用于超声成像探头的相位变化插入件的制作方法

用于超声成像探头的相位变化插入件


背景技术：

1.本公开的实施方案整体涉及超声成像探头，并且更具体地，涉及超声成像探头的热耗散结构。
2.各种医学病症影响内部器官和身体结构。这些病症的高效诊断和治疗通常需要医师直接观察患者的内部器官和结构。在许多情况下，使用超声成像系统的成像用于以微创方式获得患者的内部器官和结构的图像。可以利用相对于患者来外部或内部定位的探头来获得超声图像。
3.举例来说，可以通过在操作超声成像系统时将探头抵靠患者胸部的外部放置来获得用于非介入规程的超声图像，诸如用于经胸壁超声心动图(tte)的获得的那些。另选地，通过在超声成像系统处于操作中时将探头插入患者体内，例如，将探头插入到食道中而获得用于介入规程(诸如用于经食道超声心动图(tee)和/或心内超声心动图(ice))的超声图像。
4.超声规程通常在需要对患者的内部结构进行成像的检查、介入和手术室(心脏直视手术)情况下进行。用于执行超声规程的设备通常包括探头、处理单元和监视器。探头连接到处理单元，该处理单元继而连接到监视器。在操作中，处理单元将触发信号发送到探头。然后探头经由探头内的成像元件将超声信号发射到患者体内。然后探头检测先前发射的超声信号的回波。然后，探头将检测到的信号发送到处理单元，该处理单元将信号转换为图像。然后将该图像显示在监视器上。
5.通常，在超声成像系统的操作期间，通过设置在探头的尖端处或附近的成像元件发射超声信号生成一定量的来自探头内的成像元件的热量。此外，一些先进的探头包含带有电子器件的专用集成电路(asic)，该电子器件用于发送和接收来自成像元件的信号。这些asic也耗散功率并生成热量。另外，成像元件和相关联的asic用来发射超声信号的功率越高(这增强了获得的图像的质量)，成像元件和asic生成的热量就越多。为了耗散热量并且遵守限制探头的最高温度的调节要求，现有技术的探头包括围绕探头的尖端的塑料外壳，使热量能够被动地传递通过外壳并且进入围绕探头的周围环境，例如，定位在外部的探头的空气和/或患者皮肤，或设置在内部的探头的食道组织。在操作期间，由成像设备(诸如矩阵阵列换能器以及相关联的专用集成电路(asic))生成的热量可直接传导到外壳并且通过外壳，诸如直接通过形成塑料外壳的一部分的塑料声透镜，或通过声背衬层传导到设置在探头外壳内并且例如通过也用作电磁干扰(emi)屏蔽罩的散热片热耦接在成像元件和外壳之间的散热器，以将热量引导或传导远离成像元件。
6.出于安全目的，塑料主要用于探头外壳构造体，因为它能够使探头的内部部件与患者电绝缘。然而，虽然热量可传递通过塑料外壳，但是形成外壳的塑料材料的低热导率明显限制(例如，阻碍)了由成像设备生成的可被塑料外壳分散的热量的量。此外，为了增强探头的稳健性并且为了适应出于电绝缘目的所需的爬电距离，在许多探头中，塑料外壳形成为相对较厚，从而改善了探头的耐久性，但是也因此增加了外壳的热阻并且因此抑制了热量传递离开探头。
7.另外，散热器热耦接到成像设备和散热片。必须使用粘合剂将散热片粘结到外部塑料外壳上，从而对热量通过外壳传导远离成像设备增加更多的热阻。因此，现有技术的探头的功率输出，以及对应的图像质量不可避免地被现有技术的探头结构的热阻降低。
8.此外，虽然已经开发出用于放置在探头内的各种主动冷却系统，以增加探头能够耗散的热量的量，超越通过外壳实现的被动耗散的能力，但是这些冷却系统极大地增加了探头构造体的复杂性和相关成本。此外，对于介入式探头或内部探头，插入患者的身体内(例如，进入食道中)所需的探头的尺寸不具有可用于将冷却系统定位在探头外壳内的空间。
9.因此，希望开发一种增加探头在操作期间的热容量的用于超声探头的结构。改善或提高探头结构的热容量允许由探头生成的增加的热量的量被探头吸收，而不影响探头的操作。增加探头的热容量将允许提高探头用于发射超声信号的功率，以显著改善由探头获得的所得图像的质量。改善热容量也可使探头能够操作较长时间和/或在较高的周围环境温度下操作。


技术实现要素：

