超声背衬构件及其制造方法以及超声探头的制作方法_2

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息。例如,存储器150可存储与对象的诊断相关的诸如图像的医学数据,并还可存储将在超声诊断设备100中执行的算法或程序。
[0050]存储器150可包括从闪存式存储器、硬盘式存储器、多媒体卡片微型存储器、卡片式存储器(例如,安全数字(SD)存储器或极限数字(XD)存储器)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(R0M)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可编程ROM(PR0M)、磁存储器、磁盘和光盘中选择的至少一种类型的存储介质。超声诊断设备100可使用网页存储器或执行存储器150的存储功能但却是在线的云服务器。
[0051]控制器160控制超声诊断设备100的全部操作。也就是,控制器160可控制由图1中示出的超声模块110、处理器120、显示模块130等执行的操作。例如,控制器160可通过使用经由用户接口 140输入的用户命令或通过使用存储在存储器150中的程序来控制处理器120产生图像。控制器160还可控制显示模块130显示由处理器120产生的图像。
[0052]图2是在图1中示出的超声模块110的框图。参照图2,超声模块110可将超声波发送到对象10并接收从对象10反射的回波信号以产生超声数据。超声模块110可包括发送模块210、换能器220和接收模块230。
[0053]发送模块210将驱动信号提供给换能器220。发送模块210可包括脉冲产生模块212、发送延迟单元214和脉冲发生器216。
[0054]脉冲产生模块212基于预定脉冲重复频率(PRF)来产生用于产生发送超声波的率脉冲。发送延迟模块214将由脉冲产生模块212产生的率脉冲延迟用于确定发送方向的延迟时间。已被延迟的率脉冲中的每个率脉冲分别与包括在换能器220中的多个单元元件对应。脉冲发生器216基于与已被延迟的率脉冲中的每个率脉冲对应的时序来将驱动信号或驱动脉冲施加到换能器220。多个单元元件可以以1D阵列或2D阵列来布置。
[0055]换能器220响应于由发送模块210施加的驱动信号而将超声波发送到对象10,并接收与由对象10反射的超声波对应的回波信号。换能器220可包括将电信号转换成声能或将声能转换成电信号的多个单元元件。多个单元元件可以以1D阵列或2D阵列来布置。
[0056]换能器220可以是压电微机械加工超声换能器(pMUT)、电容式微机械加工超声换能器(cMUT)、磁微机械加工超声换能器(mMUT)或光学超声探测器,其中,压电微机械加工超声换能器通过振动根据压力的改变将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波,电容式微机械加工超声换能器因静电容量的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波,磁微机械加工超声换能器基于磁场的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波,光学超声检测器根据光学特性的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波。
[0057]接收模块230可通过对从换能器220接收到的信号进行处理来产生超声数据。接收模块230可包括放大器232、模数转换器(ADC) 234、接收延迟模块236和求和模块238。
[0058]放大器232可对从换能器220接收到的信号进行放大,ADC 234可对放大后的信号执行模数转换。接收延迟单元236将由ADC 234输出的数字信号延迟用于确定接收方向所必需的延迟时间。求和模块238通过对由接收延迟模块236处理的信号求和来产生超声数据。可通过求和模块238的求和操作来强调通过接收方向确定的方向上的反射分量。
[0059]超声模块110可以必要地包括换能器220,但发送模块210和接收模块230中的至少一些可被包括在其他设备中。例如,超声模块110可以不包括接收模块230的求和模块238。
[0060]超声模块110的发送模块210和接收模块230可以以至少一个芯片的形式形成在单个基底上。这里,单个基底可以由硅(Si)、陶瓷或基于聚合物的材料形成。包括在发送模块210和接收模块230中的每个块可被形成为单个芯片,至少两个块可被形成为单个芯片,或者与换能器220的单元元件对应的发送模块210和接收模块230的各个块可以与换能器220的单元元件一起形成单个芯片。因此,包括发送模块210和接收模块230中的至少一个的基底可被称为芯片模块基底。芯片模块基底可表示包含在超声模块110中包括的全部芯片的基底,或者还可表示包含在超声模块110中包括的部分芯片的基底。
