，在開口處鍵合薄膜形成一個密封的腔體。超聲探頭2的前端端部則與液體透鏡I的底層外部連接，相應地，支架包含一個凹槽和與凹槽底部連通的圓形孔槽10，凹槽用于放置液體透鏡I，圓形孔槽用于通過超聲探頭2，每個支架的端部與另一支架的端部連接組成線型的陣列支架5，在液體透鏡側(cè)面的對稱位置上分別設置一根針管6，該針管連通腔體的內(nèi)部和外部，一根針管通過軟管7連接注射栗4，另一根針管通過軟管7連接液體回收容器3，支架上則設有穿過針管6的孔，在液體回收容器3的出口處設置閥門8。
[0028]本實施例各部件的具體制作過程如下:
液體透鏡I采用聚合物材料聚二甲基硅氧烷來制作，具體制作方法如下:
基于3D打印技術制作液體透鏡I的磨具9，磨具9所使用的材料為樹脂，制作完成的磨具結構如圖2所示;本實施例磨具的槽體結構尺寸為20mm(長)X 15mm(寬)X 6mm(深)，中心凸起的部分高度為5mm用于形成液體透鏡的腔體，Imm的高度差用于形成液體透鏡的底層厚度。
[0029]將有機硅彈性體基及固化劑按照10:1的比例混合制作聚二甲基硅氧烷;靜置一段時間待其脫氣后，將其注入圖2中的槽中，并加熱到80°C持續(xù)40分鐘;等到聚二甲基硅氧烷在磨具中固化后，如圖3所示。
[0030]將其從磨具中剝落出來，并將一層厚度為ΙΟΟμπι的聚二甲基硅氧烷薄膜鍵合到其開口位置，這樣就形成了液體透鏡的腔體結構;最后在液體透鏡側(cè)面的對稱位置上固定有直徑為0.5_的針管，用于向液體透鏡腔體中注射和排放液體，如圖4所示。[0031 ]本實施例中液體透鏡腔體中的液體為甘油(75%)和水(25%)的混合物，該混合物的密度為I.19g/cm3，超聲在其中的傳播速度為1.78mm/ys，聲阻抗為2.1 IMRay，總之，液體透鏡所使用液體的超聲傳播速度比外界液體環(huán)境超聲傳播速度要大；系統(tǒng)中使用注射栗(KDS210，KD Scientific)將液體經(jīng)軟管和針管注入到液體透鏡腔體中；在液體注射的過程中，將液體回收容器閥門打開，以利于在輸入端注入液體的時候?qū)⑶惑w內(nèi)的空氣排出；待腔體、針管和軟管內(nèi)空氣排放完畢后，把閥門關閉，輸入端口繼續(xù)注入液體，這時液體透鏡的聚二甲基硅氧烷薄膜會因液體的體積的增加而開始膨脹，形成液體透鏡的弧面，如圖5所不O
[0032]將制作完成的每個液體透鏡置于超聲傳感單元的超聲探頭的前端形成液體透鏡超聲傳感單元，如圖6所示，液體透鏡的腔體和超聲探頭的斷面直徑均為9mm，液體透鏡和超聲探頭之間加有超聲耦合劑，保證兩者之間的密封接觸以及超聲波信號的有效傳輸。
[0033]實施例2
一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，與實施例1不同的是，本實施例是環(huán)形超聲傳感器陣列，具體為四陣列液體透鏡的超聲傳感器，基于3D打印技術制作環(huán)形超聲傳感器陣列的陣列支架，如圖7、8所示，分別為俯視圖和側(cè)視圖，該陣列支架包括4個支架，每個陣列支架的兩端部順次連接在一起形成一個方形的陣列支架，每個支架均包含一個凹槽和與凹槽底部連通的圓形孔槽1，凹槽的開口指向陣列支架的中心，圓形孔槽1橫向均勾分布在陣列支架的四邊上，圓形孔槽10用于固定超聲探頭。
[0034]本實施例可固定4個圖6中的液體透鏡超聲傳感單元，且每個液體透鏡在對稱位置上都設有同樣的針管，如圖9所示，四個液體透鏡的針管輸入端分別采用A、B、C、D來表示，相應地，本實施例的注射栗和液體回收容器分別包括4個輸入/輸出端口，四個針管輸入端連接同等長度的軟管(為簡潔起見，圖中省略部分軟管的圖形)并分別連接到注射栗對應的a、b、c、d四個輸入/輸出端口用于注射液體；四個針管輸出端E、F、G、H通過同等長度的軟管(為簡潔起見，圖中省略部分軟管的圖形)分別連接到液體回收容器對應的e、f、g、h四個輸入/輸出端口，閥門設在液體回收容器端口附近，用于對液體回收進行控制。
[0035]液體透鏡大小相等;輸入端液體在軟管中行走的距離分別相等;輸出端液體在軟管中行走的距離分別相等。基于上述3點，每個液體透鏡從輸入端到輸出端總的距離也相等，是為了確保每個液體透鏡內(nèi)部有同等的壓強和一致的弧面結構。