10.在本公开的一个示例性实施方案中，一种超声成像探头包括成像设备，该成像设备包括至少一个发热部件，以及至少一个热能存储插入件，该至少一个热能存储插入件与成像设备间隔开并且被设置成与成像设备热接触，该至少一个热能存储插入件包含在其中的相位变化材料(pcm)。
11.根据本公开的另一个示例性实施方案，一种形成超声成像探头的方法包括以下步骤:由导热材料制造热能存储插入件，使用相位变化材料(pcm)填充热能存储插入件并且将热能存储插入件定位在探头的内部内。
12.根据本公开的另一示例性实施方案，一种超声成像系统包括处理单元、显示器和超声成像探头，该处理单元被配置为接收和处理所采集的超声图像数据以创建根据超声图像数据导出的超声图像，该显示器能够操作地连接到处理单元以将所创建的超声图像呈现给用户，该超声成像探头能够操作地连接到处理单元以获得超声图像数据，超声成像探头具有成像设备和至少一个热能存储插入件，该至少一个热能存储插入件与在探头内的成像设备间隔开并且被设置成与成像设备热接触，至少一个热能存储插入件包含在其中的相位变化材料(pcm)，其中，热能存储插入件被制造成紧密适形于限定在探头的内部内的空间的形状。
13.应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
14.在附图中：
15.图1是根据本公开的实施方案的超声成像系统的示意图。
16.图2是根据本公开的示例性实施方案的超声探头的等轴视图。
17.图3是沿着图2的线3-3截取的剖视图。
18.图4是图2的探头的局部断开的等轴视图。
19.图5是根据本公开的另选的实施方案的超声探头的局部断开的视图。
20.图6是沿着图5的线6-6截取的剖视图。
21.图7是设置在图5的探头内的热能存储插入件的一个示例性实施方案的等轴视图。
22.图8是设置在图5的探头内的热量存储插入件或热能存储插入件的另一个示例性实施方案的等轴视图。
23.图9a至图9b是用于图7的热能存储插入件的替代封闭件的等轴视图。
24.图10是设置在图5的探头内的热能存储插入件的一个示例性实施方案的等轴视图。
25.图11是设置在图5的探头内的热能存储插入件的另一示例性实施方案的等轴视图。
26.图12是设置在图5的探头内的热能存储插入件的又另一示例性实施方案的等轴视图。
27.图13a至图13b是设置在图5的探头内的热能存储插入件的另一个示例性实施方案的局部断开的等轴视图。
具体实施方式
28.图1示出了用于在超声成像规程期间使用的目标结构102的最佳可视化的示例性超声成像系统100。出于讨论目的，参考与系统100结合利用的tee探头来描述系统100。然而，在某些实施方案中，其他类型的成像探头可与成像系统100结合采用，诸如tte探头或ice探头等等。
29.在一个实施方案中，超声成像系统100采用超声信号来采集对应于受试者的目标结构102的图像数据。此外，超声成像系统100可以将对应于目标结构102(例如心脏区域)的所采集的图像数据与补充图像数据组合。例如，补充图像数据可以包括先前采集的图像和/或由补充成像系统104生成的实时术中图像数据，诸如ct、mri、pet、超声、荧光透视、电生理学和/或x射线系统。具体地，所采集的图像数据和/或补充图像数据的组合可以允许生成复合图像，该复合图像提供更大量的医学信息以用于介入规程的准确指导和/或用于提供更准确的解剖测量。
30.因此，在图1中示出的一个实施方案中，超声成像系统100包括介入式设备或探头，诸如超声成像探头106、腹腔镜、支气管镜、结肠镜、针、导管和/或内窥镜。超声成像探头106适于外部使用，即，探头106放置在患者的皮肤上以对患者的内部结构进行成像，或者探头106可被配置成在受限的医疗环境或外科环境中操作，诸如对应于受试者(例如，患者)的体腔、孔口或腔室。
31.为此，在图1中示出的某些实施方案中，超声成像系统100包括发射电路110，该发射电路可以被配置成生成脉冲波形以操作或驱动包括一个或多个换能器元件136或换能器阵列138的成像设备132，如由用户经由系统100或控制设备或能够操作地连接到成像设备132作为系统100的一部分的手柄(未示出)所控制的。换能器元件136被配置成发射和/或接收超声能量，并且可包含适于将信号转换成声能和/或将声能转换成信号的任何材料。例
