CN112020330A - 用于超声成像探头的导热材料层和内部结构 - Google Patents

用于超声成像探头的导热材料层和内部结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112020330A
CN112020330A CN201980024119.3A CN201980024119A CN112020330A CN 112020330 A CN112020330 A CN 112020330A CN 201980024119 A CN201980024119 A CN 201980024119A CN 112020330 A CN112020330 A CN 112020330A
Authority
CN
China
Prior art keywords
support structure
ultrasonic sensor
layer
disposed
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980024119.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112020330B (zh
Inventor
J·宋
E·陈
S·M·塔沃莱蒂
M·H·德哈甘尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN112020330A publication Critical patent/CN112020330A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112020330B publication Critical patent/CN112020330B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54—Control of the diagnostic device
    • A61B8/546—Control of the diagnostic device involving monitoring or regulation of device temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42—Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4209—Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames
    • A61B8/4236—Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames characterised by adhesive patches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42—Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4245—Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving determining the position of the probe, e.g. with respect to an external reference frame or to the patient
    • A61B8/4254—Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving determining the position of the probe, e.g. with respect to an external reference frame or to the patient using sensors mounted on the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4455—Features of the external shape of the probe, e.g. ergonomic aspects
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

一种超声成像探头包括：手柄，其被配置用于手持使用；支撑结构，其被设置在所述手柄内并且包括导热材料，所述支撑结构还包括耦合表面和外表面，所述耦合表面被设置在所述支撑结构的远侧部分处；连续材料层，其被耦合到所述支撑结构，使得所述连续材料层被设置在所述耦合表面和所述外表面上，所述连续材料层由此提供所述耦合表面与所述外表面之间的热传输路径；以及超声传感器，其在所述耦合表面处被耦合到所述支撑结构并且在所述耦合表面处与所述连续材料层直接接触，使得来自所述超声传感器的热经由所述连续材料层的所述热传输路径被一直传输到所述支撑结构。

Description

用于超声成像探头的导热材料层和内部结构
技术领域
本公开总体上涉及超声成像探头，并且具体涉及通过将探头的内部结构设置有导热材料层来增强超声成像探头的热消散能力。
背景技术
医学超声传感器或换能器使用高频声波来产生内部器官、脉管和组织的图像。一般来说，超声传感器的声功率越高，图像质量越好。因此，往往希望以高声功率操作医学超声传感器以在医学成像中实现高图像质量。然而，以高功率操作传感器还在声学堆栈或换能器组件处生成大量热。这种高热可以引起换能器的表面温度超过规定的温度限制。
通常，散热器通常被应用在声学堆栈下方以帮助消散由换能器产生的热。然而，传统的散热器设计已经不能跟上现代超声换能器的高功率和温度需求。因此，医生和超声技师已经被迫以图像质量为代价来降低声功率。诸如主动冷却的传感器组件的一些备选方案是复杂的且昂贵的。
发明内容
医师需要高超声功率输入来产生更高分辨率的超声图像。然而，这种高功率输入产生大量热。通过用高传导性材料层(诸如石墨)包裹超声成像探头的内部部件，本发明允许超声学探头比常规超声探头快得多地消散热。因此，使用用导热材料包裹的超声探头的医师可以在延长的时间段内以全功率继续高分辨率成像。相比之下，装备有传统散热器的常规超声探头可能需要使其成像功率和成像分辨率被降低，或甚至被断电，以保持在温度限制内。因此，根据本公开的方面，传统散热器可以有利地用简单的、廉价的且有效导热的材料层设计来替换。
具体地，导热材料层可以被应用于内部支撑结构的与超声传感器接触的耦合表面。材料层促进热从超声成像探头的热生成部件(诸如超声传感器)到超声成像探头的非热生成部件(诸如支撑结构)的转移和消散。为了进一步增强热消散，材料层也可以被应用于支撑结构、套圈和通信元件(线缆、电线、光纤等)的外表面。在一些范例中，与传统的材料和设计相比，用石墨包裹内部支撑结构已经导致8摄氏度的温度降低。
在一个实施例中，一种超声成像探头包括：手柄，其被配置用于手持使用；支撑结构，其被设置在所述手柄内并且包括导热材料，所述支撑结构还包括耦合表面和外表面，所述耦合表面被设置在所述支撑结构的远侧部分处；连续材料层，其被耦合到所述支撑结构，使得所述连续材料层被设置在所述耦合表面和所述外表面上，所述连续材料层由此提供所述耦合表面与所述外表面之间的热传输路径；以及超声传感器，其在所述耦合表面处被耦合到所述支撑结构并且在所述耦合表面处与所述连续材料层直接接触，使得来自所述超声传感器的热经由所述连续材料层的所述热传输路径被一直传输到所述支撑结构。
在一些实施例中，所述超声成像探头的所述耦合表面是平坦表面，并且所述外表面均包括所述支撑结构的平坦表面。在一些实施例中，所述超声传感器包括声学堆栈和邻近所述声学堆栈的声学背衬材料，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述声学背衬材料的表面。在一些实施例中，所述超声传感器包括声学堆栈、邻近所述声学堆栈的声学背衬材料和邻近所述背衬材料的导热结构，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述导热结构的表面。在一些实施例中，材料层被设置在所述超声传感器的外表面上，并且所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所设置的材料层的表面。在一些实施例中，所述支撑结构包括主体和在所述远侧部分处从所述主体延伸的突出部，其中，所述突出部的表面包括所述耦合表面，并且所述主体的表面包括所述外表面。在一些实施例中，所述外表面沿着所述支撑结构的纵向轴线延伸。在一些实施例中，所述连续材料层包括被粘结到粘合剂的石墨薄片。在一些实施例中，所述超声成像探头还包括第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述超声传感器和所述支撑结构的一个或多个外表面上，使得所述第二连续材料层提供从所述超声传感器的所述一个或多个外表面到所述支撑结构的所述一个或多个外表面的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构。在一些实施例中，所述超声成像探头还包括套圈和第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述超声传感器、所述支撑结构和所述套圈的一个或多个外表面上，使得所述第二连续材料层提供从所述超声传感器的所述一个或多个外表面到所述支撑结构和所述套圈的所述一个或多个外表面的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构和所述套圈。
