專利名稱：超聲波探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于超聲波診斷的超聲波探頭。
背景技術(shù)：
圖1是表示超聲波探頭和超聲波診斷裝置的外觀的一例的圖。如圖1 (a)所示，超 聲波探頭通過(guò)線纜與超聲波診斷裝置連接，向圖中的箭頭方向發(fā)送超聲波，并接收被生物 體反射的與箭頭相反方向的反射波。如圖1(b)所示，超聲波診斷裝置對(duì)由超聲波探頭接收 到的反射波進(jìn)行圖像解析，并將通過(guò)解析而得到的生物體內(nèi)部的圖像顯示在監(jiān)視器上。在這樣的超聲波探頭中，在從壓電振子發(fā)送超聲波時(shí)，不僅向振子的前面放射超 聲波，也向背面放射超聲波。在此，利用


以往的超聲波探頭的一例。圖2是表示以往的超聲波探頭的 結(jié)構(gòu)的縱截面圖。該超聲波探頭為從圖2的上方起依次層疊有聲透鏡3、耦合層2、壓電振 子1、背襯層4的構(gòu)造。在一般的超聲波裝置中，從壓電振子1發(fā)出的超聲波經(jīng)過(guò)耦合層2、聲透鏡3，放射 至生物體。結(jié)果，在生物體內(nèi)反射的超聲波沿著與來(lái)路相反的路徑傳播，再次被壓電振子1 接收，與其接收強(qiáng)度、響應(yīng)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的信號(hào)出現(xiàn)濃淡色而被影像化。另一方面，如開(kāi)頭所述那樣，從壓電振子1同時(shí)向背面放射相位與前面相反的超 聲波。向壓電振子1的背面放射的超聲波在背襯層4被衰減。然而，在背襯層4由不具有 足夠使向背面放射的超聲波衰減的損耗的原料構(gòu)成的情況下，有時(shí)相反相位的超聲波會(huì)在 背襯層4內(nèi)反射，并向壓電振子1側(cè)返回。在這樣的反射波的影響下，在接收到的超聲波信號(hào)中重疊有噪聲，會(huì)引起超聲波 診斷裝置的超聲波析像度劣化的現(xiàn)象。一般而言，通過(guò)在背襯層4中配置具有能使向背面輸出的超聲波得到充分衰減的 內(nèi)部損失和距離的原料，能夠確保超聲波診斷裝置的超聲波析像度。但是，在該以往的方法 中存在背襯層本身變厚的缺點(diǎn)。此外，在專利文獻(xiàn)1中，為了減小背襯層4的厚度而在背襯層4的背面配置散熱 塊，由此來(lái)使向壓電振子1的背面輸出的超聲波衰減。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開(kāi)第2006/062164號(hào)公報(bào) 發(fā)明概要發(fā)明所要解決的問(wèn)題但是，在以往的結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生了背襯層4無(wú)論如何都會(huì)變厚的問(wèn)題。此外，即使在 為了減小背襯層4的厚度而在背襯層4的背面設(shè)置散熱塊的情況下，除了背襯層4之外還 需要有散熱塊，因此要減小用于使超聲波衰減的結(jié)構(gòu)整體的厚度是非常困難的。而且，在使用散熱塊的情況下，還需要與背襯層不同的另外的構(gòu)件，因此產(chǎn)生了制造超聲波探頭時(shí)的 成本增加的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述以往的問(wèn)題，其目的在于，利用背襯層使從壓電振子向背面 放射的超聲波有效地衰減，并且減少?gòu)谋趁娣祷刂琳褡觽?cè)的反射波，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的 超聲波探頭，并且與以往相比能夠大幅度地減小背襯層的厚度。解決技術(shù)問(wèn)題的手段為了解決上述以往的問(wèn)題，本發(fā)明所涉及的超聲波探頭具備振動(dòng)元件，用于發(fā)出 超聲波；以及背襯構(gòu)件，與上述振動(dòng)元件的背面接合，用于使向上述振動(dòng)元件的背面方向放 射的超聲波衰減，其中，向上述振動(dòng)元件的背面方向放射的超聲波的相位與向上述振動(dòng)元 件的前面方向放射的超聲波的相位相反；在上述背襯構(gòu)件中，將基于聲波的疊加原理的長(zhǎng) 度不同的多個(gè)發(fā)音管配置成使各上述發(fā)音管的長(zhǎng)度方向與從上述振動(dòng)元件發(fā)出的超聲波 向前面方向和背面方向的行進(jìn)方向一致的朝向，上述發(fā)音管使從上述振動(dòng)元件向上述背襯 構(gòu)件側(cè)放射的超聲波全部或者部分衰減。根據(jù)本發(fā)明所涉及的超聲波探頭，在設(shè)置于壓電振子的背面的背襯層中，設(shè)有一 個(gè)或多個(gè)寬度相對(duì)于所放射的超聲波的波長(zhǎng)而言充分短(至少為半波長(zhǎng)以下)的發(fā)音管。 該發(fā)音管的長(zhǎng)度按照所放射的超聲波的波長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)定，使得入射波與反射波相干涉而抵 消。