如，根据示例性实施方案，换能器元件136可以是压电材料，诸如锆钛酸铅(pzt)或电容性微机械加工超声换能器(cmut)。介入式设备/超声成像探头106可包括多于一个换能器元件136，诸如在介入式设备/超声成像探头106上可选地布置成矩阵换能器阵列138或彼此分离的两个或更多个换能器元件136。换能器元件136产生返回到换能器元件136/阵列138并且由接收电路114接收以进行进一步处理的回波。接收电路114可以操作地耦合到波束成形器116，该波束成形器可以被配置成处理接收到的回波并输出对应的射频(rf)信号。
32.此外，系统100包括处理单元120，其通过有线或无线通信网络118以能够通信的方式地联接到到波束成形器116、介入式设备/超声成像探头106和/或接收电路114。处理单元120可以被配置成在近实时和/或离线模式下根据多个可选超声成像模式接收和处理所采集的图像数据，例如，rf信号。
33.此外，在一个实施方案中，处理单元120可以被配置成将所采集的体积图像、成像参数和/或查看参数存储在存储器设备122中。例如，存储器设备122可以包括存储设备，诸如随机存取存储器、只读存储器、磁盘驱动器、固态存储器设备和/或闪存存储器。此外，处理单元120可以将体积图像和/或从图像导出的信息显示给用户(诸如心脏病学家)，用于在可操作地连接的显示器126上进行进一步评估，以便使用一个或多个连接的输入-输出设备124进行操纵以传递信息和/或接收来自用户的命令和输入，或者用于由视频处理器128处理，该视频处理器可以被连接并被配置成执行处理单元120的一个或多个功能。例如，视频处理器128可以被配置成将接收到的回波数字化并在显示设备126上输出所得数字视频流。
34.现在看图2至图5的示例性例示实施方案，超声成像探头106(诸如经
35.胸超声心动图(tte)探头)连接到成像系统100并且能够经由系统100或5控制手柄(未示出)操作以控制超声成像探头106的功能和/或移动。超声
36.成像探头106包括手柄/外壳131，该手柄/外壳包括第一端部130和第二端部134，第一端部包括成像设备132，第二端部连接到在系统100和超声成像探头106之间延伸以控制成像设备132的操作的信号传输和控制/电源布线135。
37.0如图2和图3的示例性实施方案中所示，成像设备132设置在与覆盖件140相邻的第一端部130处，该覆盖件140设置在形成带有声透镜142的换能器元件136/阵列138上方。透镜142使由换能器元件136/阵列138所发射和所接收的超声信号能够无阻碍地穿过外壳131。
38.成像设备132可被配置成生成目标结构102的横截面图像，用于评估一5个或多个对应特征。具体地，在一个实施方案中，成像设备132被配置成采
39.集对应于受试者的一系列三维(3d)和/或四维(4d)超声图像，尽管成像设备132还可获得一维(1d)和二维(2d)超声图像。在某些实施方案中，成像系统100可被配置成相对于时间生成3d模型，从而生成对应于目
40.标结构(诸如患者的心脏)的4d模型或图像。例如，成像系统100可使用0 3d和/或4d图像数据来可视化目标结构102的4d模型，以便为医疗从业者
41.提供用于在患者体上或在患者体内导航超声成像探头/介入式设备106的实时指导。
42.现在看图2至图3，成像设备132包括专用集成电路(asic)144，该
43.专用集成电路连接在换能器元件136/阵列138和电源/控制布线135之间，5以使用
经由布线135从成像系统100发射的电源和控制信号来控制成像设备132的操作。asic 144连接到声背衬层146/由其支撑，该声背衬层继而连接到散热器148。在操作中，由成像设备132(例如，换能器元件136/阵列138和asic 144)生成的热量通过外壳131传导远离成像设备132，例如，直接
44.通过声透镜142或通过声背衬层146到达散热器148。散热器148例如通过0由在外壳131内的彼此接合的一对相对的半部形成的散热片150热耦接在成