在一个实施例中，一种超声成像探头包括：手柄，其被配置用于手持使用；支撑结构，其被设置在所述手柄内并且包括导热材料，所述支撑结构还包括套圈，其中，所述套圈被设置在所述支撑结构的近侧部分处；超声传感器，其被耦合到所述支撑结构的远侧部分；以及连续材料层，其被设置在所述超声传感器、所述支撑结构和所述套圈的外表面上，所述连续材料层由此提供从所述超声传感器到所述支撑结构和所述套圈的热传输路径，其中，所述超声传感器与被设置在所述超声传感器的所述外表面上的所述连续材料层直接接触，使得来自所述超声传感器的热经由所述连续材料层的所述热传输路径被一直传输到所述支撑结构和所述套圈。
在一些实施例中，所述超声成像探头还包括通信线缆，所述通信线缆被设置在所述套圈内并且与所述套圈的内表面直接接触。在一些实施例中，所述通信线缆被热耦合到所述套圈，使得所述热还经由所述连续材料层的所述热传输路径从超声传感器被一直传输到所述通信线缆。在一些实施例中，所述超声传感器包括声学堆栈和邻近所述声学堆栈的声学背衬材料，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述声学背衬材料的表面。在一些实施例中，所述超声传感器包括声学堆栈、邻近所述声学堆栈的声学背衬材料和邻近所述背衬材料的导热结构，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述导热结构的表面。在一些实施例中，所述外表面沿着所述支撑结构的纵向轴线延伸。在一些实施例中，所述连续材料层包括被粘结到粘合剂的石墨薄片。在一些实施例中，所述支撑结构包括主体，并且其中，所述套圈在所述支撑结构的近侧部分处被耦合到所述主体。在一些实施例中，所述超声成像探头还包括第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述支撑结构的耦合表面和外表面上，所述超声传感器在所述耦合表面处被耦合到所述支撑结构并且与所述第二连续材料层直接接触，使得所述第二连续材料层提供所述耦合表面与所述外表面之间的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构。
根据以下详细描述，本公开的额外方面、特征以及优点将变得显而易见。
附图说明
本公开的说明性实施例将参考附图进行描述，在附图中：
图1是根据本公开的方面的超声成像系统的图解性示意图。
图2A是根据本公开的方面的与支撑结构、超声传感器和材料层相关的耦合表面的示范性剖视图。
图2B是根据本公开的方面的与支撑结构、超声传感器和材料层相关的耦合表面的另一示范性剖视图。
图2C是根据本公开的方面的与支撑结构、超声传感器和材料层相关的耦合表面的又一示范性剖视图。
图3A是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的示范性图示。
图3B是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的另一示范性图示。
图3C是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的又一示范性图示。
图3D是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的示范性照片。
图3E是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的另一示范性照片。
图3F是材料层的示范性图示。
图4是根据本公开的方面的超声成像系统的图解性示意图。
图5A是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的超声传感器的示范性剖视图。
图5B是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的超声传感器的另一示范性剖视图。
图5C是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的超声传感器的又一示范性剖视图。
图6A是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的示范性图示。
图6B是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的另一示范性图示。
图6C是根据本公开的方面的与被设置在支撑结构的各种表面上的材料层相关的支撑结构的示范性照片。
图6D是材料层的示范性图示。
图7是根据本公开的方面的超声成像系统的图解性示意图。
图8A是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的耦合表面和超声传感器的示范性剖视图。
图8B是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的耦合表面和超声传感器的示范性剖视图。
图8C是根据本公开的方面的与支撑结构和材料层相关的耦合表面和超声传感器的示范性剖视图。
图9是示出将针对超声成像探头的各种热设计进行比较的温度-时间曲线图。
具体实施方式
出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述上述实施例。然而，应理解的是，并不旨在限制本公开的范围。如本公开所涉及的领域中的技术人员通常进行的对所描述的设备的任何更改和进一步修改以及本公开的原理的任何进一步应用被完全预见到并且包括在本公开中。具体地，充分预见到关于一个实施例描述的特征、部件和/或步骤可以与关于本公开的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的许多迭代。
图1是根据本公开的方面的超声成像系统100的图解性示意图。超声成像系统100可以包括超声成像探头102、处理系统106和显示器108。在一些情况下，系统100可以包括额外的元件和/或可以在没有图1中图示的元件中的一个或多个的情况下被实施。
应理解，系统100和/或探头102能够被配置为获得任何适当的超声成像数据。在一些实施例中，成像探头102被定尺寸并且被成形为被放置在对象的解剖结构上或附近以执行超声成像流程。成像探头102可以被直接放置在对象的身体上和/或在对象的身体附近。例如，当获得成像数据时，成像探头102可以与对象的身体直接接触。在一些实施例中，探头102包括可以被直接放置在对象的身体上或附近的一个或多个成像元件。在其他实施例中，成像探头的壳体被放置为与对象的身体直接接触，使得成像元件在对象的身体附近。对象可以是人类患者或动物。成像探头102可以是便携式的并且可以适合于由用户在医学环境中使用。例如，成像探头102可以是多普勒超声成像探头。
一般地，成像探头102可以被配置为发射超声能量，以便产生患者的身体内的周围解剖结构的图像。例如，成像探头102可以被定位为在感兴趣解剖结构上面邻近患者的身体和/或与患者的身体接触。成像探头102的操作者可以将成像探头的远侧部分接触到患者的身体，使得解剖结构以弹性方式被压缩。超声图像中示出的解剖结构的视图取决于成像探头102的位置和取向。为了获得脉管或管腔的成像数据，成像探头102能够由临床医生手动地和/或由操作者自动地适当地定位，使得超声传感器120发射超声波并且接收来自解剖结构的合适部分的超声回波。在一些实例中，超声传感器120能够被称为换能器或换能器阵列。
由探头102的超声传感器120发射的超声波可以被患者身体内的组织结构和其他感兴趣特征引起的不连续性反射。一般地，探头102能够被用来可视化患者的任何适当的解剖结构和/或体腔。来自反射波的回波由成像探头102接收，并且被向前传递到处理系统106。处理系统106处理接收到的超声回波，以基于与超声回波相关联的声阻抗来产生患者的解剖结构的图像。处理系统106可以被配置为生成对应于接收到的超声回波的变化的声阻抗的解剖结构的B模式(亮度模式)成像。图像可以是解剖结构的二维横截面图像或三维图像。成像探头102和/或处理系统106可以包括与在商用超声成像元件(诸如均可从皇家飞利浦有限公司获得的Lumify探头和系统、EPIQ、Affiniti和/或CX50超声系统)中发现的特征相似或完全相同的特征。通过成像探头102获得的成像数据还能够包括患者身体内的流体的速度数据，包括多普勒流和向量流。处理系统106输出图像数据，使得脉管或管腔的图像(诸如解剖结构的横截面图像)被显示在显示器108上。
