CN113951920A

CN113951920A - 全屏蔽超声探头

Info

Publication number: CN113951920A
Application number: CN202111125531.XA
Authority: CN
Inventors: 任福杰
Original assignee: Jurong Medical Technology Hangzhou Co ltd
Current assignee: Jurong Medical Technology Hangzhou Co ltd
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2022-01-21

Abstract

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及全屏蔽超声探头。全屏蔽超声探头，包括透镜、设于透镜中空位置内的匹配层、设于匹配层下方的压电陶瓷、设于压电陶瓷下方的背衬和设于超声探头辐射面上的屏蔽层；所述背衬外侧焊接有用于填补缝隙的屏蔽铜箔；所述屏蔽层与屏蔽铜箔焊接；所述匹配层、压电陶瓷和背衬呈叠层状。本发明具有操作简单，无需额外的设备和材料，不增加物料成本，且精确保证屏蔽效果的特点。

Description

全屏蔽超声探头

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及全屏蔽超声探头。

背景技术

超声探头是一种电-声能量互相转化的器件，在医学诊断、治疗等方面应用较广。随着医院诊断设备逐渐增加，电磁环境也逐渐复杂化，因此在实际使用过程中会对超声诊断带来较大的电磁干扰。

解决干扰问题的途径一半分为两种，一种是在超声设备本身的设计电路中增加抗干扰结构以增加设备的抗干扰能力，一种是通过改进探头设计结构改进探头本身的抗电磁干扰能力。前一种方法难度较大，成本也较高，且会增加设备的体积和重量，为设备后期的使用和维护带来诸多不便，效果也很难保证。第二种方法是通过改进探头结构改进探头本身的抗电磁干扰能力，此种方法可有效阻断外界干扰进入系统。

目前探头的电磁干扰主要是通过声窗辐射面进入系统，因为其四周已经被屏蔽铜箔所包覆。为了保证探头的抗干扰能力，已有人提出采用导电胶水或金属镀层的方式包覆声窗辐射面的方式进行电磁屏蔽。但此种方法一是因探头阵元切割而无法保证屏蔽层的连续性，从而导致超声探头性能的下降，二是对设备和工艺操作要求较高，会明显提升探头的制造成本。

因此，设计一种操作简单，无需额外的设备和材料，不增加物料成本，且精确保证屏蔽效果的全屏蔽超声探头。

例如，申请号为CN201920977052.2的中国专利文献描述的一种超声探头及医疗设备，该超声探头包括超声换能器、固定导电支架和与固定导电支架相连的声窗壳，还在声窗壳的内壁设置了与固定导电支架连接的导电层，并在护套内设置内屏蔽层；从而当将该超声探头通过线缆连接至超声主机时，则该超声探头的导电层、固定导电支架和护套的内屏蔽层可与线缆的外屏蔽层形成电磁屏蔽层，电磁屏蔽层通过接地可实现屏蔽作用；进而，根据高频集肤效应，外部电磁干扰会从超声主机传导至电磁屏蔽层，并经过电磁屏蔽层与人体之间的寄生电容返回大地；虽然极大地减少了外部传导电磁干扰对超声回波信号的干扰，保证了超声回波信号的纯净，减少了超声图像中的电磁干扰，但是其缺点在于，电路结构复杂，需增加额外设备和物料成本。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，现有超声探头的电磁抗干扰连续性差，且设备和工艺操作要求高，导致超声探头的制造成本高的问题，提供了一种操作简单，无需额外的设备和材料，不增加物料成本，且精确保证屏蔽效果的全屏蔽超声探头。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

全屏蔽超声探头，包括透镜、设于透镜中空位置内的匹配层、设于匹配层下方的压电陶瓷、设于压电陶瓷下方的背衬和设于超声探头辐射面上的屏蔽层；所述背衬外侧焊接有用于填补缝隙的屏蔽铜箔；所述屏蔽层与屏蔽铜箔焊接；所述匹配层、压电陶瓷和背衬呈叠层状。