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，利用發(fā)音管將從壓電振子的背面輸出并被背襯層的末端反射回來(lái) 的反射波抵消，能夠有效地減少噪聲，抑制發(fā)熱，不會(huì)給接收信號(hào)帶來(lái)影響，并且能夠?qū)崿F(xiàn) 使背襯層薄型化的超聲波探頭。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明所設(shè)及的超聲波探頭，通過(guò)將被背襯層的末端反射回來(lái)的反射波抵 消，能夠有效地減少反射波，能夠得到?jīng)]有噪聲的良好的超聲波圖像。此外，在結(jié)構(gòu)方面能夠使背襯層變薄，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)原料成本的降低和設(shè)備的薄 型化。而且，由于能夠抑制發(fā)熱，所以能夠得到更強(qiáng)的輸出，伴隨與此，表觀上的靈敏度提
尚ο

圖1中(a)、(b)是表示超聲波探頭和超聲波診斷裝置的外觀的一例的圖。圖2是以往的超聲波探頭的截面圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式一中的配備具有一個(gè)發(fā)音管的背襯層的超聲波探頭的 截面圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式二中的配備具有多個(gè)發(fā)音管的背襯層的超聲波探頭的 截面圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式二中的具備基于平方剩余序列進(jìn)行排列的發(fā)音管 的背襯層的一例的圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式二中的具備基于原根序列進(jìn)行排列的發(fā)音管的背 襯層的一例的圖。
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圖7是對(duì)在背襯層中具備發(fā)音管的情況下和不具備發(fā)音管的情況下的噪聲的振 幅變化進(jìn)行比較的圖。圖8中(a) (d)是表示一維的發(fā)音管的立體構(gòu)造的立體圖和三面視圖。圖9中(a) (d)是表示二維的發(fā)音管的立體構(gòu)造的立體圖和三面視圖。圖10中(a)、(b)是表示在背襯層中形成的發(fā)音管的具有開(kāi)口部的面與其他層之 間的接合方向的截面圖。圖11是表示壓電振子的切割方向與在背襯層中形成的一維發(fā)音管的形成方向之 間的關(guān)系的圖。圖12中(a)、(b)是表示使用微囊作為發(fā)音管的情況下的背襯層的形成方法的圖。圖13是表示使用球狀的微球囊(微球)的情況下的背襯層的形成方法的圖。圖14A是表示利用了網(wǎng)版印刷的背襯層的形成順序的流程圖。圖14B是表示利用在納米刻印技術(shù)等中使用的精密模具進(jìn)行壓模而形成背襯層 的情況下的形成順序的流程圖。圖14C是表示使用圓筒形的微囊作為發(fā)音管形成背襯層的情況下的形成順序的 流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式一)圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式一中的超聲波探頭的截面圖。如圖3所示，本實(shí)施 方式一所涉及的超聲波探頭具備壓電振子1、耦合層2、聲透鏡3、以及背襯層4。如圖3所示，本實(shí)施方式所涉及的超聲波探頭在背襯層4的內(nèi)部配置有發(fā)音管5。 發(fā)音管5以與從壓電振子1放射的超聲波的波長(zhǎng)相比足夠小的寬度，成型為直接波和反射 波中超聲波產(chǎn)生抵消這樣的長(zhǎng)度。例如，在利用環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成背襯層4的情況下，如果設(shè)定從壓電振子1放射f = 5MHz的超聲波，則能夠利用式1求出背襯層4中的波長(zhǎng)λ。[數(shù)式1]
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，具備 振動(dòng)元件，發(fā)出超聲波；以及背襯構(gòu)件，與上述振動(dòng)元件的背面接合，使以與上述振動(dòng)元件的前面方向相反的相位 向上述振動(dòng)元件的背面方向放射的超聲波衰減；在上述背襯構(gòu)件中，基于聲波的疊加原理的長(zhǎng)度不同的多個(gè)發(fā)音管配置為以下方向， 即各上述發(fā)音管的長(zhǎng)度方向與從上述振動(dòng)元件發(fā)出的超聲波向前面方向和背面方向的行 進(jìn)方向一致；上述發(fā)音管使從上述振動(dòng)元件向上述背襯構(gòu)件側(cè)放射的超聲波全部或部分衰減。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，上述背襯構(gòu)件具備相當(dāng)于上述發(fā)音管的反射構(gòu)造體，來(lái)代替上述發(fā)音管。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，在上述背襯構(gòu)件與其他層之間的接合面上的直線方向上，上述發(fā)音管按照整數(shù)η的順 序排列；在設(shè)c為聲速、N為素?cái)?shù)、η為在0 (N-I)中變化的整數(shù)、ω r為任意的設(shè)計(jì)頻率時(shí)， 各發(fā)音管的長(zhǎng)度Ln配置成滿足 [數(shù)式1]