系统100可以被部署在患者所位于的医学房间中。例如，处理系统106可以位于医学房间本身中或远离患者的房间中。在一些实施例中，探头102可以从远程位置进行控制，使得不要求操作者紧邻患者。成像探头102和显示器108可以被直接地或间接地通信地耦合到处理系统106。这些元件可以经由有线连接(诸如标准铜链路或光纤链路)和/或经由使用IEEE 802.11Wi-Fi标准、超宽带(UWB)标准、无线FireWire、无线USB或任何其他高速无线联网标准的无线连接被通信地耦合到处理系统106。在这样的情况下，元件可以包括一个或多个无线传输设备，诸如天线和/或收发器。处理系统106可以被通信地耦合到一个或多个数据网络，例如，基于TCP/IP的局域网(LAN)。在其他实施例中，可以使用不同的协议，诸如同步光学网络(SONET)。在一些情况下，处理系统106可以被通信地耦合到广域网(WAN)。处理系统106可以利用网络连接性来访问各种资源。例如，处理系统106可以经由网络连接与医学数字成像和通信(DICOM)系统、影像归档和通信系统(PACS)和/或医院信息系统通信。
对于有线连接，成像探头102和显示器108可以使用通信线缆104被通信地耦合。在这样的情况下，通信线缆104可以具有适当的材料(例如，铜、玻璃纤维等)和类型(例如USB、以太网等)，以促进使用指定通信协议的通信。通信线缆104还可以包括将功率从处理系统106运送到成像探头102的功率线缆。在通信线缆被耦合到成像探头102的接合处，可以提供套圈110来保护通信线缆免受由于机械应力的损坏。
成像探头102可以包括壳体112、支撑结构114和超声传感器120。壳体112可以包围并保护成像探头102的各种部件，并且可以包括用于由操作者使用的手柄。在一些实施例中，壳体112是便携式的，并且可以被定尺寸并且被成形用于由操作者手持抓握。壳体112可以适合于灭菌过程，并且当被闭合时，可以是防水的。壳体112可以由形成用于接收超声传感器120、支撑结构114和套圈110的接受器的两个部分形成。壳体112也可以由被模制在超声传感器120、支撑结构614和套圈610上的单个件组成。壳体112也可以由多个件构成，多个件可以包括互补的配合表面或特征(诸如螺钉孔)以便于封闭。额外地或备选地，壳体112的多个件可以使用粘合剂来密封。
具有外表面116和耦合表面118的支撑结构114支撑成像探头102的各种内部部件。例如，超声传感器120可以被设置在壳体112的远侧部分上的隔室内，并且也可以通过任何耦合技术被暂时地或永久地耦合到支撑结构114，包括通过粘合剂、磁体、夹具、螺钉、钉子、铆钉、焊接、捆绑、包裹等。类似地，支撑结构可以通过任何技术被耦合到套圈110。
支撑结构114的外表面116和耦合表面118可以具有任何形状或形式，包括平面、直线、正交、环形、弧形、圆形、椭圆形、球形等。超声传感器120被耦合到支撑结构114的耦合表面118可以被进一步形成为与超声传感器120的形状或结构互补的形状或结构。因此，耦合表面118可以是平坦表面、接受器、插座、接头、枢轴、铰链、夹子、支柱、接合、相对的配合表面、齿、齿轮等。
支撑结构114可以由导热材料形成，包括非合金材料(诸如银、铜、金、铝、铁或锌)、合金材料(诸如银合金、铜合金、金合金、铝合金、铁合金或锌合金)和/或非金属(诸如碳的同素异形体)。支撑结构114可以支撑存储器、处理器、印刷电路板和传导元件(诸如扁平柔性电路)。这样的部件可以被设置在壳体112的单独隔室内，和/或通过任何耦合技术(诸如通过使用螺钉)被耦合到支撑结构。
探头102的处理器可以被配置为将信号传输到其他元件探头102以及到外部设备(诸如处理系统106和显示器108)。处理器可以是被配置为执行在本文中参考处理器描述的操作的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、另一硬件设备、固件设备或其任何组合。在一些实施例中，处理系统106包括与探头102的处理器分开的处理器。图像处理单独由探头102内的处理器、由处理系统106中的处理器、或由这些处理器的任何组合来完成。
处理器可以被通信地耦合到存储器。在一些实施例中，存储器是随机存取存储器(RAM)。在其他实施例中，存储器是高速缓冲存储器(例如，处理器的高速缓冲存储器)、磁阻式RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、固态存储器设备、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器、或不同类型的存储器的组合。在一些实施例中，存储器可以包括非瞬态计算机可读介质。存储器可以存储指令。指令可以包括当由处理器运行时引起处理器执行在本文中参考处理器结合本公开的实施例描述的操作的指令。
超声传感器120可以包括声学堆栈，所述声学堆栈包括多个声学或换能器元件。声学堆栈可以由被细分以形成一个或多个声学元件的多个层形成。在一些实例中，这些声学元件可以以一维阵列、1.x维阵列(诸如1.5维阵列)或二维阵列方式进行布置。任何数量的声学元件可以被包括在超声传感器120中，例如，1个、2个、4个、8个、16个、32个、64个、128个、256个、512个等。超声传感器120能够是任何适当的配置，诸如相控阵列，包括平面阵列、弧形阵列等。超声传感器120可以包括矩阵阵列，矩阵阵列包括能够被统一地或独立地控制和激活的声学元件的一个或多个节段(例如，一个或多个行、一个或多个列和/或一个或多个取向)。超声传感器120可以包括任何适当的换能器类型，包括压电式微加工超声换能器(PMUT)、电容式微加工超声换能器(CMUT)、单个晶体、锆钛酸铅(PZT)、PZT复合材料、其他适当的换能器类型和/或其组合。在一些实施例中，超声传感器120的声学元件被配置为发射超声信号，并且接收对应于所发射的超声信号的超声回波信号。在这方面，超声传感器120可以被配置为获得患者的解剖结构的一维、二维和/或三维图像。超声回波信号可以由处理器进行处理，被存储在存储器中，和/或被传输到处理系统106以便进一步处理。
探头102可以包括材料层122。材料层122可以通过任何机械或化学技术以邻近、连续和/或不间断的方式被设置在支撑结构114的外表面116和耦合表面118上，任何机械或化学技术包括浸渍、喷涂、喷漆、涂覆、火焰喷涂、电镀、使用粘合剂的粘附、粘贴、粘结、夹持、螺接、钉住、铆接、焊接等。在一些实施例中，材料层122由单个邻近或连续的材料层形成。有利地，连续的未破损的单个层提供有效的导热性。在其他实施例中，材料层122可以由交叠或通过任何技术被接合到彼此使得层形成邻近或连续的材料层122的多个单独的薄片或层形成。有利地，多个单独的薄片或层的使用可以允许更复杂的形状被形成，添加强化，减少浪费，使组装更容易，精调导热性等。
现在参考图1，被设置在外表面116上的材料层122通过第一阴影区域124来描绘，而被设置在耦合表面118上的材料层通过材料层122的远端与超声传感器120的近端之间的第二阴影区域126来描绘。第二阴影区域126中的材料层122提供耦合表面118与外表面116之间的热传输路径，使得当超声传感器120在耦合表面118处被耦合到支撑结构114并且与第二阴影区域126中的材料层122直接接触时，来自超声传感器120的热经由由材料层122提供的热传输路径被一直传输到支撑结构114。
材料层122可以从石墨层(诸如热解石墨)切割，并且可以以易于应用的形式在一侧上被提供有粘合剂而在相对侧上被提供有非粘合剂。为了保留粘合剂，材料层122的粘合剂侧可以通过可以在应用之前被剥离的非粘合剂背衬薄片来保护。任何切割过程可以用来将材料层切割成其最终的易于应用的形式，包括模切、激光切割、计算机数控(CNC)切割、水切割或任何其他切割过程。石墨是用于一种用于层122的示范性材料，并且其他导热材料可以代替或除了材料层122中的石墨之外被使用。这样的材料包括：非合金材料，诸如银、铜、金、铝、铁或锌；合金材料，诸如银合金、铜合金、金合金、铝合金、铁合金、锌合金；和/或非金属，诸如碳的同素异形体。
图2A-2C根据本公开的方面的与支撑结构214、超声传感器220和材料层222相关的耦合表面218的放大的剖视图。
在图2A中，第一阴影区域224描绘了材料层222的一部分被设置到其上的外表面216的部分。第二阴影区域226描绘了被设置在耦合表面218与声学背衬材料230之间的材料层122的部分。第二阴影区域226中的材料层222提供了耦合表面218与外表面216之间的热传输路径，使得当超声传感器220在耦合表面218处被耦合到支撑结构214并且与第二阴影区域226中的材料层222直接接触时，来自超声传感器220的热经由材料层222的热传输路径被一直传输到支撑结构214。
