能器的数量为多个，所述驱动模块的数量与所述超声换能器的数量相同，且一一对应的设置；

所述控制模块用于选择控制多个所述驱动模块中的至少一个驱动与所述驱动模块对应的所述超声换能器同时运行，或者，控制多个所述驱动模块按时序驱动与所述驱动模块对应的多个所述超声换能器运行。

5.根据权利要求1所述的胶囊超声系统，其特征在于，当所述超声换能器的数量为多个，多个所述超声换能器并联，并由同一个所述驱动模块驱动。