45.像设备132和外壳131之间，该散热片从覆盖件140延伸到第二端部134，以沿手柄131的长度耗散来自成像设备132和散热器148的热量。散热片150也可用作电磁干扰(emi)屏蔽罩。
46.为了有助于吸收、存储或收集以及耗散来自成像设备132的热量/热能，超声成像探头106还包括位于外壳131内的一个或多个热量/热能存储或收集插入件152，如图2和图4至图7中最佳所示。插入件152定位在外壳131内并且热量/热能存储材料156(图6)位于插入件152内。每个插入件152被构造成适形于限定在外壳131/散热片150和超声成像探头106的其他内部部件(例如，成像设备132和布线135)之间的内部空间158。
47.为了使插入件152能够紧密适形于空间158的形状，将插入件152制造成紧密控制插入件152的各个壁或其他部件的形状和厚度的公差。为了实现插入件152与空间158的这种紧密贴合，可采用多种合适的制造工艺中的任一种制造工艺，诸如铸造、模塑、成形、切割、接合以及它们的组合，其中，一些工艺需要多个步骤和零件以形成期望的中空插入件152。在一个特定的示例性实施方案中，插入件152在增材制造工艺中形成，包括但不限于粉末床融合方法，该方法包括电子束熔融(ebm)、直接金属激光烧结(dmls)、直接金属激光熔融(dmlm)、选择性激光烧结(sls)，以及粘结剂喷射方法。
48.如图2和图4至图7的示例性实施方案中所示，插入件152形成为限定包围体积160并且包括由侧壁166、侧壁168连接以及由顶壁170和底壁172中的每个壁连接的前壁162和后壁164。各个壁162至172的形状可包含或形成有任何形状、曲率或其他轮廓，以便适配在外壳131/散热片150的内部空间158内。由于插入件152的例示示例性实施方案中的壁162至壁172通过增材制造而成，因此在相应的壁162至壁172之间不存在接缝或间隙。另选地，使用根据另一个实施方案的不同工艺而形成的插入件152中的任何间隙或接缝可使用各种技术或材料(诸如焊接和粘合剂等等)适当地进行密封。
49.除适形于限定在外壳131/散热片150内的空间158的形状之外，插入件152可形成有在壁162至壁172中的一个或多个壁中的一个或多个对准特征部176，该一个或多个对准特征部可接合外壳131/散热片150或超声成像探头106的其他部分，以便正确地安置和/或约束插入件152在超声成像探头106内的移动。特征部176可具有任何合适的形状，并且在图2和图4的例示实施方案中，插入件152可包括孔口178。孔口178成形为容纳设置在外壳131/散热片150上的销轴或突片(未示出)，以相对于外壳131/散热片150正确地安置和对准插入件152。为了将插入件152保持在相对于外壳131/散热片150的超声成像探头106内的期望位置中，插入件152以任何合适的方式(诸如通过使用机械紧固件、粘合剂，或它们的组合)附连到外壳131/散热片150，诸如散热片150的内部表面256，以保持插入件152连接到外壳131/150和/或散热器148，以有效地将热量传递通过散热器148和/或外壳131/散热片150到达插入件152内的热量/热能收集和存储材料156。
50.为了使热量收集和存储材料156能够插入到插入件152的体积160内，在某些示例性实施方案中，壁162至壁172中的至少一个壁(诸如底壁170)形成有多个端口174，该端口延伸穿过壁170与插入件152的内部体积160连通。端口174使热量收集和存储材料156能够通过一个或多个端口174插入到体积160内，而空气同时通过另一个端口174离开/被迫排出体积160。
