CN102210910B - 一种超声换能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声换能器，该超声换能器包括一个或多个超声发射单元，所述一个或多个超声发射单元所发射的超声波的波阵面为球面，该一个或多个超声发射单元同时具有反射超声的功能，其波阵面为半径相同的球面，所述一个或多个超声发射单元的波阵面共同构成一个球面共振腔，所述球面共振腔的形状为球形或者为一个包含球心在内的截球壳形，所述一个或多个超声发射单元的聚焦区域为所述球面共振腔的球心位置。本发明超声换能器超声不仅发射面积大，而且聚焦增益很大，极大地增强了超声波焦点处的能量，且几乎不受超声发射源工作频率影响。

Description

一种超声换能器

技术领域

本发明属于超声治疗技术领域，具体涉及一种超声换能器。

背景技术

利用超声进行疾病治疗时，由于大量超声能量在传输路径上的损失，使得在病灶处聚焦的超声强度很低，无法达到临床所需的治疗效果，因此对于超声治疗设备而言，目前需要解决的棘手技术难点就是如何尽量减少超声在传播路径上所发生的严重衰减以及如何提高治疗部位超声强度的问题。

现有技术中解决上述技术问题的方式一般是通过对超声换能器的设计来达到的。现有的超声换能器，通常超声能量聚焦区域的大小和强度与该超声换能器的发射面积和频率相关，发射面积越大，聚焦区域聚集的超声能量越大，而超声换能器的工作频率越高，发射的超声波波长就越短，进而聚焦区域就越小，从而超声强度就越高。

为了增大超声换能器的发射面积，美国专利US2006/0058678A1中揭露了一种环形超声换能器，它将超声波的发射面扩展成一个环形面。为了避免超声发射源的互相影响，设计时采用了这样的技术方案：在每个超声发射源相对的环面上放置吸声材料，相对于单个的超声发射源的换能器而言，该超声换能器提高了换能器的聚焦增益。但由于该超声换能器在超声发射源相对的环面上放置吸声材料，使环面上超声波发射源的有效发射面积减少，且由于吸声材料对超声能量的吸收，降低了这种治疗头作为一个环形整体的聚焦区域能量，对增加超声换能器聚焦能力不利。同时，该技术方案只是简单的增加了超声换能器的发射面积，在焦点处进行能量的叠加，在频率较低时，由于波长较长，从而超声波的聚焦能力就不好，聚焦区域较大，从而该聚焦区域的超声强度就较弱，在进行超声治疗时，不能快速有效的形成靶区的凝固性坏死；而如果采用较高的频率进行工作时，超声在组织内的穿透性又不好，在深部组织等超声治疗中，由于超声波需要经过人体皮肤、骨组织、含气组织、神经组织等组织后才能达到聚焦位置，而上述组织对传输的超声波具有吸收、反射等作用，这不但造成了聚焦区域能量的减少和弥散，而且组织吸收超声波后会造成这些组织温度上升，当超声换能器的发射功率很大时，这些组织的温度升高可能造成组织意外损伤。另外，由于人体组织对超声波有很大的非线性效应，高强度的超声波在人体组织中传输，将有很大一部分超声波转化为超声波的高次谐波，而被组织吸收掉，这时如果继续增大换能器的超声发射功率，将产生更大的非线性效应，使得增大的超声波能量不能有效的传输到所预期的聚焦区域，形成声饱和现象，从而影响超声波的聚焦。

可见，现有技术通过简单的增加超声换能器的发射面积和能量的叠加并不能有效的解决上述技术问题。

实际上，超声换能器发射源相对面上的发射和反射是可以用来增强聚焦增益的，如本申请人之前申请的中国专利(公开号为CN101140354A)中公开了一种谐振式超声换能器，该谐振式超声换能器采用一种相对设置的超声换能器和超声反射单元构成谐振腔，通过此谐振腔内超声波的共振，使得超声波的聚集区域在声轴线方向上的长度比仅使用单个换能器时变短，使能量更集中，聚焦增益得到极大提高。采用该谐振腔换能器的工作模式，可以在不增大超声换能器发射面积的情况下，使换能器聚焦区域的增益更大。

