专利名称：超声波探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于超声波诊断的超声波探头。
背景技术：
图1是表示超声波探头和超声波诊断装置的外观的一例的图。如图1 (a)所示，超 声波探头通过线缆与超声波诊断装置连接，向图中的箭头方向发送超声波，并接收被生物 体反射的与箭头相反方向的反射波。如图1(b)所示，超声波诊断装置对由超声波探头接收 到的反射波进行图像解析，并将通过解析而得到的生物体内部的图像显示在监视器上。在这样的超声波探头中，在从压电振子发送超声波时，不仅向振子的前面放射超 声波，也向背面放射超声波。在此，利用
以往的超声波探头的一例。图2是表示以往的超声波探头的 结构的纵截面图。该超声波探头为从图2的上方起依次层叠有声透镜3、耦合层2、压电振 子1、背衬层4的构造。在一般的超声波装置中，从压电振子1发出的超声波经过耦合层2、声透镜3，放射 至生物体。结果，在生物体内反射的超声波沿着与来路相反的路径传播，再次被压电振子1 接收，与其接收强度、响应时间相对应的信号出现浓淡色而被影像化。另一方面，如开头所述那样，从压电振子1同时向背面放射相位与前面相反的超 声波。向压电振子1的背面放射的超声波在背衬层4被衰减。然而，在背衬层4由不具有 足够使向背面放射的超声波衰减的损耗的原料构成的情况下，有时相反相位的超声波会在 背衬层4内反射，并向压电振子1侧返回。在这样的反射波的影响下，在接收到的超声波信号中重叠有噪声，会引起超声波 诊断装置的超声波析像度劣化的现象。一般而言，通过在背衬层4中配置具有能使向背面输出的超声波得到充分衰减的 内部损失和距离的原料，能够确保超声波诊断装置的超声波析像度。但是，在该以往的方法 中存在背衬层本身变厚的缺点。此外，在专利文献1中，为了减小背衬层4的厚度而在背衬层4的背面配置散热 块，由此来使向压电振子1的背面输出的超声波衰减。先行技术文献专利文献专利文献1 国际公开第2006/062164号公报 发明概要发明所要解决的问题但是，在以往的结构中，产生了背衬层4无论如何都会变厚的问题。此外，即使在 为了减小背衬层4的厚度而在背衬层4的背面设置散热块的情况下，除了背衬层4之外还 需要有散热块，因此要减小用于使超声波衰减的结构整体的厚度是非常困难的。而且，在使用散热块的情况下，还需要与背衬层不同的另外的构件，因此产生了制造超声波探头时的 成本增加的问题。
发明内容
本发明用于解决上述以往的问题，其目的在于，利用背衬层使从压电振子向背面 放射的超声波有效地衰减，并且减少从背面返回至振子侧的反射波，能够实现高灵敏度的 超声波探头，并且与以往相比能够大幅度地减小背衬层的厚度。解决技术问题的手段为了解决上述以往的问题，本发明所涉及的超声波探头具备振动元件，用于发出 超声波；以及背衬构件，与上述振动元件的背面接合，用于使向上述振动元件的背面方向放 射的超声波衰减，其中，向上述振动元件的背面方向放射的超声波的相位与向上述振动元 件的前面方向放射的超声波的相位相反；在上述背衬构件中，将基于声波的叠加原理的长 度不同的多个发音管配置成使各上述发音管的长度方向与从上述振动元件发出的超声波 向前面方向和背面方向的行进方向一致的朝向，上述发音管使从上述振动元件向上述背衬 构件侧放射的超声波全部或者部分衰减。根据本发明所涉及的超声波探头，在设置于压电振子的背面的背衬层中，设有一 个或多个宽度相对于所放射的超声波的波长而言充分短(至少为半波长以下)的发音管。 该发音管的长度按照所放射的超声波的波长进行设定，使得入射波与反射波相干涉而抵 消。根据上述结构，利用发音管将从压电振子的背面输出并被背衬层的末端反射回来 的反射波抵消，能够有效地减少噪声，抑制发热，不会给接收信号带来影响，并且能够实现 使背衬层薄型化的超声波探头。发明效果根据本发明所设及的超声波探头，通过将被背衬层的末端反射回来的反射波抵 消，能够有效地减少反射波，能够得到没有噪声的良好的超声波图像。此外，在结构方面能够使背衬层变�。虼耍芄皇迪衷铣杀镜慕档秃蜕璞傅谋� 型化。而且，由于能够抑制发热，所以能够得到更强的输出，伴随与此，表观上的灵敏度提
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图1中(a)、(b)是表示超声波探头和超声波诊断装置的外观的一例的图。图2是以往的超声波探头的截面图。图3是本发明的实施方式一中的配备具有一个发音管的背衬层的超声波探头的 截面图。图4是本发明的实施方式二中的配备具有多个发音管的背衬层的超声波探头的 截面图。图5是表示本发明的实施方式二中的具备基于平方剩余序列进行排列的发音管 的背衬层的一例的图。图6是表示本发明的实施方式二中的具备基于原根序列进行排列的发音管的背 衬层的一例的图。
5
