二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及超聲波領(lǐng)域，尤其設(shè)及的是二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波(ultrasonic wave)是一種人耳聽不見的聲波。正常人的聽覺可W聽到20 ~20000Hz的聲波，低于20化的聲波稱為次聲波，超過(guò)20000Hz的聲波稱為超聲波。超聲針灸 是指利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲振動(dòng)，通過(guò)特制的探頭或換能器作用于人體穴位，超聲針 灸具有無(wú)痛苦、無(wú)損傷、安全可靠、療效高、易學(xué)易用的特點(diǎn)。
[0003] 超聲針灸儀的探頭是利用"逆壓電效應(yīng)"原理，將高頻電場(chǎng)作用于晶體薄片，使后 者產(chǎn)生相應(yīng)頻率振動(dòng)，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。現(xiàn)有超聲針灸儀沒有靈活的聚焦調(diào)焦技術(shù)，不能 實(shí)現(xiàn)聚焦點(diǎn)的靈活變化，并且由于生物體的穴位點(diǎn)通常來(lái)說(shuō)比較小，針灸需要較為精確的 定位，并要求可實(shí)現(xiàn)聚焦點(diǎn)位置的變化W模擬針灸的針刺運(yùn)動(dòng)變化，因而目前的超聲針灸 聚焦方式和技術(shù)還有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)，聚焦定位靈活 可變，可W在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意深度和任意傾斜度聚焦，并實(shí)現(xiàn)聚焦位置變化W模擬針 刺動(dòng)作。
[000引為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)，包括：
[0006] 相控發(fā)射模塊，接收聚焦指示信號(hào)，所述聚焦指示信號(hào)指示聚焦方向和/或聚焦深 度和/或聚焦位置變化，所述相控發(fā)射模塊根據(jù)聚焦指示信號(hào)生成聚焦法則下的不同超聲 晶片的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序；
[0007] 二維相控陣換能器，接收所述相控發(fā)射模塊的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序，所述二維相控 陣換能器的超聲晶片探頭具有多個(gè)超聲晶片，不同超聲晶片在各自超聲脈沖發(fā)射時(shí)序控制 下發(fā)射超聲脈沖串，不同超聲晶片發(fā)射超聲脈沖串之間的時(shí)延控制所述超聲脈沖串的聚焦 位置、聚焦深度和聚焦方向?？蒞利用實(shí)時(shí)聚焦的功能實(shí)現(xiàn)聚焦深度變化(模擬針的刺入或 撥出）、旋轉(zhuǎn)等。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述超聲晶片探頭的超聲晶片分布為平面圓形陣列， 所述平面圓形陣列包括多個(gè)超聲晶片環(huán)，從圓屯、開始向外的各超聲晶片環(huán)所具有的超聲晶 片的數(shù)目逐漸增多。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述平面圓形陣列包括N個(gè)超聲晶片，所述相控發(fā)射模 塊的輸出通道輸出M路信號(hào)，其中N路信號(hào)為超聲脈沖發(fā)射時(shí)序控制所述N個(gè)超聲晶片，所述 M大于N，所述M為2的n次方，n為大于2的整數(shù)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述相控發(fā)射模塊的輸出通道輸出M-N路信號(hào)作為各 超聲晶片的共用信號(hào)或空置，或作他用。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述聚焦指示信號(hào)更新，則所述相控發(fā)射模塊根據(jù)更 新的聚焦指示信號(hào)生成聚焦法則下的新的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序，從而使得超聲脈沖串聚焦深 度改變或聚焦發(fā)生旋轉(zhuǎn)、傾斜運(yùn)動(dòng)。模擬針刺行針的動(dòng)作。