但采用这种方式的超声换能器也存在有很多不足：第一，换能器不是一个环形封闭的球面，不能形成声共振，仍然有一部分能量会从相对设置的两个换能器中间的开口部分逸出，无法将换能器发射的超声波能量完全利用起来；第二，需要保证在两个换能器发射的超声波路径上不能受到其他因素的干扰，否则这两个相对设置的换能器间可能会无法形成所需的共振腔，无法在聚焦区域产生足够的增益，或者导致其他聚焦区域的形成从而损害其它的正常组织；第三，其聚焦区域长度只是在共振腔的声轴线方向上得到压缩，在偏离共振腔声轴线的其它方向上的聚焦区域长度并没有得到压缩，也就是说所形成的聚焦区域只有在超声波声轴线方向上的长度得到了压缩，聚焦区域体积并没有得到足够的减小；第四，该超声换能器的聚焦区域大小仍受频率影响，无法做到在低频的工作条件下超声也有很好的组织穿透性，从而解决在传输路径上能量严重损失的技术问题；第五，超声换能器的发射面积不够大。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对现有技术所存在的上述不足，提供一种超声发射面积大，并且几乎不受超声发射源工作频率影响的超声换能器。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该超声换能器包括一个或多个超声发射单元，其中，所述一个或多个超声发射单元所发射的超声波的波阵面为球面，该一个或多个超声发射单元同时具有反射超声的功能，其波阵面为半径相同的球面，所述一个或多个超声发射单元的波阵面共同构成一个球面共振腔，所述球面共振腔的形状为球壳形或者为一个包含球心在内的截球壳形，所述一个或多个超声发射单元的聚焦区域为所述球面共振腔的球心位置。

本发明中，由于整个球面共振腔的内表面既是超声波的发射面又是超声波的反射面，从而使有效超声发射面积得到增大，并且能够增加反射的次数。同时，每个超声发射单元的波阵面上的球面超声波按原发射路径的反方向反射回来后，由于反射的超声波与发射的超声波频率相同，这两列超声波在球面共振腔内部形成共振，又由于这两列超声波到达球心处的时间相同，整个球面共振腔腔体内产生多个共振点，当共振腔内部的介质对超声波吸收很小，且超声发射单元具有良好的反射超声的性能时，则超声发射单元发出的超声波可以在共振腔内发生多次反射，从而使超声波在共振腔内多次发生共振。由于该球面共振腔的球心处也是共振点，超声发射单元所发射的超声波和其相对面上反射的超声波在球心处形成了一个共振增强的聚焦区域，因此也就提高了球心处的超声波强度，大大提高了超声波的利用率。并且，由于一个或多个超声发射单元所发射的超声波能量以及反射的超声波能量都集中于球心位置时，球心处经过多次共振加强，能量得到成倍的增长，这进一步加强了球心位置的共振，也就进一步提高了聚焦区域的能量。同时，由于位于非球心处的共振加强点，其共振加强的次数相当有限，因此，此共振腔内的非球心位置相对于球心处的能量是相当低的，这样，当治疗部位处于球心位置时，可有效避免对非期望治疗部位的损伤。

如果采用现有的常规超声换能器直接聚焦进行治疗，设其焦点处的声压为P，声强为I；而采用本发明超声换能器进行治疗时，设超声发射单元所发射超声波的频率与采用常规超声换能器进行治疗时所采用的频率相同，如果本发明超声换能器对超声的衰减为10％左右，那么经过一次反射后，其超声波衰减为原来的0.9倍左右，经过两次衰减后衰减为原来的0.81倍左右(先假设只经过两次反射，当然实际的反射次数远不止两次)，此时叠加后声压为P+0.9P+0.81P＝2.71P，由于超声波发射和反射过程各进行两次(超声发射单元同时具有超声发射和超声反射的功能)，总的声压为2×2.71P＝5.42P，而声强与声压成平方关系，因此聚焦区域处的声强变为5.42²I＝29.3764I。因此，在只计算了超声波发生两次反射的情况下，本发明超声换能器就达到了相当于常规超声换能器接近30倍的能量。而在实际应用的过程中，随着反射次数的增加，衰减量的进一步减小，其聚焦能量还会更高。从这里可看出本发明超声换能器的聚焦能量远远高于现有的超声换能器。

本发明超声换能器所形成的球面共振腔可以为球壳形或者为一个包含球心在内的截球壳形。当球面共振腔为球壳形时，它是一个声路完全闭合的共振腔，超声波只在此共振腔内进行传播，而不会发散到共振腔的腔体外部。当球面共振腔为一个包含球心在内的截球壳形时，也就是说，该球面共振腔所形成的腔体在与其中心轴线垂直的圆周方向上是闭合的，即该腔体上的曲线包括有过球心的圆，这样就保证了该球面共振腔在此圆周方向上形成声路闭合。因此，相对于以往的超声换能器(比如公开号为CN 101140354A的中国专利)而言，本发明超声换能器能够防止全部或者绝大部分的超声波能量从共振腔中逸出。

