超聲波探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施例涉及一種超聲波探頭，該超聲波探頭通過修改背襯層（backing layer)的形狀改變聚焦區(qū)而具有提高的分辨率。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲診斷設(shè)備從對象的表面朝向?qū)ο蟮哪繕藚^(qū)域發(fā)射超聲信號并利用反射的超 聲信號（即，超聲回波信號）產(chǎn)生目標區(qū)域的圖像（諸如，軟組織斷層圖或血流圖像）。與 其他圖像診斷設(shè)備（諸如，X射線診斷設(shè)備、計算機斷層（CT)掃描儀、磁共振成像（MRI)設(shè) 備以及核醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備）相比，由于超聲診斷設(shè)備小且廉價、實時地顯示圖像并由于沒有X 射線照射而提供高安全性等，因此超聲診斷設(shè)備廣泛地用于心臟診斷、腹腔診斷、泌尿診斷 及產(chǎn)科診斷。
[0003] 超聲診斷設(shè)備包括超聲波探頭，超聲波探頭用于將超聲信號發(fā)送到對象并接收由 該對象反射的超聲回波信號，以獲取對象的超聲圖像。
[0004] 超聲波探頭包括聲學(xué)模塊。就這一點而言，換能器可包括：壓電層，用于在壓電材 料振動的同時執(zhí)行電信號和聲信號之間的相互轉(zhuǎn)換；匹配層，用于減小壓電層和對象之間 的聲阻抗的差，從而將由壓電層產(chǎn)生的超聲波有效地發(fā)送到對象；透鏡層，用于使從壓電層 向前傳播的超聲波聚焦于預(yù)定的點上；背襯層，用于阻擋從壓電層向后傳播的超聲波的傳 輸，從而防止圖像失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種超聲波探頭，該超聲波探頭具有通過根據(jù)背 襯層的改變的曲率而改變設(shè)置在背襯層上的壓電層和匹配層的曲率調(diào)節(jié)的聚焦區(qū)。
[0006] 本發(fā)明的其它方面一部分將在下面的描述中進行闡述，一部分將通過該描述而明 顯，或可通過本發(fā)明的實踐而了解。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種超聲波探頭，所述超聲波探頭包括：匹配層，具有柔性； 壓電層，設(shè)置在匹配層的底表面上并具有柔性；第一背襯層，設(shè)置在壓電層的底表面上并具 有柔性；第二背襯層，設(shè)置在第一背襯層的底表面上并包括垂直于第一背襯層堆疊的多個 背襯材料層；第二背襯層調(diào)節(jié)單元，分別設(shè)置在第二背襯層的多個堆疊的背襯材料層的每 兩個背襯材料層之間并改變背襯材料層之間的間隔。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種超聲波探頭包括：匹配層，具有柔性；壓電層，設(shè)置 在匹配層的底表面上并具有柔性；第一背襯層，設(shè)置在壓電層的底表面上，包括平行于壓電 層設(shè)置的頂壁以及垂直于壓電層設(shè)置的阻擋壁，并且具有柔性；第二背襯層，設(shè)置在第一背 襯層的底表面上并包括垂直于第一背襯層堆疊的多個背襯材料層；第一背襯層調(diào)節(jié)單元， 設(shè)置在由第二背襯層的底表面和第一背襯層的阻擋壁限定的空間中，并改變第一背襯層的 的形狀。
[0009] 在第二背襯層的多個背襯材料層之中，中間背襯材料層可固定到第一背襯層而不 水平運動或者可豎直運動，以調(diào)節(jié)背襯層的寬度。
[0010] 所述壓電層可由陶瓷復(fù)合物形成，并且所述壓電層包括按照矩陣陣列、線性陣列、 凸陣列、相位陣列或凹陣列布置的多層壓電層。
[0011] 所述超聲波探頭可包括控制器，用于控制背襯層調(diào)節(jié)單元和壓電層的操作，并且 所述控制器可調(diào)節(jié)超聲波的聚焦區(qū)。
【附圖說明】
[0012] 通過下面結(jié)合附圖對實施例進行的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面將變得清 楚并更易于理解，其中：
[0013] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括超聲波探頭的超聲診斷設(shè)備的透視圖；
[0014]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的安裝在超聲波探頭中的聲學(xué)模塊的截面圖；
[0015] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的換能器模塊的二維矩陣陣列的透視圖；
[0016] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的超聲波探頭的截面圖，其中，第二背襯層的多 個背襯材料層中的中間背襯材料層固定到第一背襯層以防止中間背襯材料層水平運動；
[0017] 圖5A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第二背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動的情況下減 小超聲波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，第二背襯層的中間背襯材料層 固定到第一背襯層；
[0018] 圖5B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第二背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動的情況下增 大超聲波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，第二背襯層的中間背襯材料層 固定到第一背襯層；
[0019] 圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例通過第二背襯層調(diào)節(jié)單元的豎直運動減小超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，第二背襯層的中間背襯材料層固定到 第一背襯層；
[0020] 圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例通過第二背襯層調(diào)節(jié)單元的豎直運動增大超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，第二背襯層的中間背襯材料層固定到 第一背襯層；
[0021] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的超聲波探頭的截面圖，其中，第二背襯層的多 個背襯材料層利用設(shè)置在背襯材料層的兩側(cè)處的固定單元而固定；
[0022] 圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第二背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動的情況下減 小超聲波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，固定單元固定第二背襯層的多 個背襯材料層；
[0023] 圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第二背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動的情況下增 大超聲波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，固定單元固定第二背襯層的多 個背襯材料層；