51.参照热量收集和存储材料156的形式或类型，材料156可选自能够插入到插入件152的体积160内并且能够吸收/收集和存储热量，以提高插入件152的期望的热容量/热保持/热管理功能的任何合适的材料。在一个示例性实施方案中，热量收集和存储材料156被选择为相位变化材料200(pcm)，该相位变化材料是在pcm的相位转变时吸收足够的能量以实现冷却的物质，其中，相位变化是在固体和液态之间。通过当与由成像设备130生成的热量热接触时，pcm 200在相位变化温度(pct)下熔融，pcm200能够吸收和存储大量的通过散热器148和/或散热片150从成像设备130传递到pcm 200的热量/热能。当pcm 200从固体变为液体时，pcm 200吸收来自散热器148和/或散热片150的热量，并且当pcm 200冷却并且从液体变为固体时(诸如当超声成像探头106不处于操作状态时)可释放热量。pcm 200可选自无机pcm、有机pcm、金属pcm、低共熔合金等，其中，有机pcm 200来源于石油，来源于植物，或者来源于动物，诸如石蜡等等。在一个示例性实施方案中，pcm 200被选择为pct约为32℃的石蜡。
52.然而，在某些示例性实施方案中，在插入件152中使用的pcm 200的选择可取决于超声成像探头106内的插入件152的位置，以降低发热部件和pcm之间的热阻。具体地，pcm 200可被选择为使得pcm 200刚好在患者接触表面/透镜142达到43℃的最高允许调节温度之前完成其熔融循环。例如，由于透镜142的最高允许温度限制超声成像探头106的操作，并且插入件152/pcm 200位于探头106的热阻是已知的相对端部处，导致从透镜142到插入件152/pcm 200发生δt已知的温度下降，因此，pcm 200应当被选择为在对应于已知的δt的温度下完成其熔融过程的材料。这样，为了尽最大程度地延长使用带有插入件152/pcm 200的超声成像探头106的操作时间，把pcm 200的热阻考虑在内。另选地，在插入件152/pcm 200被定位为更靠近透镜142的情况下，可采用透镜142之间的已知的热阻和插入件152/pcm 200的位置来确定pct/熔点使δt降低的pcm 200，从而尽最大程度地增加在透镜142超过最高允许温度之前的超声成像探头106的操作时间。
53.具体地，当看图13a至图13b的例示示例性实施方案时，超声成像探头106可包括结合在探头106中的多个位置处的插入件152，其中，设置在插入件152内的pcm 200具有不同的熔融温度，该熔融温度取决于它们距透镜142的位置。多个pcm插入件152可以是(a)物理上隔开的插入件152(图13a)，也可以是包含多个腔室153(图13b)的单个插入件152，该多个腔室用于包含熔融温度不同的不同pcm 200/复合pcm材料202(待描述)，该不同的熔融温度对应于特定体积160相对于成像设备130和/或透镜142的位置。更具体地，在单个插入件152包含图13b中的多个腔室153的情况下，腔室153可以是连续的腔室，也可以是独立的腔室。就独立的腔室153而言，每个腔室153可包含相同的pcm 200/202或熔融温度不同的不同的pcm 200/202。
54.在用于将热量收集材料156插入到插入件152内的过程的一个示例性实施方案中，尤其是当pcm 200用作热量收集材料156时，可执行以下步骤中的一个或多个步骤：
55.1.在使用热量收集材料156填充之前，对插入件152进行称重，以在完成填充之后收回热量收集材料156的质量(可选)；
56.2.将热量收集材料156熔融成液态(例如，超过pct》5℃)；
57.3.加热未填充的插入件152和填充设备，例如注射器，使得pcm 200在填充过程期间不固化(可选)；
58.4.将注射器填充到插入件152内的大致可用的体积；
59.5.将插入件152放置在已加热的板(未示出)上或将插入件152定位在已加热的环境腔室(未示出)内部(可选)；
60.6.将pcm 200注入或以其他方式引入到每个插入件152中，同时避免过度填充(过度填充可能导致在pcm熔融过程期间形成过大压力，其中，当从固相变为液相时，体积膨胀)；
61.7.密封填充物并且返回端口174；
62.8.再次对填充后的插入件152进行称重，以估计插入件152内的pcm200的质量(可选)。
63.参考图8至图9，一旦热量收集材料156被设置在体积160内，就可通过定位在端口174上方和/或内部的合适的闭合件175可剥离地或永久性地闭合或密封端口174。闭合件175可具有任何合适的形式，包括例如o型环密封螺钉177(图8)，或使用热粘合剂179a和/或环氧树脂179b永久性地密封(图9)、软焊、焊接、铆接或夹持等等。