聚焦超声换能器的超声能量聚焦区域是由超声换能器发射面的边缘引起的，传统的聚焦超声换能器由于发射面的边缘效应，会引起超声能量聚焦区域分散，并且随着超声换能器工作频率的减小，边缘效应的影响会变大，从而产生超声聚焦能力减弱这种现象(即聚焦区域会增大)，所以在进行超声治疗时，要使治疗部位形成凝固性坏死，一般的超声换能器所需要的工作频率比较高，目前通常的频率范围为0.8MHZ-10MHZ。而本发明超声换能器所形成的球面共振腔在超声传播的一个或多个方向上声路是密闭的，因而不会发生在聚焦区域的圆周方向上产生衍射这种现象，也就不会有随超声频率的减小而引起超声聚焦能力减少这种现象发生，因此本发明的焦域大小几乎不受超声换能器发射频率的影响(当然，由于截球壳形的共振腔只保证了超声波聚焦区域在圆周内的压缩，即只是在声传播平面上各个方向的压缩，因此在沿其中心轴线方向还存在着一定的边缘衍射现象)，因而本发明中超声发射单元的工作频率的下限范围值相对于现有的超声换能器中的超声发射单元而言可以适当选小，其工作频率的范围为20kHz-10MHz，优选工作频率范围为0.1MHz-0.8MHz。

由于本发明超声换能器的聚焦能力要远强于现有的超声换能器，因此即使在低频的情况下，比如频率仅为20kHz的情况下，本发明超声换能器也可以有效地工作，而传统的超声换能器根本不可能在如此低的频率下产生高声场。这样，在对一些具有含气组织、骨头或有其他组织遮挡的组织器官进行治疗时，由于工作频率低，组织温升很少，所以可以进行安全、有效的治疗。此外，由于在实际治疗过程中超声反射的次数是有限的，而本发明超声换能器中的超声发射单元同时又是超声反射单元，其聚焦能力强，因而能在低频的条件下工作，通过降低超声发射单元的工作频率，还有利于增加超声反射的次数(因为频率越低，组织对超声的吸收越小，则反射的次数越多)，从而可进一步增加球心处的超声强度。

在设计本发明球面共振腔时，需要使得发射球面波的球面共振腔满足超声共振叠加原理，即球面共振腔的直径为超声波半波长的整数倍。

本发明中，所述包含球心在内的截球壳形可以为球缺截球壳形(腔体的高度大于球半径)或球台截球壳形。

当所述球面共振腔的形状为球台截球壳形时，可以采用下面几种形式：

一种是，该截球壳形的上底面S1与下底面S2平行，上底面到球心的距离与下底面到球心的距离不相等。

一种是，该截球壳形的上底面S1与下底面S2平行，且上底面到球心的距离与下底面到球心的距离相等，这种形状可以保持在球心处的聚集增益尽量大。

当然，在实际使用时，若不能采用上述两种球台截球壳形的球面共振腔进行治疗时(比如在进行子宫肌瘤等疾病治疗时)，球面共振腔也可以采用不规则形状的球台截球壳形，此时该截球壳形的上底面与下底面不平行。

当球面共振腔采用球缺截球壳形时，所述球缺截球壳形的球面共振腔可以包括一个球冠形腔和一个包含有球心在内的球台形腔，所述球冠形腔和球台形腔之间的连接为可拆卸式连接。

所述球面共振腔也可以是一个完整的球壳形。

本发明中，当制作一个完整的球壳形的球面共振腔时，该球壳形的球面共振腔可以仅采用一个超声发射单元，也可以先将此球体形的共振腔分割为多个小块，分割下来的每一小块都是半径相同的发射球面波的超声发射单元。当然超声发射单元还可以采用其他类型的压电材料制成，只要满足其波阵面发射的超声波为球面波的条件即可，比如可以采用多个发射平面超声波的压电材料与聚焦透镜的组合(透镜聚焦超声换能器单元)，各聚焦透镜到球心的距离相等，且各聚焦透镜的内表面按照球壳的形状进行拼合后所形成的球面共振腔的形状为一个球壳形或者为一个包含球心在内的截球壳形，由于这种类型的超声发射单元也可以发射球面波，那么它也符合本发明超声发射单元的条件。