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述聚焦法則包括：W超聲晶片平面為Z = O的平面，建 立一S維平面，0為坐標(biāo)原點(diǎn)，P(r〇，0〇，z)為預(yù)期聚焦點(diǎn)，其在Z = O的面上的投影點(diǎn)為P'（r〇， 0〇,〇)，任一所述超聲晶片1的坐標(biāo)點(diǎn)為化^1，01，〇)，計(jì)算出預(yù)期聚焦點(diǎn)到任一所述超聲晶 片i的聲時(shí)ti，所述相控發(fā)射模塊根據(jù)各超聲晶片的聲時(shí)或聲時(shí)差確定超聲晶片的超聲脈 沖發(fā)射時(shí)序的時(shí)延，所述聲時(shí)ti或聲時(shí)差A(yù)ti的計(jì)算公式如下：
[0013] PP' =ZO; OP' =r〇； OQ = Ti;
[0016] ti = PQi/c〇
[0017] to=min(ti)
[001引 A ti = t廣to,其中，to為最小聲時(shí)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述超聲晶片探頭包括背襯，設(shè)于背襯表面之上的超 聲晶片陣列層，W及設(shè)于所述超聲晶片陣列層表面之上的匹配層;所述超聲晶片陣列層的 各超聲晶片具有信號(hào)引出線。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括顯控模塊，用W顯示、輸入或調(diào)整聚焦信息，并 根據(jù)輸入或調(diào)整的聚焦信息生成并輸出聚焦指示信號(hào)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，二維相控陣換能器的超聲晶片探頭對(duì)準(zhǔn)生物肌體穴 位，各超聲晶片發(fā)出的超聲脈沖串聚焦到生物機(jī)體內(nèi)一定深度位置。超聲脈沖串可W垂直 聚焦也可W-定傾斜角度聚焦。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述聚焦指示信號(hào)還指示超聲脈沖串的信號(hào)強(qiáng)度，W 實(shí)現(xiàn)不同的針刺強(qiáng)度。
[0023] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有W下有益效果:采用相控發(fā)射模 塊控制二維相控陣換能器發(fā)射超聲脈沖串，根據(jù)聚焦指示信號(hào)找到聚焦法則下的各超聲晶 片的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序，聚焦指示信號(hào)包含的信息可W包括所需聚焦的聚焦方向和/或聚 焦深度和/或聚焦位置或者前者的關(guān)聯(lián)信息，從而能夠根據(jù)實(shí)際所需聚焦來(lái)確定超聲脈沖 發(fā)射時(shí)序，超聲晶片通過(guò)各自的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序發(fā)射超聲脈沖串，因而當(dāng)超聲脈沖發(fā)射 時(shí)序之間存在時(shí)延時(shí)，各超聲晶片發(fā)射的超聲脈沖串之間也存在時(shí)延，因而當(dāng)一部分信號(hào) 先行，一部分信號(hào)后行時(shí)，會(huì)形成一脈沖包絡(luò)，調(diào)整時(shí)序的時(shí)延使得包絡(luò)的中屯、處于所需聚 焦位置，便可實(shí)現(xiàn)聚焦，二維相控陣可實(shí)現(xiàn)任意角度和深度的聚焦。
[0024] 二維超聲相控陣模擬針灸，二維可W實(shí)現(xiàn)任意方向聚焦，借W實(shí)現(xiàn)針灸中的不同 手法，另外二維相控陣可W實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，借W實(shí)現(xiàn)針在人體組織中的旋針。另外，從控制超聲 信號(hào)的幅度(超聲劑量)上可W實(shí)現(xiàn)不同的針刺強(qiáng)度。從而利用二維超聲相控陣模擬甚至代 替?zhèn)鹘y(tǒng)針灸。