64.作为pcm 200的替代形式，热量收集材料156可以是复合pcm材料202。复合pcm材料202由包围在另一种包封材料内的pcm材料形成。例如，以便形成支撑在基质材料或连续相内的微粒。在某些实施方案中的包封材料被选择为具有高机械强度或弹性，以便当pcm材料在熔融时膨胀并且在冷冻时收缩时，保持包封材料内的pcm材料的封装。在一个特定的示例性实施方案中，复合pcm材料202是微胶囊化pcm，在微胶囊化pcm中，微观pcm微粒被包围在作为包封材料的保护性涂层(诸如聚合物涂层)内，使pcm微粒的相位变化能够完整地保留在涂层内。
65.支撑微胶囊化pcm材料/微粒的基质材料优选地选自高热导率的材料，高热导率的材料使热量能够轻易地到达基质材料内的pcm材料/微粒。使用流体作为连续相形成浆液，可以以相似于液体形式的pcm材料200的方式将该浆液引入到插入件152中，但是因此需要以相似方式密封端口174。另选地，如果基质材料或连续相由环氧树脂、有机硅基质或其他相似材料形成，则基质材料在插入件152的体积160内形成固体，当微胶囊化pcm因从成像设备130流出的热量而经历相位变化时，该固体基质材料不会流动。当采用没有基质材料或连续相的微囊化pcm时，也可能是这种情况。因此，使用固体基质材料/连续相(因此形成复合pcm 202)不要求在放置在插入件152内之后密封插入件152。
66.用于构造插入件152的材料可根据需要进行选择，并且是实现插入件152的期望的刚度以保持在其中的热量收集材料156的材料，同时也使热量能够轻而易举地传递通过插入件152以接触热量收集材料156。在一个特定的示例性实施方案中，形成插入件152的材料选自合适的金属材料，包括但不限于铝。在另选的示例性实施方案中，尽管金属提供更高的热导率，但是插入件152也可由非金属制成，即，具有必要的热导率/热传递和结构特性的塑料，即，形成为载有高热导率的微粒或石墨等等的复合材料的较高热导率的塑料。
67.另外，插入件152可包括内部支撑结构204(图4和图6)，该内部支撑结构在插入件152的各个和/或相对的壁162至壁172之间延伸，以便不仅为插入件152实现附加的稳定性而且增强通过插入件152到达设置在插入件152的体积160内的pcm材料200或复合pcm材料202的热导率。这些结构204可采取各种形式，例如在插入件152的壁162至壁172之间延伸或从其突出的网格、柱形件、螺柱、翅片和其他相似的结构，同时允许pcm材料200或复合pcm材料202被定位成围绕该结构以填充体积160。
68.现在参考图10至图12，作为与超声成像探头106分开形成并且安装在外壳131内的单片元件的插入件152的替代形式，插入件152的另一个实施方案可与散热片150一起形成。
69.具体看图10，通过利用现有的散热片150形成pcm插入件252，以支撑直接形成在散热片150的内部表面256上的一个或多个侧壁254，与散热片150一体形成，或作为附接到内部表面150的独立部件，诸如通过将侧壁254焊接、粘附和/或粘结到表面256。另选地，为了形成插入件252，侧壁254可设置在探头外壳131内的部件(例如，散热器148)的任何其他合适的表面上，或设置在探头外壳131本身上。为了包围插入件252内的其内可放置pcm 200/202的体积258，将具有与侧壁254对准的周边262的独立的覆盖件260固定到与内部表面256相对的侧壁254以形成被包围的插入件252。可在通过形成在覆盖件260上的端口274填充液体pcm 200之前将覆盖件260密封到散热片150上的侧壁254，或可在将覆盖件260密封到散热片150上的侧壁254之前将固体pcm 202插入到侧壁254内的体积258中。覆盖件260和侧壁254可包含便于密封的特征部(未示出)，诸如舌状部和沟槽特征部，或示例。