在设计球面共振腔时，超声发射单元需要满足超声共振叠加原理，即共振腔的直径为超声波半波长的整数倍。

上述具有完整球壳形的球面共振腔虽然可以最大限度的使得超声能量在球心处得到增强，但是在实际治疗需要中，这种结构的超声换能器只有其体积非常大时(比如可以容纳整个人体时)，才能有效的对病灶进行治疗，因此根据治疗的需要，比如对人体头部进行治疗时，优选所述球壳形的球面共振腔包括一个球缺形共振腔(共振腔的高度大于球半径)和一个球冠形共振腔(共振腔的高度小于球半径)，所述球缺形共振腔和球冠形共振腔之间为可拆卸式连接。这样在对人体头部进行治疗时，可以只使用球缺形共振腔，超声发射单元所发射的超声波和反射的超声波在球心处形成共振增强的聚焦区域。

在使用上述球缺形球面共振腔的超声换能器时，由于超声换能器在沿共振腔中心轴线方向上只是进行了一个方向的聚焦区域压缩，还有偏离共振腔中心轴线方向上的聚焦区域没有压缩，所以相对于采用球壳形球面共振腔的超声换能器而言，该超声换能器在球心处的聚焦增益要弱一些。

所述球壳形的球面共振腔也可以由一个包含有球心在内的球台形共振腔和两个球冠形共振腔构成，所述两个球冠形共振腔分别连接在所述球台形共振腔的上、下两端，球台形共振腔与两个球冠形共振腔之间的连接为可拆卸式连接。这样在对人体“躯干、四肢”进行治疗时，可以只使用上述球台形共振腔，超声发射单元所发射的超声波和反射的超声波在球心处形成共振增强的聚焦区域。

优选上述球台形共振腔的两底面平行，且到球心的距离可以相等或不相等，具体的距离可以根据使用的需要进行设计。为了保持在球心处的聚集增益尽量大，优选两个底面到球心的距离相等。

在使用上述球台形球面共振腔的超声换能器时，由于超声波聚焦区域只是在圆周内的压缩，即只是在声传播平面的各个方向的压缩，在沿超声换能器中心轴线方向还存在着一定的边缘衍射。所以相对于球缺形球面共振腔的超声换能器而言，其在球心处的聚焦增益要更弱一些。

优选的是，上述所形成的球面共振腔上还开有可供图像监控设备通过的孔。

本发明超声换能器中，超声发射单元可为一个或多个。当采用一个超声发射单元时，该超声发射单元就构成了一个完整的球壳形球面共振腔。

本发明超声发射单元也可以采用多个，各个不同的超声发射单元可以发射不同频率的超声波。但是，为了提高聚焦处的超声能量和形成稳定的超声共振，优选各个超声发射单元所发射的球面超声波频率相差在20％的范围内，进一步优选各个超声发射单元所发射的球面超声波的频率相同。

本发明超声换能器很好地解决了人体深部组织疾病和颅内超声治疗所存在的问题，使得有足够的超声波能量能到达人体深部组织，并避免了位于超声路径上的骨组织对超声的吸收而引起的热损伤，因此本发明超声换能器特别适用于对身体深部组织及颅内病灶进行治疗。

本发明超声换能器与现有的超声换能器相比，具有如下优点：(1)本发明的聚焦区域的大小几乎不受超声发射单元频率的影响，利用低频就可以很好的在病灶内形成凝固性坏死；(2)聚焦区域沿其各个方向上的长度都可以得到有效压缩，大大地减小了聚焦区域的体积，提高了聚焦区域的超声波强度；(3)通过利用超声波的共振来加强聚焦区域处的超声波强度，而无需加大超声波发射功率，以避免非聚焦区域处的强度增大，保证了治疗部位以外其他部位的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1中球壳形球面共振腔的结构示意图

图2为本发明实施例2中球壳形球面共振腔的结构示意图

图3为本发明实施例2中的球缺形球面共振腔的结构示意图(采用一个超声发射单元)

图4为本发明实施例2中的球缺形球面共振腔的结构示意图(采用多个超声发射单元)

图5为本发明实施例3中的(规则)球台形球面共振腔的结构示意图(采用一个超声发射单元)

图6为本发明实施例3中的(规则)球台形球面共振腔(两底面平行)的结构示意图(采用多个超声发射单元)

图7为本发明实施例3中的(规则)球台形球面共振腔(两底面平行)的结构示意图(采用多层多个超声发射单元)