超声传感器220包括声学堆栈228和声学背衬材料230。背衬材料230可以用来衰减或吸收未指向感兴趣解剖结构的声能。背衬材料230可以被设置为邻近和/或与声学堆栈228接触，并且可以使用任何适当的耦合(诸如关于图1描述的那些)被耦合到声学堆栈228。虽然图2A示出了背衬材料230和声学堆栈228的尺寸是相同的，但是它们也可以是不同的。虽然图2A图示了背衬材料230被定位在声学堆栈228的近侧，但是应理解，背衬材料230可以具有在超声传感器220内(包括在声学堆栈228的侧面上)的任何适当的几何形状。背衬材料230可以由任何适当的材料制作，包括聚合物、复合材料、陶瓷、金属或其任何组合。声学堆栈228可以包括以层布置的多个声学元件，诸如压电元件。例如，声学堆栈的一个或多个层可以以柱子形式被布置在彼此的顶部上。另外，声学堆栈可以被分成多个声学元件。这些元件可以以一维、1.x维或二维阵列方式进行布置。阵列可以是任何类型的，即，线性的、弧形的、环形的，并且元件的激励可以是同时的、顺序的、同相的等。
图2B示出了与图2A的放大的剖视图类似的放大的剖视图，除了超声传感器220除了包括声学背衬材料230和声学堆栈228之外还包括导热结构232。虽然图2B示出了超声传感器220的部件的尺寸是相同的，但是它们也可以是尺寸不同的，并且可以与所图示的不同地进行布置。导热结构232可以用来增加超声传感器220的导热性，并且可以由如之前关于图1描述的任何导热材料构成。
在一些范例中，导热结构232可以被设置为邻近且靠近背衬材料230。应理解，导热结构232和/或背衬材料230可以具有在超声传感器220内(包括在声学堆栈228的侧面上)的任何适当的几何形状。导热结构232可以通过关于图1描述的耦合技术中的任一种被耦合到背衬材料230。因此，热传输路径可以从声学堆栈228被提供到背衬材料230并且被提供到导热结构232。热传输路径可以被进一步延伸以包括支撑结构214。例如，声学堆栈228可以在耦合表面218处被耦合到支撑结构214，并且耦合表面218可以被设置有材料层222(例如，在阴影区域226处)。另外，材料层222可以从耦合表面218延伸以包括外表面216(例如在阴影区域224处)。因此，热传输路径可以经由材料层222从导热结构232被延伸到支撑结构214，并且热由此可以从超声传感器220被一直传输到支撑结构214。
图2C示出了与图2A和图2B的放大的剖视图类似的放大的剖视图，除了超声传感器220除了包括图2B的导热结构232、声学背衬材料230和声学堆栈228之外还包括材料层234。材料层234可以用来进一步增加超声传感器220的导热性，并且可以由石墨、热解石墨或由任何导热材料(如之前关于图1描述的那些)构成。
在一些范例中，材料层234可以被设置为邻近且靠近导热结构232。应理解，材料层234、导热结构232和/或背衬材料230可以具有在超声传感器220内(包括在声学堆栈228的侧面上)的任何适当的几何形状。材料层234可以通过关于图1描述的耦合技术中的任一种被耦合到导热结构232。因此，热传输路径可以从声学堆栈228被提供到背衬材料230、然后被提供到导热结构232、并且然后被提供到材料层234。热传输路径可以被进一步延伸以包括支撑结构214。例如，声学堆栈228可以在耦合表面218处被耦合到支撑结构214，并且耦合表面218可以被设置有连续材料层222(例如，在阴影区域226处)。另外，材料层222可以从耦合表面218延伸以包括外表面216(例如在阴影区域224处)。因此，热传输路径可以经由连续材料层222从材料层234被延伸到支撑结构214，由此将热从超声传感器220一直传输到支撑结构214。
图3A-3F是根据本公开的方面的与被设置在各种表面上的材料层324和326相关的支撑结构314的示范性图示和照片。材料层324和326中的材料可以是之前描述的导热材料中的一种或多种。
图3A是根据本公开的方面的具有外表面316和耦合表面318的支撑结构314的示范性图示。在图3A中，材料层326已经被连续地设置在从图3A的角度可见的四个耦合表面318中的两个上，使得当超声传感器320被耦合到支撑结构314时，超声传感器320将在材料层326处接触支撑结构314。
图3B是根据本公开的方面的具有外表面和耦合表面的支撑结构的示范性图示。不像图3A，图3B中的耦合表面318未被设置有材料层。替代地，支撑结构的外表面(即，支撑结构的近端(被耦合到套圈的端部)、主体(直线中间部分)和远端(被耦合到超声传感器的端部))被连续地设置有材料层324。如图3B表明的，主体可以被材料层完全或几乎完全覆盖，并且材料层可以被进一步设置在支撑结构的其他部分上。例如，材料层可以被设置在支撑结构的远侧突出部的外表面上，如通过材料层的部分328示出的。作为另一范例，材料层也可以被设置在支撑结构的近侧部分的外表面上，如通过材料层的部分330示出的。
图3C是具有被连续地设置在其外表面和耦合表面两者上的材料层的支撑结构的示范性图示。被设置在支撑结构的外表面上的外部设置的材料层324可以与被设置在支撑结构的耦合表面(例如，参见图3A的耦合表面318)上的耦合表面设置的材料层326连续。虽然图3C示出了支撑结构的主体的仅几个表面被设置有材料层，但是支撑结构的外表面和耦合表面中的更多或更少可以被设置有材料层。这包括将支撑结构的近侧部分处的额外表面设置有材料层。一个或多个材料层可以与支撑结构一起被实施以激活稳定操作温度。例如，稳定操作温度可以在43摄氏度之下。
图3D是具有被设置在其外表面和耦合表面的部分上从而形成外部设置的材料层324和被设置在耦合表面(例如，参见图3A的耦合表面318)上的耦合表面设置的材料层326的材料层(在这种情况下，石墨)的支撑结构314的示范性照片。材料层324和326可以是连续的，例如，从单个连续层切割或由单个连续层形成或在没有使得显著地损害层的热性能的实质不连续性的情况下由多个层接合。备选地或额外地，材料层324和326的尺寸、形成、形式、厚度和其他机械性质可以被优化以满足所需的稳定操作温度同时最小化所使用的材料量。因此，材料层324和326可以例如包括切口或呈以连续或不连续条带的形式。即使在材料层324和326中具有切口或不连续性的情况下，材料层324和326仍然可以连续地接合热生成部件(热源)与非热生成部件(散热器)以产生连续的热路径，使得当超声传感器在耦合表面处被耦合到支撑结构并且被放置为与被设置在耦合表面上的材料层接触时，来自超声传感器的热可以通过材料层324和326被传输到支撑结构的耦合表面和外表面。
图3E是具有被设置在其外表面和耦合表面的部分上从而形成外部设置的材料层324和被设置在耦合表面(例如，参见图3A的耦合表面318)上的耦合表面设置的材料层326a、326b和326c的材料层(在这种情况下，石墨)的支撑结构314的示范性照片。在一些范例中，耦合表面设置的材料层326a、326b和326c可以不由单个层制作，尤其是如果耦合表面几何形状是复杂的话。即使由交叠层制作，层也可以交叠以提供连续的热路径。热路径可以例如使用不同的形状、几何形状、切口等来优化，以满足目标稳定操作温度。在其他范例中，诸如图3E中示出的，耦合表面设置的材料层可以由单个材料层制作。如图3E中示出的，耦合表面设置的材料层326a、326b和326c可以分别被设置在耦合表面的外部顶部部分、内部底部部分和内部侧面部分上。
图3F是可设置在支撑结构314的外表面和耦合表面上(并且在它被设置在其上之前)的单个连续材料层332的示范性图示。材料层332可以被切割、成形、组装或以其他方式制作为最佳地符合支撑结构314的形状。例如，材料层332可以包括主体部分334、颈部部分336和头部部分338。在一些范例中，材料层332的主体部分334可以被设置在支撑结构314的主体上面，从而形成图3E的外部设置的材料层324。在一些范例中，材料层332的颈部部分336可以被设置在耦合表面的内部底部部分上面，从而形成耦合表面设置的材料层326b。在一些范例中，材料层332的头部部分338可以被设置在耦合表面的内部侧面部分上面，从而形成耦合表面设置的材料层326c。在一些范例中，材料层332的头部部分338可以被设置在耦合表面的外部顶部部分上面，从而形成耦合表面设置的材料层326a。其他组合是可能的。例如，取决于支撑结构314的形式，诸如“臂”的其他特征可以由用于设置在支撑结构314的对应特征上面的材料层332制成。
图4是根据本公开的方面的超声成像探头402的图解性示意图。图4的成像探头402与图1的成像探头102的不同在于，材料层422被设置在支撑结构414、超声传感器420和套圈410的外表面上。材料层422可以被进一步设置在支撑结构414的耦合表面上，如图8中示出的。材料层422可以由一种或多种导热材料(诸如关于图1描述的那些)制作。
