RU2021130018A - Ручной ультразвуковой прибор для визуализации - Google Patents

Claims (40)

1. Ультразвуковой преобразователь для ручного прибора для ультразвуковой визуализации для терапевтических и диагностических целей, причем ультразвуковой преобразователь содержит элемент преобразователя, в состав которого входит решетка пьезоэлектрических микрообработанных ультразвуковых преобразователей (pMUT), при этом элемент преобразователя интегрирован на интегральную схему специального назначения (ASIC), образуя плитку преобразователя, и при этом под элементом преобразователя образована полость для обеспечения акустической изоляции элемента преобразователя от ASIC.

2. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором решетка содержит множество пикселей преобразователя.

3. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором решетка содержит 4096 или больше пикселей преобразователя.

4. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором внутри полости находится газ, пар, жидкость или вакуум.

5. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором интегрирование элемента преобразователя и ASIC реализовано с помощью перевернутого чипа/непосредственного соединения чипа преобразователя с пластиной ASIC (C2W), чипа преобразователя с чипом ASIC (C2C) или пластины преобразователя с пластиной ASIC (W2W).

6. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором ASIC интегрирован в модуль, содержащий соединители, позволяющие выполнить подключение к внешней электронике обработки сигнала с помощью проводных подсоединений к специальным площадкам на ASIC, или с помощью сквозных отверстий в кремнии (TSV) непосредственно к печатной плате (1111) с высокой плотностью монтажа.

7. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, в котором плитка преобразователя смонтирована на подложке преобразователя.

8. Ультразвуковой преобразователь по п. 7, в котором плитка преобразователя смонтирована на подложке преобразователя через акустический поглотитель с высоким ослаблением акустического сигнала и с высокой теплопроводностью.

9. Ультразвуковой преобразователь по п. 7, в котором плитка преобразователя смонтирована на подложке преобразователя через вспененный пористый металлический материал.

10. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором вспененный пористый металлический материал заполнен твердым веществом.

11. Ультразвуковой преобразователь по п. 10, в котором твердое вещество содержит смесь порошков с высоким акустическим импедансом и низким акустическим импедансом для обеспечения акустического рассеяния.

12. Ультразвуковой преобразователь по п. 7, в котором подложка преобразователя смонтирована на радиаторе.

13. Ультразвуковой преобразователь по п. 12, в котором радиатор содержит многослойную структуру радиатора с чередующимися электрически проводящими и изолирующими слоями, которые как отводят тепло от плитки преобразователя, так и обеспечивают множество независимых подключений электрического питания.

14. Ультразвуковой преобразователь по п. 12, в котором радиатор обеспечивает упругое крепление для улучшения надежности при воздействии ударов и вибрации.

15. Ультразвуковой преобразователь по п. 7, в котором подложка преобразователя прикреплена к одной или более гибким схемам с высокой плотностью с шагом монтажа менее 50 микрон, позволяющим выполнить подключение к внешней электронике обработки сигнала.

16. Ультразвуковой преобразователь по п. 1, который дополнительно содержит сформованную сверху многослойную линзу, причем многослойная линза содержит множество слоев, содержащих по меньшей мере первый слой и второй слой, причем акустический импеданс первого слоя выше, чем у элемента преобразователя, и ниже, чем у второго слоя, а акустический импеданс второго слоя выше, чем у первого слоя, и ниже, чем у визуализируемой мишени; причем сформованная сверху многослойная линза необязательно выполнена с возможностью фокусировки визуализирующих пучков.

17. Ультразвуковой преобразователь по п. 16, в котором множество слоев имеет толщины, кратные 1/4 целевой длины волны или набора длин волн для достижения максимальной акустической передачи ультразвуковой энергии и улучшения эффективности материалов с импедансом от низкого до высокого.

18. Ультразвуковой преобразователь по п. 16, в котором первый слой содержит материал на основе силикона.

19. Ультразвуковой преобразователь по п. 18, в котором второй слой содержит материал на основе силикона и материал более высокой плотности, добавленный для повышения акустического импеданса второго слоя.