图8为本发明实施例4中的(非规则)球台形球面共振腔(两底面不平行)的结构示意图

图9为本发明实施例5中超声换能器的结构示意图

图10为图9中超声换能器的俯视图

图11为图9中超声换能器的半剖视图

图中：1-超声发射单元 10-球壳形腔 11-球冠形腔 12-球缺形腔 13、14-球台形腔 15-平面压电晶片 16-聚焦透镜 20-孔 h1-球冠形腔的高度 h2-球缺形腔的高度 R-球半径 S1-上底面 S2-下底面

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步作详细说明。

本发明中的超声换能器包括一个或多个超声发射单元，所述一个或多个超声发射单元所发射的超声波的波阵面为球面，该一个或多个超声发射单元同时具有反射超声的功能，其波阵面为半径相同的球面，所述一个或多个超声发射单元的波阵面共同构成一个球面共振腔，所述球面共振腔的形状为球壳形或者为一个包含球心在内的截球壳形，所述一个或多个超声发射单元的聚焦区域为所述球面共振腔的球心位置。

以下的实施例为本发明的非限定性实施例。

实施例1：

本实施例中，超声换能器包括一个超声发射单元，该超声发射单元具有发射超声波的功能。所述超声发射单元的波阵面为一个完整的球壳形球面共振腔，其所发射的超声波为球面波，从而构成一个声路完全闭合的球壳形球面共振腔。其聚焦区域为球壳的球心位置。

本发明超声换能器中，超声发射单元所发射的超声波和其相对面上发射或反射的超声波在球心处形成共振增强的聚焦区域。

超声发射单元可以由各种形状的自聚焦超声压电材料制成，为了方便制作，本发明中的超声换能器可以直接制成如图1所示的球壳形腔10，当然也可以根据需要在球面共振腔的外部增加各种形状的外壳。

本实施例中的球壳形腔10采用开合式，其开合处的具体位置可以根据实际需要放入的物品的情况来设定。

本实施例中的超声换能器主要适用于进行一些能够在密闭环境下进行的医学实验。比如先将立体器官，或者实验用的体模等放入该超声换能器的球壳形腔10内，然后密封整个球壳形腔10就可以开始进行治疗或实验。治疗或实验结束后，打开球壳形腔10，查看治疗或实验的效果，并根据治疗或实验的情况，作为临床使用的指导等等。

当该球壳形腔10的体积较大时(比如可以容纳整个人体在其内时)，可以用于对人体进行治疗。

实施例2：

如图2所示，本实施例中超声换能器的球壳形球面共振腔由一个球缺形腔12(如图3、4所示)和一个球冠形腔11组成，其中，球缺形腔12和球冠形腔11之间为可拆卸连接。

其中，球冠形腔11的高度h1小于球半径R，球缺形腔12的高度h2大于球半径R。

如图3、4所示，为了便于对靶区进行定位、对治疗过程进行监控以及进行及时的疗效评价，本实施例中球缺形腔12上还开有一个用于图像监控设备进入的孔20。

本实施例中，球缺形腔12可以由一个超声发射单元1形成(如图3所示)，为了制作时工艺上的简单，也可以由多个超声发射单元共同构成(如图4所示)。所述一个或多个超声发射单元采用具有反射超声波功能的自聚焦超声换能器单元。

上述采用多个超声发射单元的球缺形腔12中，各超声发射单元所发射的超声波频率的大小相差在20％的范围之内，最好是上述多个超声发射单元所发射的超声波频率相同。

本实施例中球缺形腔12适合于对人体头部进行治疗。当对人体头部进行治疗时，只使用球缺形腔12。首先使人体头部进入该球缺形腔12内，由于超声发射单元所发射的超声波和反射的超声波在球心处形成共振增强的聚焦区域，因此使病灶处于球心位置处，再启动超声发射单元，即可开始进行治疗。

上述球缺形腔12事实上也可以构成一个球缺形球面共振腔的超声换能器，在该超声换能器中，可以根据需要选择在其外部加设各种形状的外壳(不加设外壳也可)。

实施例3：

如图5、6、7所示，本实施例超声换能器中的球面共振腔为包含球心的截球壳形，该截球壳形球面共振腔采用一个规则的球台形腔13。

本实施例中，该球台形腔13的上底面S1和下底面S2平行，且上底面S1到球心的距离与下底面S2到球心的距离相等。

本实施例中，构成该球台形腔13的超声发射单元1的数目可以是一个(如图5所示)，也可以是单层多个(如图6所示)，也可以是多层多个(如图7所示)。所述一个或多个超声发射单元采用具有反射超声波功能的自聚焦超声换能器单元。