如同图1的成像探头102，成像探头402由套圈410、壳体412、支撑结构414、超声传感器420和材料层422构成。材料层422被设置在成像探头402的各种表面上，包括支撑结构414的外表面(如通过第一阴影区域424描绘的)、超声传感器420的外表面(如通过第二阴影区域426描绘的)和套圈410的外表面(如通过第三阴影区域428描绘的)。
因此设置的材料层422提供了从超声传感器420到支撑结构414的热传输路径。例如，热可以首先从超声传感器420被传输到阴影区域426处的超声传感器的外部设置的材料层，然后被传输到支撑结构414的阴影区域424处的外部设置的材料层，并且然后被传输到套圈410的阴影区域428处的外部设置的材料层。热可以通过被设置在那些表面上(即，分别在阴影区域424和428处)的材料层进一步从材料层被传输到支撑结构414和套圈410。支撑结构414和套圈410可以充当散热器。因为材料层422可以沿着该热传输路径是连续的，材料层422可以在传输热方面是比如果它是非连续的更有效的。此外，材料层422的微结构可以被对准、取向或以其他方式被设计为最大化导热性。
如图2、图5和图8中图示的，超声传感器420可以包括若干元件，诸如声学堆栈、声学背衬层、导热结构和材料层。
图5A-5C是与支撑结构514和材料层522相关的超声传感器520的放大的剖视图。材料层522可以由两个部分(第一部分和第二部分)构成，并且第一部分可以与第二部分邻近、连续和/或未破损。材料层522可以由一种或多种导热材料(诸如关于图1描述的那些)制作。
在图5A中，材料层522的第一部分526可以被设置在超声传感器520上面，并且材料层522的第二部分524可以被设置在支撑结构514的外表面516上面。如图5A中图示的，材料层522可以被完全设置在声学背衬材料530的外表面上面，并且被部分地设置在声学堆栈528的外表面上面。在一些范例中，材料层522被完全设置在一个或两个外表面上面，而在其他范例中，材料层522被部分地设置在一个或两个外表面上面。
返回到图5A中的范例，热可以从声学堆栈528和声学背衬材料530的外表面被传输到被设置在那些表面上面的材料层522的第一部分526，然后被传输到被设置在支撑结构514的外表面516上面的第二部分524处的材料层522，并且然后被传输到支撑结构514。如关于图4描述的，热可以通过材料层522进一步从支撑结构514被传输到套圈410。
图5B示出了与图5A的放大的剖视图类似的放大的剖视图，除了在这里超声传感器520除了包括声学背衬材料530和声学堆栈528之外还包括导热结构532。超声传感器520的部件中的每个部件的几何形状、尺寸和放置可以改变。导热结构532可以用来增加超声传感器520的导热性，并且可以由任何导热材料(诸如关于图1描述的那些)构成。
如图5B中图示的，材料层522被设置在导热结构532的所有外表面上面、在声学背衬材料530的所有外表面上面、以及声学堆栈528的外表面的一部分上面。在一些范例中，材料层522也可以被设置在声学堆栈528、背衬材料530和/或导热结构532中的每个的所有外表面、一些外表面或没有一个外表面上面。如图5B中设置的，材料层522可以经由被设置在声学堆栈528、背衬材料530和导热结构532上面的材料层522的第一部分526、经由被设置在支撑结构514的外表面516上面的材料层522的第二部分524继续的热传输路径将热从超声传感器520传输到支撑结构514。如关于图4描述的，热传输路径可以被进一步延伸，并且热通过从支撑结构514延伸到套圈410的材料层522被进一步传输。
图5C示出了与图5A和图5B的放大的剖视图类似的放大的剖视图，除了超声传感器520除了包括图5B的导热结构532、声学背衬材料530和声学堆栈528之外还包括材料层534。超声传感器520的元件中的每个元件的几何形状、尺寸和放置可以改变。材料层534可以用来进一步增加超声传感器520的导热性，并且可以由石墨、热解石墨或任何导热材料(诸如关于图1描述的那些)构成。
如图5C中图示的，材料层522被设置在材料层534的所有外表面上面、在导热结构532的所有外表面上面、在声学背衬材料530的所有外表面上面、以及在声学堆栈528的外表面的一部分上面。然而，材料层522也可以被设置在声学堆栈528、背衬材料530、导热结构532和/或材料层534中的每个的所有外表面、一些外表面或没有一个外表面上面。如图5B中设置的，材料层522可以经由被设置在声学堆栈528、背衬材料530、导热结构532和材料层534上面的材料层522的第一部分526、经由被设置在支撑结构514的外表面516上面的材料层522的第二部分524继续的热传输路径将热从超声传感器520传输到支撑结构514。如关于图4描述的，热传输路径可以被进一步延伸，并且热通过从支撑结构514延伸到套圈410的材料层522被进一步传输。
图6A-6D是与分别被设置在支撑结构614、超声传感器620和套圈610的外表面上的材料层624、626和628相关的支撑结构614的示范性图示和照片。在一些实例中，材料层624、626和628可以与彼此邻近或连续。因此、624、626、628可以识别单个完整材料层的不同部分而非三个不同材料层。在一些实例中，材料层624、626和628可以由被接合在一起的多于一个材料层构成。材料层624、626和628可以由一种或多种导热材料(诸如关于图1描述的那些)制作。
图6A是支撑结构614的图示，其中套圈610在支撑结构614的近侧部分处并且超声传感器620在支撑结构614的远侧部分处。支撑结构614的主体的外表面和超声传感器620的外表面被示为被设置有材料层。被设置在支撑结构614上面的材料层624可以与被设置在超声传感器620上面的材料层626连续，并且超声传感器620可以包括图2、5和8中示出的特征。在图6A中，套圈610还未被设置有材料层。
图6B是支撑结构的图示，其中，图6A的超声传感器620、支撑结构614和套圈610的外表面已经被设置有材料层。被设置在超声传感器620的外表面上的材料层626可以与被设置在支撑结构614的外表面上的材料层624并且与被设置在套圈610的外表面上的材料层628连续。材料层624、626和628可以被定尺寸为使得，当壳体被组装并且被闭合时，材料层中的每个分别被包含或设置在壳体内。
图6C是被设置到图6A的超声传感器620、支撑结构614和套圈610的外表面上的材料层622(在这种情况下，石墨)的示范性照片。在这里，材料层622呈以粘合剂薄膜的形式，并且用户已经开始将材料层622粘附到超声传感器620上，诸如可以在超声成像探头102的组装过程期间被执行。
图6D是可设置在图6A的超声传感器620、支撑结构614和套圈610的外表面上(并且在它被设置在其上之前)的材料层630的示范性图示。材料层630可以被切割、成形、组装或以其他方式制作为最佳地符合超声传感器620、支撑结构614和套圈610的形状。例如，材料层630可以被成形为像正方形或矩形，如图所示。材料层630也可以被成形为任何其他规则或不规则形状，是直线的或弧形的，或是上面提到的形式的一些组合。在一些范例中，材料层630可以是顺应性织物、凝胶、聚合物、或能够披盖在超声传感器620、支撑结构614和/或套圈610中的一个或多个的形状上面并且获取它们中的一个或多个的形状的其他材料。材料层630可以由一种或多种导热材料(诸如关于图1描述的那些)制作。
图7是超声成像探头702的图解性示意图。成像探头702的元件与成像探头402的元件基本上相同，并且为了简洁起见，将不在这里详细地描述。简洁地，成像探头702包括套圈710、壳体712、支撑结构714、外表面716、超声传感器720和材料层722。材料层722可以由单个材料层形成，或可以由被接合在一起的多个层形成。例如，材料层722的部分724、726和728可以是被接合在一起的材料层的个体件，或可以对单个完整材料层的不同部分的方便引用。材料层722的部分724、726和728可以被连续地设置在支撑结构714的外表面716上、超声传感器720的外表面上以及在套圈710的外表面上。
图7额外地示出了通信线缆704，其中通信线缆元件704a和704b被设置在通信线缆704内。虽然示出了两个通信元件704a和704b，但是通信线缆704可以包括更多或更少的通信元件。在一些范例中，通信元件704a和704b在壳体712内的套圈710的内部部分处终止。然而，在其他范例中，通信元件可以在壳体712外面的套圈710的外部部分处终止。
线缆元件可以是编织的且绝缘的，并且此外，套圈710可以被提供在线缆接合处以保护线缆704免受机械应力影响。图7示出了套圈710的一部分被设置在壳体712内，其中其余部分被设置在壳体712外部。在一些范例中，套圈710被完全设置在壳体712内或外部。套圈710的内部设置的部分可以被耦合到支撑结构714，而外部设置的部分可以被耦合到壳体712。