70.现在看图11，在以与插入件252相似的方式形成的插入件352的另一个另选的实施方案中，插入件352包括覆盖件360，从覆盖件360的周边向外(例如，正交)延伸的一个或多个侧壁354固定到该覆盖件。将一个或多个侧壁354直接固定到散热片150的内部表面256以形成插入件352。相似于图10的实施方案，可以以任何合适的方式将覆盖件360密封到散热片150，例如，焊接、粘附和/或粘结，可选地连同散热片150的内部表面256上的特征部(未示出)，以有助于将侧壁354固定到散热片150。此外，可在将侧壁354固定到散热片150之后使用液体pcm 200填充插入件352，或可在将侧壁354密封到散热片150之前将固体/复合pcm 202插入到限定在侧壁354内的体积358中。在图11的本实施方案和图10的实施方案中的每个实施方案中，利用已经形成超声成像探头106的一部分的现有散热片150作为pcm插入件252、352的一部分增加了可用于保持在其中的pcm200/202的体积258、358，因为在pcm插入件252/352/散热片150界面处避免了双壁。另外，相似于图10，可将覆盖件360和侧壁354固定到探头外壳131内的部件(例如，散热器148)的任何其他合适的表面，或固定到探头外壳131本身上。
71.现在参考图12，在本公开的另一个示例性实施方案中，插入件452以与图4至图9的实施方案相似的方式形成，并且被热粘结或以其他方式直接固定到散热片150的端部470。然而，缩短散热片150，使得当粘结到散热片150时，插入件452形成散热片150的延伸部。在粘结到缩短的散热片150之前或之后，插入件452可使用液体pcm材料200/复合pcm材料202进行填充。插入件452可用在散热片150的一个或两个半部上，以吸收来自设置在插入件452内的pcm 200/202的热量。由于减少了形成散热片150的材料，因此，插入件452和散热片150的本实施方案允许增加pcm 200/202的体积并且减轻了重量。另选地，插入件452或插入件152、252、352的任何其他实施方案可形成为外壳131的一部分，或超声成像探头106的任何
其他合适的部分，诸如背衬层146或散热器148的一部分等等。此外，由于它们的构造采用增材制造工艺，插入件152、252、352、452可形成有:
72.1.固体支撑结构，该固体支撑结构与截止方向对准以防止突破薄壁，并且因此实现用于插入件152、252、352、452的薄壁构造体；
73.2.自支撑内部结构，带有或不带有内部支撑结构204；和/或
74.3.孔穴或端口174，以允许进行脱粉，使用pcm 200/202进行填充并且密封插入件152、252、352、452。
75.本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种超声成像探头，所述超声成像探头包括：-成像设备，所述成像设备包括至少一个发热部件；和-至少一个热能存储插入件，所述至少一个热能存储插入件与所述成像设备间隔开并且设置成与所述成像设备热接触，所述至少一个热能存储插入件包含在其中的相位变化材料(pcm)。2.根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件不包括在所述热能存储插入件的各种表面之间的接缝。3.根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件是由导热材料形成的。4.根据权利要求1所述的超声成像探头，所述超声成像探头还包括散热片，所述散热片被设置成与所述成像设备热接触，并且其中，所述至少一个热能存储插入件附接到所述散热片。5.根据权利要求4所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件形成为所述散热片的一部分。6.根据权利要求5所述的超声成像探头，其中，至少一个热能存储插入件包括直接附接到所述散热片的覆盖件，以限定在所述覆盖件和所述散热片之间的体积，其中，所述pcm包含在所述体积内。7.根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述pcm选自液态pcm和复合pcm。