[0024] 圖9A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例通過第二背襯層調(diào)節(jié)單元的豎直運動減小超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，固定單元固定第二背襯層的多個背襯 材料層；
[0025] 圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例通過第二背襯層調(diào)節(jié)單元的豎直運動增大超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法的概念圖，其中，固定單元固定第二背襯層的多個背襯 材料層；
[0026] 圖IOA是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第一背襯層不豎直運動的情況下減小超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法，其中，第一背襯層包括阻擋壁（barrierwall);
[0027] 圖IOB是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在第一背襯層不豎直運動的情況下增大超聲 波探頭的第一背襯層的曲率的方法，其中，第一背襯層包括阻擋壁（barrierwall);
[0028] 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括阻擋壁的第一背襯層的曲率、高度、水平 位移和豎直位移的概念圖；
[0029] 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的曲率的概念圖；
[0030] 圖13A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括致動器的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動 的情況下減小背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0031] 圖13B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括致動器的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直運動 的情況下增大背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0032] 圖14A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括電機和絲桿的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直 運動的情況下減小背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0033] 圖14B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括電機和絲桿的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直 運動的情況下增大背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0034] 圖15A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括電機和凸輪的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直 運動的情況下減小背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0035] 圖15B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在包括電機和凸輪的背襯層調(diào)節(jié)單元不豎直 運動的情況下增大背襯層的曲率的方法的概念圖；
[0036] 圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例融合（merging)利用不同的聚焦區(qū)而獲得的三 個超聲圖像的方法的概念圖，所述不同的聚焦區(qū)是通過改變與三個分段區(qū)域相對應(yīng)的背襯 層的曲率而調(diào)節(jié)的；
[0037] 圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例融合超聲波分別聚焦在不同區(qū)域上的三個超聲 圖像的方法的概念圖；
[0038] 圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例通過設(shè)置興趣區(qū)域（ROI)和分段數(shù)（N_I)而融 合超聲圖像的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 現(xiàn)在將詳細介紹本發(fā)明的實施例，其示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終指 示相同的元件。
[0040] 此外，鑒于本發(fā)明的功能而限定的下面的術(shù)語可根據(jù)用戶的意圖或司法判例 (judicialprecedents)而改變。因此，每個術(shù)語的意思應(yīng)根據(jù)說明書的全部公開內(nèi)容來解 釋。如果沒有具體限定，那么該術(shù)語應(yīng)如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所解釋的那樣解釋。 [0041] 除非另外限定，否則雖然在附圖中示出全部構(gòu)成元件的單個整體構(gòu)造，但是如果 對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯根據(jù)本發(fā)明的實施例和方面的全部構(gòu)成元件的結(jié)合在 技術(shù)上不矛盾，則這些構(gòu)成元件可彼此結(jié)合。
[0042] 下面，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的超聲波探頭。
[0043] 參照圖1，將描述包括超聲波探頭的超聲診斷設(shè)備。
[0044] 圖1示出了包括超聲波探頭的超聲診斷設(shè)備1的外觀。
[0045] 超聲診斷設(shè)備1包括主體2、超聲波探頭10、輸入單元8、子顯示單元9b以及主顯 示單元9a〇
[0046] 主體2可容納超聲診斷設(shè)備1的發(fā)送信號發(fā)生器。當(dāng)檢查員輸入指令開始超聲診 斷時，發(fā)送信號發(fā)生器可產(chǎn)生發(fā)送信號并將產(chǎn)生的發(fā)送信號發(fā)送至超聲波探頭10。
[0047] 可在主體2的一側(cè)設(shè)置不止一個母連接器6。連接到電纜4的公連接器5可物理 連接到母連接器6。通過發(fā)送信號發(fā)生器產(chǎn)生的發(fā)送信號可通過結(jié)合到主體2的母連接器 6的公連接器5及電纜4而被發(fā)送到超聲波探頭10。
[0048] 同時，可在主體2的底部設(shè)置多個腳輪7,以提供超聲診斷設(shè)備1的機動性。多個 腳輪7可將超聲診斷設(shè)備1固定在特定位置，或者可允許超聲診斷設(shè)備1沿著特定方向運 動。
[0049] 接觸對象的身體的表面的超聲波探頭10可發(fā)送和接收超聲波。具