在一些范例中，被设置在壳体712内的线缆704或线缆元件704a和704b的外表面与套圈710的内表面直接接触。在外部，套圈710可以被设置有材料层722的部分728。套圈710和材料层722可以由一种或多种导热材料(诸如关于图1描述的那些)制作。因此，关于图4描述的热传输路径可以借助于套圈的导热性从套圈710的外表面被进一步延伸到其内表面，并且借助于其相应的导热性从套圈的内表面被进一步延伸到通信线缆元件(例如，704a和704b)、和/或通信线缆704、和/或其编织物(其本身可以是导热的)。为了进一步增强热传输，通信线缆704、通信线缆元件704a和70b、和/或其编织物可以被外部地设置或包裹有与材料层722相同的材料。
线缆元件704a和704b可以终止在其近端处的壳体内的插头或连接器中。插头或连接器可以与一个或多个印刷电路板的接受器或狭槽耦合。一个或多个印刷电路板本身可以在支撑结构的近端和远端处通过例如螺钉被耦合到支撑结构714。印刷电路板可以包括关于图1描述的处理器和存储器，并且支撑结构714的尺寸可以被设计为适合印刷电路板的尺寸(或反之亦然)。
扁平柔性线缆可以用来将支撑结构714的远端处的超声传感器720连接到一个或多个印刷电路板的接受器或狭槽。柔性线缆可以用来在超声传感器720与被耦合到一个或多个印刷电路板的处理器和存储器之间传输功率、数据和计算机处理指令。功率、数据和指令可以通过通信线缆704进一步在成像探头702与关于图1描述的处理系统之间被传输。在一些范例中，来自柔性线缆的数据可以经由一个或多个印刷电路板的总线沿着通信线缆向上和向下传输。在一些范例中，柔性线缆可以经由线到线接口(诸如公母连接器)提供用于功率和数据在超声传感器720与通信线缆之间流动的直接路线。
在一些范例中，成像探头702包括热界面材料(TIM)或热间隙填充垫。TIM或热间隙填充垫可以用来提供从支撑结构到壳体的导热路径，并且可以被定尺寸为使得，当成像探头702被组装时，TIM接触壳体。在一些范例中，TIM可以被设置在支撑结构714的表面上。然而，TIM的放置可以依据成像探头702的支撑结构714和壳体的设计而改变。
TIM或热间隙填充垫可以由顺应性或可压缩导热材料(诸如硅树脂聚合物结合陶瓷热介质)构成。TIM或热间隙填充垫的顺应性或可压缩性通过减少TIM或热间隙填充垫与壳体之间的气袋的存在来增加TIM或热间隙填充垫的有效导热性。其他类型的TIM(诸如导热膏、液体热化合物等)也可以被使用。一般地，所使用的TIM的物理形式(即，垫、膏、液体等)取决于接触表面和要通过TIM桥接的空间量。垫可以更适合于更高的空间。
图8A-8C是与支撑结构814和材料层822相关的耦合表面818和超声传感器820的放大的剖视图。图8A-8C示出了图2A-2C和图5A-5C的特征的组合。具体地，在图8A-8C中，材料层822被邻近地或连续地设置在耦合表面818(参见图2A-2C)和超声传感器820的外表面(参见图5A-5C)两者上面。图8A-8C中的结构(包括材料层822的材料成分)基本上类似于图2A-2C和图5A-5C的结构。
在图8A-8C中，材料层822的部分826被设置在耦合表面818上。更具体地，部分826被设置在超声传感器820的支撑结构814和声学背衬材料832(图8A)、导热结构(图8B)和/或材料层(图8C)之间，并且与其直接接触。因此，材料层822的部分826提供从超声传感器820到支撑结构814的第一热传输路径。该第一热传输路径类似于图2A中描述的热传输路径。
当材料层822被设置在超声传感器820的外表面上时，与关于图5A-5C描述的热传输路径类似的第二热传输路径也由材料层822来提供。在图8A中，材料层822被设置在声学背衬材料832和声学堆栈830的外表面上。在图8B中，材料层822被设置在导热结构834、声学背衬材料832和声学堆栈830的外表面上。在图8C中，材料层822被设置在材料层836、导热结构834、声学背衬材料832和声学堆栈830的外表面上。在图8A-8C中的每个中，被设置在超声传感器820的各种外表面上的材料层822提供到支撑结构814的外表面以及以外的热传输路径。
图8A-8C中的第一热传输路径和第二热传输路径的组合可以导致从超声传感器820的更有效的热消散，由此打开了使用功能更强大且更高分辨率的声学堆栈或换能器阵列的大门。
图9是将针对超声成像探头的三种热设计进行比较的温度-时间曲线图：1)具有铜包裹的主体的探头；2)具有石墨包裹的主体的探头；以及3)具有石墨包裹的主体和石墨包裹的耦合表面的探头。在该比较中，超声传感器以低电压被驱动大约40分钟，然后以高电压被驱动大约一个小时。图10示出了在高电压处，对于具有石墨包裹的主体和耦合表面的超声成像探头来说，超声传感器(超声成像探头的通常与患者的皮肤接触的部分)的外表面温度与仅具有铜包裹的主体的超声成像探头相比低8摄氏度。甚至在以高电压的一个小时之后，具有石墨包裹的主体和耦合表面的探头维持在43摄氏度之下的外表面温度。
本领域技术人员将意识到，上文所描述的装置、系统和方法能够以各种方式进行修改。相应地，本领域普通技术人间将认识到，由本公开包含的实施例不限于上文所描述的特定示范性实施例。在这方面，尽管已经示出并描述了说明性实施例，但是在前述公开中预见到宽范围的修改、改变和替代。应理解，可以对前述内容做出这样的变型，而不偏离本公开的范围。因此，合适的是，随附权利要求被宽泛地且以与本公开一致的方式来理解。

Claims (19)

1.一种超声成像探头，包括：
手柄，其被配置用于手持使用；
支撑结构，其被设置在所述手柄内并且包括导热材料，所述支撑结构还包括耦合表面和外表面，所述耦合表面被设置在所述支撑结构的远侧部分处；
连续材料层，其被耦合到所述支撑结构，使得所述连续材料层被设置在所述耦合表面和所述外表面上，所述连续材料层由此提供所述耦合表面与所述外表面之间的热传输路径；以及
超声传感器，其在所述耦合表面处被耦合到所述支撑结构并且在所述耦合表面处与所述连续材料层直接接触，使得来自所述超声传感器的热经由所述连续材料层的所述热传输路径被一直传输到所述支撑结构。
2.根据权利要求1所述的探头，其中，所述耦合表面是平坦表面，并且所述外表面均包括所述支撑结构的平坦表面。
3.根据权利要求1所述的探头，其中，所述超声传感器包括声学堆栈和邻近所述声学堆栈的声学背衬材料，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述声学背衬材料的表面。
4.根据权利要求1所述的探头，其中，所述超声传感器包括：
声学堆栈；
邻近所述声学堆栈的声学背衬材料；以及
邻近所述背衬材料的导热结构，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述导热结构的表面。
5.根据权利要求1所述的探头，其中，材料层被设置在所述超声传感器的外表面上，并且其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所设置的材料层的表面。
6.根据权利要求1所述的探头，其中，所述支撑结构包括主体和在所述远侧部分处从所述主体延伸的突出部，其中，所述突出部的表面包括所述耦合表面，并且所述主体的表面包括所述外表面。
7.根据权利要求1所述的探头，其中，所述外表面沿着所述支撑结构的纵向轴线延伸。
8.根据权利要求1所述的探头，其中，所述连续材料层包括被粘结到粘合剂的石墨薄片。
9.根据权利要求1所述的探头，还包括第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述超声传感器和所述支撑结构的一个或多个外表面上，使得所述第二连续材料层提供从所述超声传感器的所述一个或多个外表面到所述支撑结构的所述一个或多个外表面的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构。
10.根据权利要求1所述的探头，还包括套圈和第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述超声传感器、所述支撑结构和所述套圈的一个或多个外表面上，使得所述第二连续材料层提供从所述超声传感器的所述一个或多个外表面到所述支撑结构和所述套圈的所述一个或多个外表面的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构和所述套圈。
11.一种超声成像探头，包括：
手柄，其被配置用于手持使用；
支撑结构，其被设置在所述手柄内并且包括导热材料，所述支撑结构还包括套圈，其中，所述套圈被设置在所述支撑结构的近侧部分处；
超声传感器，其被耦合到所述支撑结构的远侧部分；以及
连续材料层，其被设置在所述超声传感器、所述支撑结构和所述套圈的外表面上，所述连续材料层由此提供从所述超声传感器到所述支撑结构和所述套圈的热传输路径，