作为优选，所述屏蔽层嵌入透镜内；所述屏蔽层外露于透镜的部分与屏蔽铜箔焊接。

作为优选，还包括头壳；所述头壳覆盖并包裹住透镜；所述屏蔽层固定于头壳与背衬之间，并与屏蔽铜箔焊接。

作为优选，还包括头壳；所述头壳覆盖并包裹住透镜；所述屏蔽层焊镀在头壳内侧，所述屏蔽层的厚度不超过1um，所述屏蔽层与屏蔽铜箔焊接。

作为优选，所述屏蔽层采用超薄金属箔，所述超薄金属箔的厚度不超过20um。

作为优选，所述屏蔽层采用金属屏蔽网，所述金属屏蔽网的网目数的范围为2000-5000目，所述金属屏蔽网的厚度不超过50um。

作为优选，所述屏蔽层采用含有金属镀层的塑料薄膜；所述金属镀层的厚度不超过1um，所述塑料薄膜的总厚度不超过30um。

作为优选，所述超薄金属箔采用铜箔或金箔或银箔。

作为优选，所述金属屏蔽网采用纯铜网或镀银网或镀金网。

作为优选，所述含有金属镀层的塑料薄膜采用镀金聚酰亚胺膜或镀银聚酯薄膜。

本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明能有效增强超声探头的抗干扰能力；(2)本发明无需增加额外设备和物料成本；(3)本发明工艺简单，可操作性强；(4)本发明在增强抗干扰能力的情况下，能确保超声探头性能基本不受影响。

附图说明

图1为现有技术中在短轴方向上非屏蔽探头的一种结构示意图；

图2为现有技术中在长轴方向上非屏蔽探头的一种结构示意图；

图3为本发明实施例1全屏蔽超声探头的一种结构示意图；

图4为本发明实施例2全屏蔽超声探头的一种结构示意图。

图中：透镜1、匹配层2、压电陶瓷3、背衬4、屏蔽铜箔5、屏蔽层6、头壳7。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1和图2所示为常规探头的短轴和长轴结构示意图，从图中可知探头工作阵元(压电陶瓷、匹配层和背衬)的辐射方向是没有任何保护的，且一般阵元的尺寸较小，压电陶瓷和匹配层的总厚度不超过2mm，浇注透镜前的屏蔽铜箔很难完整的包裹在阵元四周，因此会导致整个阵元完全裸露在外界电磁环境中，从而极易从此处引入干扰。针对上述问题，本发明提供了以下的实施例。

实施例1：

如图3所示的全屏蔽超声探头，包括透镜1、设于透镜中空位置内的匹配层2、设于匹配层下方的压电陶瓷3、设于压电陶瓷下方的背衬4和嵌入透镜内部的屏蔽层6；所述背衬外侧焊接有用于填补缝隙的屏蔽铜箔；所述屏蔽层外露于透镜的部分与屏蔽铜箔焊接；所述匹配层、压电陶瓷和背衬呈叠层状。

其中，探头透镜的中间含有一层完整的屏蔽层。屏蔽层位于探头声窗辐射面上，屏蔽层可以在探头阵元(压电陶瓷、匹配层和背衬)切割完成后进行包覆，且与阵元四周原有的屏蔽铜箔进行焊接导通，最终形成一种针对探头阵元360°全屏蔽的抗干扰探头。

进一步的，所述屏蔽层采用超薄金属箔，所述超薄金属箔的厚度不超过20um。为保证探头性能不受过大影响，超薄金属箔的厚度不超过20um。

进一步的，所述超薄金属箔采用铜箔或金箔或银箔。

进一步的，所述屏蔽层采用金属屏蔽网，所述金属屏蔽网的网目数的范围为2000-5000目，所述金属屏蔽网的厚度不超过50um。为权衡屏蔽效果和超声能量的正常传播，网目数应在2000-5000目，也可根据探头的工作频率而定。