[0061]包括超声模块110的物理结构被称为超声探头300。图3是根据实施例的超声探头300的示意图。如在图3中示出的,超声探头300包括:超声模块110,将电信号转换成超声波或将超声波转换成电信号;背衬构件330,吸收沿远离对象的方向发送的超声波;匹配构件340,将由超声模块110产生的超声波的声阻抗与对象的声阻抗进行匹配。
[0062]超声模块110可包括换能器220和芯片模块基底320。图3示出作为换能器220的单位元件的压电元件312。压电元件312在振动时可将电信号转换成声信号或将声信号转换成电信号。可通过拆分压电材料来形成压电元件312。例如,可通过切割沿长度方向延伸的压电材料来制造压电元件312。然而,制造压电元件312的方法不限于这种切割方法,可使用各种其他方法(诸如通过使用金属模具来按压压电材料的方法)来制造压电元件312。压电材料可包括从引起压电现象的Zn0、AlN、PZT(PbZrTi03)、PLZT(PbLaZrTi03)、BT(BaTi03)、PT(PbTi03)、PMN-PT(Pb(Mgl/3Nb2/3)03-PbTi03)等中选择的至少一种。
[0063]虽然压电元件312被示出为图3的换能器220的单位元件,但这仅仅是示例。换能器220可包括:电容式元件,因静电容量的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波的电容式元件;磁元件,因磁场的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波;光学元件,根据光学特性的改变而将超声波转换成电信号或将电信号转换成超声波。
[0064]背衬构件330可吸收沿远离对象的方向发送的超声波。背衬构件330可以在芯片模块基底320的背面支撑芯片模块基底320,并吸收向换能器220的背面发送的超声波,因此该超声波不被直接用在测试或诊断中。虽然背衬构件330与芯片模块基底320分离,但这仅仅是为了解释的方便,因此本发明的实施例不限于此。芯片模块基底320可由背衬材料420 (见图5)形成。因此,芯片模块基底320可执行背衬构件330的功能。
[0065]超声探头300还可包括将由换能器220产生的超声波的声阻抗与对象的声阻抗进行匹配的匹配构件340。匹配构件340被设置在换能器220的正面,并改变由多个级中的换能器220产生的超声波的声阻抗,使得超声波的声阻抗接近于对象的声阻抗。换能器220的正面可以是在超声波被施加到对象时换能器220的多个表面中离对象最近的表面,换能器220的背面可以是与正面相反的表面。
[0066]匹配构件340可以由分别设置在压电元件312上的多个匹配元件342形成。然而,本实施例不限于此。匹配构件340可以是集合多个压电元件312的单个匹配元件。匹配构件340可具有单层结构或多层结构。
[0067]超声探头300还可包括对超声波进行聚焦的声透镜(未示出)。声透镜被设置在换能器220的正面,并对由换能器220产生的超声波进行聚焦。声透镜可由具有与对象的声阻抗近似的声阻抗的材料(诸如硅橡胶)形成。声透镜的中心部分可以是凸起的或平的。根据制造者的设计,声透镜可具有各种形状。
[0068]当超声探头300产生超声波和收集超声波时,包括在换能器110中的压电元件312必然振动,热因这种振动而产生。此外,由于为使超声探头小型化包括在超声探头中的组件被高度集成,因此与现有技术相比,本发明的实施例中产生的热增加。
[0069]如果以这种方式产生的热不能被释放至外部而是被传输到超声探头300的声透镜,则热可能会被直接传递至病人的皮肤。因此,病人被烫伤的次数可能增加。包括在超声探头300中的组件的功能可能因大量的热而劣化,从而可能对病人的安全以及诊断图像造成负面影响。因此,超声探头300需要有效地释放产生的热。
[0070]包括在根据实施例的超声探头中的背衬构件可包括多孔泡沫型主体以及填充泡沫型主体并吸收超声波的背衬材料。图4示出根据实施例的多孔泡沫型主体410。图5示出根据实施例的通过使用背衬材料420填充图4的泡沫型主体410而获得的背衬构件330。如在图4中示出的,泡沫型主体410可包括多个孔411。详细地,泡沫型主体410可包括孔411和相互连接且位于孔411之间的多个桥412。桥412可相互连接,并包括高导热性的材料。例如,桥412可包括金属。金属可
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