其中，所述超声传感器与被设置在所述超声传感器的所述外表面上的所述连续材料层直接接触，使得来自所述超声传感器的热经由所述连续材料层的所述热传输路径被一直传输到所述支撑结构和所述套圈。
12.根据权利要求11所述的探头，还包括通信线缆，所述通信线缆被设置在所述套圈内并且与所述套圈的内表面直接接触。
13.根据权利要求12所述的探头，其中，所述通信线缆被热耦合到所述套圈，使得所述热还经由所述连续材料层的所述热传输路径从超声传感器被一直传输到所述通信线缆。
14.根据权利要求11所述的探头，其中，所述超声传感器包括声学堆栈和邻近所述声学堆栈的声学背衬材料，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述声学背衬材料的表面。
15.根据权利要求11所述的探头，其中，所述超声传感器包括：
声学堆栈；
邻近所述声学堆栈的声学背衬材料；以及
邻近所述背衬材料的导热结构，其中，所述超声传感器的与所述连续材料层直接接触的表面包括所述导热结构的表面。
16.根据权利要求11所述的探头，其中，所述外表面沿着所述支撑结构的纵向轴线延伸。
17.根据权利要求11所述的探头，其中，所述连续材料层包括被粘结到粘合剂的石墨薄片。
18.根据权利要求11所述的探头，其中，所述支撑结构包括主体，并且其中，所述套圈在所述支撑结构的近侧部分处被耦合到所述主体。
19.根据权利要求11所述的探头，还包括第二连续材料层，所述第二连续材料层被设置在所述支撑结构的耦合表面和外表面上，所述超声传感器在所述耦合表面处被耦合到所述支撑结构并且与所述第二连续材料层直接接触，使得所述第二连续材料层提供所述耦合表面与所述外表面之间的第二热传输路径，由此还将所述热一直传输到所述支撑结构。
CN201980024119.3A 2018-03-30 2019-03-22 超声成像探头 Active CN112020330B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862650799P 2018-03-30 2018-03-30
US62/650,799 2018-03-30
PCT/EP2019/057249 WO2019185478A1 (en) 2018-03-30 2019-03-22 Thermally-conductive material layer and internal structure for ultrasound imaging probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112020330A true CN112020330A (zh) 2020-12-01
CN112020330B CN112020330B (zh) 2024-04-16

Family

ID=65951558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980024119.3A Active CN112020330B (zh) 2018-03-30 2019-03-22 超声成像探头

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11717271B2 (zh)
EP (1) EP3773227B1 (zh)
CN (1) CN112020330B (zh)
WO (1) WO2019185478A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210219945A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-22 GE Precision Healthcare LLC Systems for an ultrasound scan tray
US11558104B2 (en) * 2020-09-02 2023-01-17 Ubicquia, Inc. Streetlight-based telecommunications system and support unit for use therein
EP4066746A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-05 Koninklijke Philips N.V. Heat dissipation in ultrasound probes
US20240173017A1 (en) 2021-04-01 2024-05-30 Koninklijke Philips N.V. Heat dissipation in ultrasound probes
US20230233192A1 (en) * 2022-01-25 2023-07-27 GE Precision Healthcare LLC Phase Change Insert for Ultrasound Imaging Probe

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785824A (en) * 1987-06-22 1988-11-22 Luxtron Corporation Optical fiber probe for measuring the temperature of an ultrasonically heated object
US5602718A (en) * 1995-09-29 1997-02-11 Hewlett-Packard Company Thermal sink for a transducer assembly
US20040002655A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Acuson, A Siemens Company System and method for improved transducer thermal design using thermo-electric cooling
US20050228284A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Charles Edward Baumgartner System and method for power management in an ultrasound system
CN1799510A (zh) * 2004-08-27 2006-07-12 通用电气公司 具有提高的导热率的超声换能器
CN103027711A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 Ge医疗系统环球技术有限公司 超声探头和超声显示装置
CN103417244A (zh) * 2012-05-11 2013-12-04 通用电气公司 超声探头排热装置
US20150065883A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Samsung Medison Co., Ltd. Probe for ultrasonic diagnostic apparatus
EP2992829A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-09 Esaote S.p.A. Ultrasound probe with optimized thermal management
US20160174939A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasonic probe
CN107205723A (zh) * 2015-02-06 2017-09-26 皇家飞利浦有限公司 用于超声换能器的热管理的系统、方法和设备
CN206924084U (zh) * 2016-11-28 2018-01-26 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 超声探头

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5213103A (en) 1992-01-31 1993-05-25 Acoustic Imaging Technologies Corp. Apparatus for and method of cooling ultrasonic medical transducers by conductive heat transfer