[0025] 但超聲針灸更加有安全性，因?yàn)獒樉男枰獙⑨槻迦肫つw(非專業(yè)人±不能任意操 作），但超聲卻無(wú)需刺入，從而保證了非專業(yè)人±的可操作針灸的可能性。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的二維相控陣換能器的工作原理示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的聚焦法則的坐標(biāo)系示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的超聲晶片探頭的陣列分布示意圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的超聲晶片探頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖6a~6d為本發(fā)明一實(shí)施例的二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)的聚焦仿真示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠W 很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0034] 圖1示出本發(fā)明實(shí)施例的二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)，包括相控發(fā)射模塊1和二維相 控陣換能器2。本發(fā)明的二維超聲相控陣針灸系統(tǒng)可W用于超聲針灸，在一個(gè)實(shí)施例中，二 維相控陣換能器2發(fā)射超聲脈沖串至生物肌體穴位4中，通過(guò)調(diào)整聚焦深度由淺至深進(jìn)入肌 體，實(shí)現(xiàn)針灸理療。
[0035] 其中，相控發(fā)射模塊1接收聚焦指示信號(hào)，聚焦指示信號(hào)可W通過(guò)外部輸入，輸入 部分可W是外接形式，也可W集成于本系統(tǒng)中，聚焦指示信號(hào)可W指示聚焦方向和/或聚焦 深度和/或聚焦位置變化，也就是說(shuō)聚焦指示信號(hào)是根據(jù)聚焦方向和/或聚焦深度和/或聚 焦位置變化而確定的，聚焦指示信號(hào)中可W包含聚焦方向和/或聚焦深度和/或聚焦位置變 化，也可W是關(guān)聯(lián)的關(guān)系，相控發(fā)射模塊1根據(jù)聚焦指示信號(hào)生成聚焦法則下的不同超聲晶 片的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序，從而控制超聲脈沖串在相應(yīng)聚焦位置、聚焦深度和聚焦方向聚焦。 聚焦法則是將聚焦指示信號(hào)指示的聚焦方向和/或聚焦深度和/或聚焦位置變化轉(zhuǎn)換到各 超聲晶片發(fā)射超聲脈沖串的聲時(shí)的法則，由于超聲晶片的平面分布關(guān)系，不同超聲晶片的 發(fā)射點(diǎn)到聚焦點(diǎn)不同，因而不同超聲晶片的聲時(shí)會(huì)不同，根據(jù)聲時(shí)可W確定不同超聲晶片 發(fā)射的時(shí)序，例如聲時(shí)較長(zhǎng)的可W先發(fā)射，聲時(shí)較短的后發(fā)送，也就是超聲脈沖發(fā)射時(shí)序之 間是有一定的時(shí)延的。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施例中，可W對(duì)超聲脈沖聚焦點(diǎn)進(jìn)行調(diào)焦，當(dāng)聚焦指示信號(hào)更新，相控發(fā) 射模塊1根據(jù)更新的聚焦指示信號(hào)生成聚焦法則下的新的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序，從而使得超 聲脈沖串聚焦深度改變或聚焦發(fā)生旋轉(zhuǎn)、傾斜。
[0037] 聚焦指示信號(hào)還可W指示其它聚焦信息，包括旋轉(zhuǎn)角度，傾斜角度，信號(hào)強(qiáng)度等。 信號(hào)強(qiáng)度可W是定性的，并在安全的闊值內(nèi)。而深度、旋轉(zhuǎn)、角度等可W是定量的。
[0038] 參看圖3,聚焦法則可W包括：W超聲晶片平面為Z = O的平面，建立一=維平面，0 為坐標(biāo)原點(diǎn)，P(r〇，0〇，z)為預(yù)期聚焦點(diǎn)，其在Z = O的面上的投影點(diǎn)為口'（^)，目〇,0)，任一所述 超聲晶片i的坐標(biāo)點(diǎn)為化^1，01，〇)，計(jì)算出預(yù)期聚焦點(diǎn)到任一所述超聲晶片1的聲時(shí)*1，所 述相控發(fā)射模塊1根據(jù)各超聲晶片的聲時(shí)或聲時(shí)差確定超聲晶片的超聲脈沖發(fā)射時(shí)序的時(shí) 延，所述聲時(shí)ti或聲時(shí)差A(yù) ti的計(jì)算公式如下：
[0039] PP' =ZO; OP' =r〇； OQ = T