20. Ультразвуковой преобразователь по п. 19, в котором материал с более высокой плотностью содержит аморфный оксид алюминия, легированный редкоземельными элементами.

21. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации для терапевтических и диагностических целей, причем ручной ультразвуковой прибор для визуализации содержит: a) корпус; b) модуль ультразвукового преобразователя, расположенный внутри корпуса и содержащий решетку емкостных микрообработанных ультразвуковых преобразователей (cMUT) или пьезоэлектрических микрообработанных ультразвуковых преобразователей (pMUT), причем модуль ультразвукового преобразователя находится в контакте с первым радиатором и ассоциирован с первой тепловой зоной; c) множество подсистем приемника и подсистем передатчика, расположенных внутри корпуса и интегрированных в многослойную стопку, причем многослойная стопка находится в контакте со вторым радиатором и ассоциирована со второй тепловой зоной, при этом второй радиатор соединен с корпусом, многослойной стопкой и первым радиатором так, чтобы служить в качестве основной структуры, обеспечивающей внутреннюю жесткую структуру для ручного ультразвукового прибора для визуализации; d) анизотропный теплопроводящий материал, выполненный с возможностью передавать тепло из первой тепловой зоны во вторую тепловую зону, при этом анизотропный теплопроводящий материал снижает тепловую связь между первым радиатором и вторым радиатором; и e) логику для активного отслеживания ультразвуковой процедуры с целью управления нагревом модуля ультразвукового преобразователя в пределах переходного нагрева посредством регулировки доступной пользователю мощности для ограничения перегрева.

22. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором анизотропный теплопроводящий материал содержит одну или несколько тепловых труб.

23. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором анизотропный теплопроводящий материал содержит один или более пирографитовых листов (ПГЛ).

24. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, выполненный с возможностью создавать одно или более из 2D, 3D, 4D, доплеровских изображений с потреблением мощности ниже 11 Вт в пике и ниже 7 Вт в среднем.

25. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, дополнительно содержащий анизотропный теплопроводящий материал, снижающий тепловую связь между первым радиатором и вторым радиатором.

26. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором первый радиатор содержит материал с изменяемым фазовым состоянием.

27. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 26, в котором материал с изменяемым фазовым состоянием содержит парафин, металлическую матрицу или их комбинацию.

28. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором корпус является корпусом из нескольких материалов, содержащим материал с высокой теплопроводностью и материал с низкой теплопроводностью, причем корпус из нескольких материалов способствует передаче тепла из первой тепловой зоны во вторую тепловую зону.

29. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, который дополнительно содержит рамку, выполненную с возможностью закрепить расположенный внутри корпуса модуль ультразвукового преобразователя.

30. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 29, который дополнительно содержит конструкцию уплотнения рамки, содержащую пружинную конструкцию для создания равномерной силы.

31. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, который дополнительно содержит гибкую прокладку между модулем ультразвукового преобразователя и корпусом для поглощения силы и улучшения стойкости к падению.

32. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором многослойная стопка действует в качестве опорной конструкции для улучшения стойкости к падению.

33. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором корпус обеспечивает доступ для замены элемента питания через неразрушающееся прорезанное в корпусе окошко, которое можно снова герметизировать ультразвуковой сваркой после замены элемента питания.

34. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором внутренняя поверхность корпуса содержит теплоизолирующий материал, который выборочно изолирует внутренние источники тепла от внешней поверхности корпуса в местах его захвата пользователем.

35. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором внутренняя поверхность корпуса содержит экран из металлизированной тонкой пленки, обеспечивающий экранирование расположенной внутри корпуса электроники от электромагнитных помех (ЭМП).

36. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором внешняя поверхность корпуса содержит гидрофобный материал.

37. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, который дополнительно содержит съемную ручку оператора.

38. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 37, в котором ручка оператора приспособлена под руку конкретного оператора.

39. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 21, в котором второй радиатор содержит материал с изменяемым фазовым состоянием.

40. Ручной ультразвуковой прибор для визуализации по п. 39, в котором материал с изменяемым фазовым состоянием содержит парафин, металлическую матрицу или их комбинацию.