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，在上述背襯構(gòu)件與其他層之間的接合面上的直線方向上，上述發(fā)音管按照整數(shù)η的順 序排列；在設(shè)c為聲速、N為素?cái)?shù)、η為在O (N-I)中變化的整數(shù)、r為N的原根、ωΓ為任意 的設(shè)計(jì)頻率時(shí)，各發(fā)音管的長(zhǎng)度Ln配置成滿足 [數(shù)式2]
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，上述背襯構(gòu)件由多個(gè)微囊和硬化性的高分子樹(shù)脂構(gòu)成；相當(dāng)于上述發(fā)音管的反射構(gòu)造體由分布在上述高分子樹(shù)脂中的上述多個(gè)微囊構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲波探頭，其中，上述微囊是以具有規(guī)定長(zhǎng)度的單纖維的纖維為基體材料、通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng)賦予外 輪廓的球形或圓筒形的原料。
7.如權(quán)利要求5或6所述的超聲波探頭，其中， 上述微囊是圓筒形的原料；相當(dāng)于上述發(fā)音管的反射構(gòu)造體配置為上述微囊將圓筒形的長(zhǎng)度方向?qū)R一個(gè)方向。
8.一種超聲波診斷裝置，具備權(quán)利要求1所述的超聲波探頭。
9.一種生成方法，是在超聲波探頭中使用的背襯構(gòu)件的生成方法，改變微囊的添加率來(lái)生成多個(gè)混合物，該混合物是多個(gè)上述微囊與硬化性的高分子樹(shù) 脂的混合物；對(duì)由添加率不同的多個(gè)上述混合物構(gòu)成的樹(shù)脂層進(jìn)行層疊之后，硬化成型為規(guī)定的形 狀，由此生成上述背襯構(gòu)件。
10.如權(quán)利要求9所述的生成方法，其中，將上述微囊生成為以具有規(guī)定長(zhǎng)度的單纖維的纖維為基體材料、通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng) 賦予外輪廓的球形或圓筒形的原料。
11.一種生成方法，是在超聲波探頭中使用的背襯構(gòu)件的生成方法， 生成混合物，該混合物是多個(gè)微囊與硬化性的高分子樹(shù)脂的混合物；通過(guò)對(duì)上述混合物進(jìn)行擠壓成型，來(lái)使囊的長(zhǎng)度方向?qū)R一個(gè)方向而硬化，由此生成 上述背襯構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求11所述的生成方法，其中，將上述微囊生成為以具有規(guī)定長(zhǎng)度的單纖維的纖維為基體材料、通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng) 賦予外輪廓的圓筒形的原料。
13.如權(quán)利要求12所述的生成方法，其中， 上述微囊的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度有兩種以上。
全文摘要
能夠在背襯層(4)有效使從壓電振子(1)向背面放射的超聲波衰減，并且降低返回壓電振子(1)側(cè)的反射波，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的超聲波探頭，進(jìn)而與以往相比大幅度減小背襯層(4)的厚度。超聲波探頭具備壓電振子(1)，發(fā)出超聲波；以及背襯層(4)，與壓電振子(1)的背面接合，用于使向壓電振子(1)背面方向放射的超聲波衰減，其中，向壓電振子背面方向放射的超聲波的相位與向壓電振子前面方向放射的超聲波的相位相反；在背襯層(4)中，將基于聲波的疊加原理的長(zhǎng)度不同的多個(gè)發(fā)音管(5)配置成使其長(zhǎng)度方向與從壓電振子(1)發(fā)出的超聲波向前面方向和背面方向的行進(jìn)方向一致的朝向，發(fā)音管(5)使從壓電振子(1)向背襯層(4)側(cè)放射的超聲波全部或部分衰減。
文檔編號(hào)G01N29/24GK102132586SQ20108000238
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者小椋高志, 池田雅子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社