8.根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件包括在所述至少一个热能存储插入件内的多个腔室。9.根据权利要求8所述的超声成像探头，其中，所述多个腔室彼此不连接。10.根据权利要求1所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件限定紧密适形于所述探头的内部空间的外部形状。11.一种形成超声成像探头的方法，所述方法包括以下步骤：-由导热材料制造热能存储插入件；-使用pcm填充所述热量收集插入件；以及-将所述热能存储插入件定位在所述探头的内部。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述探头包括在一个端部处的成像设备以及与所述成像设备热连接的散热片，并且其中，将所述热能存储插入件定位在所述探头的所述内部的步骤包括将所述热能存储插入件附接到在与所述成像设备间隔开的位置处的所述散热片。13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述热能存储插入件附接到所述散热片的步骤包括将所述热能存储插入件的覆盖件附接到所述散热片。14.根据权利要求11所述的方法，其中，制造所述热能存储插入件的步骤包括增材制造所述热能存储插入件。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述热能存储插入件是由铝形成的。16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述热能存储插入件被制造成紧密适形于限定在所述探头的所述内部内的空间的形状。17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述pcm是液态pcm，并且所述方法还包括在使
用所述液态pcm填充所述热能存储插入件之后密封所述热能存储插入件的步骤。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述热能存储插入件包括在其上的至少一个端口，并且其中，密封所述热能存储插入件的步骤包括使用以下中的至少一者闭合所述至少一个端口：机械紧固件和密封件、粘合剂、焊接、夹具、环氧树脂，以及它们的组合。19.一种超声成像系统，所述超声成像系统包括：-处理单元，所述处理单元被配置成接收和处理所采集的超声图像数据，以创建根据所述超声图像数据导出的超声图像；-显示器，所述显示器能够操作地连接到所述处理单元以将所述所创建的超声图像呈现给用户；和-超声成像探头，所述超声成像探头能够操作地连接到所述处理单元以获得所述超声图像数据，所述超声成像探头包括：-成像设备；和-至少一个热能存储插入件，所述至少一个热能存储插入件与所述探头内的所述成像设备间隔开并且被设置成与所述探头内的所述成像设备热接触，所述至少一个热能存储插入件包含在其中的相位变化材料(pcm)，其中，所述热能存储插入件被制造成紧密适形于限定在所述探头的所述内部内的空间的形状。20.根据权利要求19所述的超声成像探头，其中，所述至少一个热能存储插入件不包括在所述热能存储插入件的各种表面之间的接缝。

技术总结
一种超声成像设备或超声成像探头包括成像设备，该成像设备包括至少一个发热部件和至少一个热能存储插入件，该至少一个热能存储插入件与成像设备间隔开并且被设置成与成像设备热接触，该至少一个热能存储插入件包含在其中的相位变化材料(PCM)。热能存储插入件被制造成紧密适形于限定在探头的内部内的空间的形状。一种形成超声成像探头的方法包括以下步骤:由导热材料制造热能存储插入件，使用相位变化材料(PCM)填充热能存储插入件并且将热能存储插入件定位在探头的内部内。存储插入件定位在探头的内部内。存储插入件定位在探头的内部内。


技术研发人员：沃伦
受保护的技术使用者：通用电气精准医疗有限责任公司
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/8/1