[0036]按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述設計原理的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發(fā)明所公開的結構基礎上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應當在本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，包括一個以上液體透鏡超聲傳感器和固定液體透鏡超聲傳感器的陣列支架，每個所述液體透鏡超聲傳感器包括液體透鏡、超聲傳感單元，液體透鏡與超聲傳感單元的超聲探頭連接;所述液體透鏡包括由底層、側(cè)壁形成的腔體和由鍵合在側(cè)壁開口處的薄膜形成的弧面，并設有針管將腔體與外部連通后導入/導出液體。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述超聲探頭和液體透鏡的底層外部連接，且液體透鏡腔體底部的尺寸大小與超聲探頭的探測區(qū)域尺寸大小一致。3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述薄膜的厚度為 10μηι-500μηι。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述液體透鏡采用聚合物材料制作而成。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述超聲傳感單元的超聲探頭為壓電式的超聲傳感探頭，或電容式的超聲傳感探頭。6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述超聲探頭通過超聲耦合劑與液體透鏡連接。7.根據(jù)權利要求1-6任意一項所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，每個所述液體透鏡側(cè)壁上設置兩根針管，一根針管通過軟管連接有注射栗，另一根針管通過軟管連接有液體回收容器。8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述液體回收容器的出口處設置閥門。9.根據(jù)權利要求1所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述陣列支架包括一個以上的支架，每個支架包括凹槽和與凹槽底部連通的圓形孔槽，該凹槽用于固定液體透鏡，圓形孔槽用于固定超聲傳感單元。10.根據(jù)權利要求9所述的一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其特征在于，所述陣列為線型或環(huán)形或球形，當為線型時，每個支架的端部與另一支架的端部連接組成線型的陣列支架；當為環(huán)形時，所有支架的兩端部首尾順次連接組成環(huán)形的陣列支架，每個支架的凹槽的開口指向陣列支架的中心；當為球形時，所有支架連接在一起組成球形的陣列支架，且每個支架的凹槽的開口均指向球形陣列支架的中心。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于液體透鏡的超聲傳感器陣列，其可應用于光聲、微波熱聲和超聲成像等系統(tǒng)中對超聲波信號進行探測。本發(fā)明加工簡單，成本低廉，非常適合于批量生產(chǎn)。液體透鏡的超聲傳感器陣列中的單個液體透鏡的超聲傳感器是由液體透鏡和超聲傳感單元構成，通過對液體透鏡腔體中液體體積的控制來調(diào)節(jié)液體透鏡的弧面，進而達到對超聲探頭的聚焦或擴束目的。與傳統(tǒng)的超聲傳感器相比，本發(fā)明的超聲傳感器能在工作過程中對超聲探頭的聚焦和擴束性能進行實時地調(diào)節(jié)，以使系統(tǒng)達到最佳的工作效果。該超聲傳感器陣列可以根據(jù)實際的應用需求將其制作成環(huán)形，球形等陣列，同時加工成本低廉，非常適合產(chǎn)業(yè)化。
【IPC分類】G01S7/52, G01H17/00, G01S15/89
【公開號】CN105606210
【申請?zhí)枴緾N201610180083
【發(fā)明人】楊伯屏
【申請人】成都世恩醫(yī)療科技有限責任公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月24日