上述一个或多个超声发射单元所发射的超声波的频率相同。

本实施例中的超声换能器适合于对人体的躯干或四肢进行治疗。当对人体的躯干或四肢进行治疗时，首先将人体的躯干部分或四肢部分穿过该球台形腔13，并使病灶处于其球心位置处，再启动超声发射单元，即可开始进行治疗。

实施例4：

如图8所示，本实施例超声换能器中的球面共振腔为包含球心的截球壳形，该截球壳形球面共振腔采用一个不规则的球台形腔14。

本实施例中，该球台形腔14的上底面S1和下底面S2不平行。

本实施例中，构成该球台形腔14的超声发射单元1的数目可以是一个，也可以是单层多个，也可以是多层多个。所述一个或多个超声发射单元采用具有反射超声波功能的自聚焦超声换能器单元。

当采用多个超声发射单元时，各超声发射单元所发射的超声波的频率相同。

本实施例中的超声换能器适合于对子宫肌瘤等疾病进行治疗。当对子宫肌瘤等疾病进行治疗时，为了适应独特的体位治疗，可以采用本实施例中这种不规则球台形球面共振腔的超声换能器。

实施例5：

超声换能器中的超声发射单元可以由发射平面超声波的压电材料以及聚焦透镜组合形成，即构成透镜聚焦超声换能器单元。如图9、10、11所示，本实施例中，球面共振腔由四个平面压电晶片15以及四个聚焦透镜16构成，其中每个平面压电晶片上都附着有一个聚焦透镜。

上述四个聚焦透镜16的内表面都为球面形，各个聚焦透镜到球心的距离相同，其共同拼合在一起形成一个包含球心在内的球台形腔(当然也可以拼合形成球壳形腔或球缺形腔)，本实施例中这种结构的超声发射单元的波阵面发射的也是球面波。

本实施例中其他的设置以及使用都与实施例3相同，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种超声换能器，用于超声治疗，包括一个或多个超声发射单元，其特征在于所述一个或多个超声发射单元所发射的超声波的波阵面为球面，该一个或多个超声发射单元同时具有反射超声的功能，形成聚焦区域，其波阵面为半径相同的球面，所述一个或多个超声发射单元的波阵面共同构成一个球面共振腔，所述球面共振腔的形状为球壳形或者为一个包含球心在内的截球壳形，所述一个或多个超声发射单元的聚焦区域为所述球面共振腔的球心位置，其中，所述一个或多个超声发射单元的工作频率范围为20KHz—10MHz，且所述多个超声发射单元所发射的超声波的频率相同，所述球面共振腔的直径为超声波半波长的整数倍。

2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于所述包含球心在内的截球壳形为球缺截球壳形或球台截球壳形。

3.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于所述球面共振腔的形状为球台截球壳形，其上底面（S1）与下底面（S2）平行，且上底面到球心的距离与下底面到球心的距离相等；或者所述球面共振腔的形状为球台截球壳形，其上底面（S1）与下底面（S2）平行，且上底面到球心的距离与下底面到球心的距离不相等。

4.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于所述球面共振腔的形状为球台截球壳形，该截球壳形的上底面与下底面不平行。

5.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于所述球缺截球壳形的球面共振腔包括一个球冠形腔和一个包含有球心在内的球台形腔，所述球冠形腔和球台形腔之间的连接为可拆卸式连接。

6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于所述球壳形的球面共振腔包括一个球缺形腔和一个球冠形腔，所述球缺形腔和球冠形腔之间为可拆卸式连接；或者所述球壳形的球面共振腔包括一个包含有球心在内的球台形腔和两个球冠形腔，所述两个球冠形腔分别连接在球台形腔的上、下两端，球台形腔与两个球冠形腔之间的连接为可拆卸式连接。

7.根据权利要求1-6之一所述的超声换能器，其特征在于所述一个或多个超声发射单元的工作频率为0.1MHz—0.8MHz。

8.根据权利要求1－6之一所述的超声换能器，其特征在于所述球面共振腔上开有可供图像监控设备通过的孔（20）。

9.根据权利要求1－6之一所述的超声换能器，其特征在于所述超声发射单元采用自聚焦超声换能器单元或透镜聚焦超声换能器单元。

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