图7是对在背衬层中具备发音管的情况下和不具备发音管的情况下的噪声的振 幅变化进行比较的图。图8中(a) (d)是表示一维的发音管的立体构造的立体图和三面视图。图9中(a) (d)是表示二维的发音管的立体构造的立体图和三面视图。图10中(a)、(b)是表示在背衬层中形成的发音管的具有开口部的面与其他层之 间的接合方向的截面图。图11是表示压电振子的切割方向与在背衬层中形成的一维发音管的形成方向之 间的关系的图。图12中(a)、(b)是表示使用微囊作为发音管的情况下的背衬层的形成方法的图。图13是表示使用球状的微球囊(微球)的情况下的背衬层的形成方法的图。图14A是表示利用了网版印刷的背衬层的形成顺序的流程图。图14B是表示利用在纳米刻印技术等中使用的精密模具进行压模而形成背衬层 的情况下的形成顺序的流程图。图14C是表示使用圆筒形的微囊作为发音管形成背衬层的情况下的形成顺序的 流程图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。(实施方式一)图3是表示本发明的实施方式一中的超声波探头的截面图。如图3所示，本实施 方式一所涉及的超声波探头具备压电振子1、耦合层2、声透镜3、以及背衬层4。如图3所示，本实施方式所涉及的超声波探头在背衬层4的内部配置有发音管5。 发音管5以与从压电振子1放射的超声波的波长相比足够小的宽度，成型为直接波和反射 波中超声波产生抵消这样的长度。例如，在利用环氧树脂构成背衬层4的情况下，如果设定从压电振子1放射f = 5MHz的超声波，则能够利用式1求出背衬层4中的波长λ。[数式1]
权利要求
1.一种超声波探头，具备 振动元件，发出超声波；以及背衬构件，与上述振动元件的背面接合，使以与上述振动元件的前面方向相反的相位 向上述振动元件的背面方向放射的超声波衰减；在上述背衬构件中，基于声波的叠加原理的长度不同的多个发音管配置为以下方向， 即各上述发音管的长度方向与从上述振动元件发出的超声波向前面方向和背面方向的行 进方向一致；上述发音管使从上述振动元件向上述背衬构件侧放射的超声波全部或部分衰减。
2.如权利要求1所述的超声波探头，其中，上述背衬构件具备相当于上述发音管的反射构造体，来代替上述发音管。
3.如权利要求1所述的超声波探头，其中，在上述背衬构件与其他层之间的接合面上的直线方向上，上述发音管按照整数η的顺 序排列；在设c为声速、N为素数、η为在0 (N-I)中变化的整数、ω r为任意的设计频率时， 各发音管的长度Ln配置成满足 [数式1]
4.如权利要求1所述的超声波探头，其中，在上述背衬构件与其他层之间的接合面上的直线方向上，上述发音管按照整数η的顺 序排列；在设c为声速、N为素数、η为在O (N-I)中变化的整数、r为N的原根、ωΓ为任意 的设计频率时，各发音管的长度Ln配置成满足 [数式2]
5.如权利要求1所述的超声波探头，其中，上述背衬构件由多个微囊和硬化性的高分子树脂构成；相当于上述发音管的反射构造体由分布在上述高分子树脂中的上述多个微囊构成。
6.如权利要求5所述的超声波探头，其中，上述微囊是以具有规定长度的单纤维的纤维为基体材料、通过溶胶-凝胶反应赋予外 轮廓的球形或圆筒形的原料。
7.如权利要求5或6所述的超声波探头，其中， 上述微囊是圆筒形的原料；相当于上述发音管的反射构造体配置为上述微囊将圆筒形的长度方向对齐一个方向。
8.一种超声波诊断装置，具备权利要求1所述的超声波探头。
9.一种生成方法，是在超声波探头中使用的背衬构件的生成方法，改变微囊的添加率来生成多个混合物，该混合物是多个上述微囊与硬化性的高分子树 脂的混合物；对由添加率不同的多个上述混合物构成的树脂层进行层叠之后，硬化成型为规定的形 状，由此生成上述背衬构件。
10.如权利要求9所述的生成方法，其中，将上述微囊生成为以具有规定长度的单纤维的纤维为基体材料、通过溶胶-凝胶反应 赋予外轮廓的球形或圆筒形的原料。
11.一种生成方法，是在超声波探头中使用的背衬构件的生成方法， 生成混合物，该混合物是多个微囊与硬化性的高分子树脂的混合物；通过对上述混合物进行挤压成型，来使囊的长度方向对齐一个方向而硬化，由此生成 上述背衬构件。
12.如权利要求11所述的生成方法，其中，将上述微囊生成为以具有规定长度的单纤维的纤维为基体材料、通过溶胶-凝胶反应 赋予外轮廓的圆筒形的原料。
13.如权利要求12所述的生成方法，其中， 上述微囊的长度方向的长度有两种以上。
全文摘要
能够在背衬层(4)有效使从压电振子(1)向背面放射的超声波衰减，并且降低返回压电振子(1)侧的反射波，实现高灵敏度的超声波探头，进而与以往相比大幅度减小背衬层(4)的厚度。超声波探头具备压电振子(1)，发出超声波；以及背衬层(4)，与压电振子(1)的背面接合，用于使向压电振子(1)背面方向放射的超声波衰减，其中，向压电振子背面方向放射的超声波的相位与向压电振子前面方向放射的超声波的相位相反；在背衬层(4)中，将基于声波的叠加原理的长度不同的多个发音管(5)配置成使其长度方向与从压电振子(1)发出的超声波向前面方向和背面方向的行进方向一致的朝向，发音管(5)使从压电振子(1)向背衬层(4)侧放射的超声波全部或部分衰减。
文档编号G01N29/24GK102132586SQ20108000238
公开日2011年7月20日 申请日期2010年6月4日 优先权日2009年6月8日
发明者小椋高志, 池田雅子 申请人:松下电器产业株式会社
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