其中，所述金属屏蔽网采用纯铜网或镀银网或镀金网。

进一步的，屏蔽层采用含有金属镀层的塑料薄膜；金属镀层的厚度不超过1um，塑料薄膜的总厚度不超过30um。金属镀层的厚度和塑料薄膜的总厚度根据探头工作频率而定。

进一步的，所述含有金属镀层的塑料薄膜采用镀金聚酰亚胺膜或镀银聚酯薄膜。

上述屏蔽层采用的三类材料中，纯金属箔的屏蔽效果较好；其次金属屏蔽网能够极大的改善金属工艺，且其厚度可适当放宽，但不要超过20um；最后含有金属镀层的塑料薄膜，可在有效保证屏蔽效果的前提下简化工艺过程。我们可以根据不同产品的的性能和市场定位选择不同的材料，并通过试验验证确定最佳匹配材料。

为保证产品性能，屏蔽层与透镜的接触面不得有气泡、褶皱和裂痕等缺陷，为保证这一效果，可设计一种工装夹具，在正式浇注透镜前，将该屏蔽层材料固定在切割完成的叠层前方，并仔细检查材料状态。确保无误后再进行浇注，浇注压力不能过大，以防屏蔽材料被压破。透镜固化完成后，将探头四周漏出的屏蔽层材料与探头四周的屏蔽铜箔焊接在一起，将所有有缝隙的地方都焊接封闭，以防电磁干扰进入探头内部。

实施例2：

为保证探头的使用寿命，现在市场上有一些探头会在原来透镜外面附加一层塑料壳，该塑料壳的声阻抗与人体组织类似，且损耗较小。针对此类探头可以直接将屏蔽层材料固定在探头头壳7内侧，然后通过透镜材料将切割后的叠层和带有屏蔽层的头壳粘接在一起，然后将屏蔽层材料与探头四周的屏蔽铜箔焊接在一起，要求没有缝隙，如图4所示。实施例2的产品操作较实施例1更为简单，且性能可靠性更高。

另外，也可以直接在头壳内镀一屏蔽层，所述屏蔽层采用金属如金、银等，厚度控制在1um以内，待透镜浇注后用一层铜箔将头壳内的金属镀层与探头四周的屏蔽铜箔通过焊接的方式导通，制备工艺更为简单，性能稳定性更高。

本发明能有效增强超声探头的抗干扰能力；本发明无需增加额外设备和物料成本；本发明工艺简单，可操作性强；本发明在增强抗干扰能力的情况下，能确保超声探头性能基本不受影响。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.全屏蔽超声探头，其特征在于，包括透镜、设于透镜中空位置内的匹配层、设于匹配层下方的压电陶瓷、设于压电陶瓷下方的背衬和设于超声探头辐射面上的屏蔽层；所述背衬外侧焊接有用于填补缝隙的屏蔽铜箔；所述屏蔽层与屏蔽铜箔焊接；所述匹配层、压电陶瓷和背衬呈叠层状。

2.根据权利要求1所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述屏蔽层嵌入透镜内；所述屏蔽层外露于透镜的部分与屏蔽铜箔焊接。

3.根据权利要求1所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，还包括头壳；所述头壳覆盖并包裹住透镜；所述屏蔽层固定于头壳与背衬之间，并与屏蔽铜箔焊接。

4.根据权利要求1所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，还包括头壳；所述头壳覆盖并包裹住透镜；所述屏蔽层焊镀在头壳内侧，所述屏蔽层的厚度不超过1um，所述屏蔽层与屏蔽铜箔焊接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述屏蔽层采用超薄金属箔，所述超薄金属箔的厚度不超过20um。

6.根据权利要求1-4任一项所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述屏蔽层采用金属屏蔽网，所述金属屏蔽网的网目数的范围为2000-5000目，所述金属屏蔽网的厚度不超过50um。

7.根据权利要求1-4任一项所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述屏蔽层采用含有金属镀层的塑料薄膜；所述金属镀层的厚度不超过1um，所述塑料薄膜的总厚度不超过30um。

8.根据权利要求5所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述超薄金属箔采用铜箔或金箔或银箔。

9.根据权利要求6所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述金属屏蔽网采用纯铜网或镀银网或镀金网。

10.根据权利要求7所述的全屏蔽超声探头，其特征在于，所述含有金属镀层的塑料薄膜采用镀金聚酰亚胺膜或镀银聚酯薄膜。