US5545942A (en) 1994-11-21 1996-08-13 General Electric Company Method and apparatus for dissipating heat from a transducer element array of an ultrasound probe
US5721463A (en) 1995-12-29 1998-02-24 General Electric Company Method and apparatus for transferring heat from transducer array of ultrasonic probe
JP3325784B2 (ja) 1996-10-15 2002-09-17 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波探触子
US7314447B2 (en) 2002-06-27 2008-01-01 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for actively cooling transducer assembly electronics
EP1876957A2 (en) * 2005-04-25 2008-01-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasound transducer assembly having improved thermal management
JP2009060501A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Fujifilm Corp バッキング材、超音波探触子、超音波内視鏡、超音波診断装置、及び、超音波内視鏡装置
WO2012148219A2 (ko) * 2011-04-28 2012-11-01 ㈜솔루에타 전도성 섬유를 이용한 방열테이프 및 그 제조방법
JP2014516686A (ja) * 2011-05-17 2014-07-17 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 受動的な熱放散を用いるマトリクス超音波プローブ
JP5904732B2 (ja) * 2011-09-01 2016-04-20 株式会社東芝 超音波プローブ及び超音波診断装置
JP5550706B2 (ja) 2012-10-31 2014-07-16 日立アロカメディカル株式会社 超音波探触子
KR20140144420A (ko) * 2013-06-11 2014-12-19 삼성전자주식회사 초음파 프로브 및 그 제조방법
JP6548234B2 (ja) * 2017-11-30 2019-07-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 超音波プローブ及び超音波画像表示装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785824A (en) * 1987-06-22 1988-11-22 Luxtron Corporation Optical fiber probe for measuring the temperature of an ultrasonically heated object
US5602718A (en) * 1995-09-29 1997-02-11 Hewlett-Packard Company Thermal sink for a transducer assembly
US20040002655A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Acuson, A Siemens Company System and method for improved transducer thermal design using thermo-electric cooling
US20050228284A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Charles Edward Baumgartner System and method for power management in an ultrasound system
CN1799510A (zh) * 2004-08-27 2006-07-12 通用电气公司 具有提高的导热率的超声换能器
CN103027711A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 Ge医疗系统环球技术有限公司 超声探头和超声显示装置
CN103417244A (zh) * 2012-05-11 2013-12-04 通用电气公司 超声探头排热装置
US20150065883A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Samsung Medison Co., Ltd. Probe for ultrasonic diagnostic apparatus
EP2992829A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-09 Esaote S.p.A. Ultrasound probe with optimized thermal management
US20160174939A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasonic probe
CN107205723A (zh) * 2015-02-06 2017-09-26 皇家飞利浦有限公司 用于超声换能器的热管理的系统、方法和设备
CN206924084U (zh) * 2016-11-28 2018-01-26 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 超声探头

Also Published As

Publication number Publication date
US20210059645A1 (en) 2021-03-04
WO2019185478A1 (en) 2019-10-03
US11717271B2 (en) 2023-08-08
EP3773227B1 (en) 2024-01-31
CN112020330B (zh) 2024-04-16
EP3773227A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112020330B (zh) 超声成像探头
US9419202B2 (en) Ultrasound transducer and method for manufacturing an ultrasound transducer
JP5550706B2 (ja) 超音波探触子
US9730677B2 (en) Matrix ultrasound probe with passive heat dissipation
US20040002655A1 (en) System and method for improved transducer thermal design using thermo-electric cooling
EP2992971B1 (en) Probe for ultrasonic imaging apparatus and method for manufacturing the same
US20190282207A1 (en) High intensity focused ultrasound (hifu) device and system
JP5258493B2 (ja) 超音波プローブ
TW201815353A (zh) 用於超音波單晶片的換能器陣列的背向式聲波擴散
JP2010158522A (ja) 超音波診断装置用プローブ及びその製造方法
WO2014069501A1 (ja) 超音波探触子
WO2014069500A1 (ja) 超音波探触子
JP2022501094A (ja) 超音波画像装置のための音響減衰
US20240173017A1 (en) Heat dissipation in ultrasound probes
JP5480988B1 (ja) 超音波探触子
JP5529313B1 (ja) 超音波探触子
EP4066746A1 (en) Heat dissipation in ultrasound probes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant