CN101360459B - 超声波探头 - Google Patents

Abstract

提供一种超声波特性良好的超声波探头，其结构为在密闭容器(3)内收容有压电元件群(2)，在相对于将上述压电元件群(2)的板面二等分的中心线左右旋转/摇动的同时，在上述密闭容器(3)中填充有作为声音介质的液体(L)的超声波探头中(U)，在上述密闭容器(3)设置上述液体的注入孔(10)的同时，还设有排气孔(13)，在上述注入孔(10)连接具有膜片功能的柔性管(15)，在上述柔性管(15)和上述排气孔(13)分别设置有密封盖(11a，11b)。这样，就能够防止在超声波介质液体中产生气泡。

Description

超声波探头

技术领域

本发明涉及在密闭容器内填充作为超声波介质的液体，并进行机械扫描(mechanical scan)的超声波探头，特别涉及压电元件群沿短轴方向旋转/摇动来得到被检测物体立体影像的短轴摇动型的超声波探头(下面称为“短轴摇动探头”)。

背景技术

(发明的背景)

已知的短轴摇动探头是，将压电元件群沿其长轴方向进行电子扫描，而且沿其短轴方向进行机械扫描(摇动)，从而得到被检测物体的立体影像的探头。(参照日本国特公平7-38851号公报、特开2003-175033号公报、特愿2005-175700、特开2005-334107(图3、图5))。这样，与例如将压电元件纵横排列的二维方向进行电子扫描的矩阵型等探头相比较，由于例如配线(布线)和扫描电路简单而实用化。

(现有技术)图3是说明短轴摇动探头一个现有例子的图，图3A是压电元件群长轴方向的剖面图，图3B是压电元件群短轴方向的剖面图。短轴摇动探头，在旋转保持台101上设置的压电元件群102收容在密闭容器103内。旋转保持台101在其水平部分的两端具有的支脚101a、101b的剖面呈コ字状，在旋转保持台101的水平部分上配设有压电元件群102，而且，在一个支脚101b的内侧面固定有第一伞形齿轮104a。

压电元件群102是沿长轴方向排列多个压电元件102a，这里，设置在旋转保持台101的水平部分上，且被固定在被制成曲面状的基台105上的填充材料105a上。这样，将超声波探头制成所谓凸面型。在压电元件群102的表面，通常设有声抗接近于生物体(人体)，传播效率较高的声音整合层106c，再在声音整合层106c的上面设置声音透镜106。

密闭容器103是由剖面都呈凹状剖面的容器本体103a和盖子103b嵌合接合而成。在容器本体103a的一组相对向的侧壁设有一对旋转中心轴107，使旋转保持台101(压电元件群102)沿短轴方向旋转/摇动，与在旋转保持台101两端的支脚101a、101b的轴承107a滑动配合。在容器本体103a的底壁以密封状态贯通有与电机等旋转机构116连接的旋转轴108，在旋转轴108前端设有第二伞形齿轮104b，与第一伞形齿轮104a相啮合。

在密闭容器103内填充有作为超声波介质的液体，例如与生物体的声阻接近、能够减少超声波传播损失的油L。这样，能够减少超声波在盖子103b的内周面与压电元件群102(声音透镜106)之间的传播损失，提高与生物体声阻的整合。从而提高超声波的传播效率。并且，在盖子103b的内周面与压电元件群102的表面之间存在有空气的情况下，会使超声波严重衰减，使传播效率恶化，无法实现超声波的良好接受送出。

油L从例如设置在容器本体103a的底面的注入孔110中填充。在注入油L时，使容器本体103的底面朝上，将预先脱泡的油L注入。然后将例如图中未显示的密封圈(O形圈)附设在注入孔110，用带有凸状螺钉的密封盖111a将容器本体103密封。

电机等旋转机构110被里面侧的里面盖子119覆盖，从里面盖子119导出与诊断装置相连接的电缆118。这样，通过第二伞形齿轮104b的旋转使第一伞形齿轮104a沿压电元件群102的短轴方向旋转/摇动，使与其一体化的旋转保持台101(压电元件群102)相对于将短轴方向二等分的中心线左右旋转/摇动。

(现有技术的问题)

但是，在上述结构的现有短轴摇动探头中，在例如日本专利特开2005-334107中所指出的，在密闭容器103中填充的油L，由于温度变化而膨胀或收缩，使油从密闭容器103中漏出或产生气泡而出现问题，这样，会加大超声波的衰减，显著降低超声波特性。

为了避免这样的问题发生，如在特开2005-334107中所述，在例如相对于油L注入孔110以外设有与密闭容器103相连通，而且具有膨胀收缩部功能的膜片112，再在此处增加一个储存泡。在此公开文献中，在储存泡上设有开闭部分，但对此开闭部分并没有具体的记载，在本发明中基本上将设有膜片112的情况视为现有例子。

但是，在这样的现有例子中，对注入孔110没有排气孔，只设置膜片112会产生如下的问题。即，注入孔110同时作为排气孔使用，注入孔110和排气孔是同一个，而且其口径很小。因此，在填充预先脱泡的油L时，会有混入密闭容器103内的空气无法排出，进而空气形成气泡残存在油L中的问题。

例如向密闭容器103中填充油L之后，由抽成真空的脱泡装置除去气泡，再将油L注满即可，但是在此情况下同样也会产生气泡。另外，通常，由于膜片112的前端高于注入孔110的位置，所以在注入油L时很难除去在膜片112内产生的气泡。

这样，只是在注入孔110增加膜片112设置于密闭容器103，会有难以除去充填油L时产生的气泡而仅将油充满的问题。这样的问题，并不限于以压电元件群(配列型)为对象的短轴摇动探头，例如将压电元件制成圆形的单板，使其进行机械扫描的超声波探头也有同样的问题。总之，已成为在密闭容器内填充超声波介质液体情况下的问题。

(本发明的目的)

本发明的目的是提供一种防止作为超声波介质的液体产生气泡，使超声波特性良好的超声波探头。

发明内容

本发明的结构是，在将压电元件收容在密闭容器内，使上述压电元件的板面相对于其短轴方向二等分的中心线左右旋转/摇动的同时，在上述密闭容器内填充有作为声音介质的液体(油)的超声波探头中，在上述密闭容器设有上述液体注入孔的同时还设置排气孔，而且，上述注入孔与具有膜片功能的柔性管相连接，在上述柔性管和上述排气孔上分别设有密封盖。

按照这样的结构，由于在设置了注入孔的同时还设有排气孔，在注入液体时在密闭容器中的例如空气很容易从排气孔排出。从而，与现有例子相比，在注入液体时可以减少产生(混入)的气泡。再有，在填充液体之后很容易通过脱泡装置(抽真空)除去气泡。

另外，用与注入孔或排气孔连接的柔性管代替例如吸液管，能够吸引在充满的液体中的气泡并将其排出。从而，能够很容易使抑制产生气泡的液体充满在密闭容器内。

再有，由于柔性管具有膜片的功能，可根据液体的膨胀/收缩自由地变化其内部容积。这样，在填充了液体并在排气孔上装有密封盖之后，即使液体发生膨胀/收缩也能够抑制气泡的产生。从而使超声波特性更加良好。

在本发明中，在上述排气孔上连接了两个具有膜片功能的柔性管，并在其前端设有密封盖。这样，特别是在充满液体之后，由于两个柔性管都具有膜片的功能，与装有一个的情况相比，对例如油的膨胀/收缩量的适用性更加有利。

再有，在本发明中，多个上述压电元件沿长轴方向并列而形成压电元件群，上述中心线将上述压电元件群的短轴方向二等分。这样，作为短轴摇动探头，能够得到三维数据，使其超声波特性更加良好。

附图说明

图1是说明本发明短轴摇动探头一个实施方式的图，图1A是沿长轴方向的剖面图，图1B是沿短轴方向的剖面图。

图2是说明本发明短轴摇动探头另一个实施方式沿长轴方向的剖面图。

图3是说明现有例子的短轴摇动探头的图，图3A是沿长轴方向的剖面图，图3B是短轴方向的剖面图。

具体实施方式

图1A是说明本发明短轴摇动探头一个实施方式沿长轴方向的剖面图。

本发明的短轴摇动探头，在剖面呈コ字状的旋转保持台1的水平部分上设有沿长轴方向并列的压电元件群2，并且被收容在由剖面都呈凹状的容器本体3a和盖子3b组成的密闭容器3内。在旋转保持台1两端的支脚1a、1b上分别设有轴承7a，与在容器本体3a侧壁沿长轴方向设置的一对旋转中心轴7滑动配合。

在旋转保持台1的一个支脚1b设有沿短轴方向旋转/摇动的第一伞形齿轮4a，与固定在密封贯通于密闭容器3底壁的旋转轴8的第二伞形齿轮4b相啮合。这样，使旋转保持台1(压电元件群2)相对于将压电元件群2短轴方向二等分的中心线左右旋转/摇动。这里，在密闭容器3内填充作为超声波介质的液体，例如油L。

还有，在本发明的此实施方式中，在容器本体3a的底面，与注入孔10一起配设排气孔13。在注入孔10设置具有贯通孔的十字状引导螺钉14，设置此螺钉的一端(在图的上方)与在注入孔10内周形成的螺纹螺合。注入孔10与引导螺钉14之间通过例如接合剂来可靠地保证其间的密闭程度。

在引导螺钉14的另一端(在图的下方)，连接着两端开放的、由耐药性和耐油性都很强的氟橡胶构成的柔性管15。例如，通过接合剂将柔性管15的一端压入到引导螺钉14的另一端。或者在压入之后从柔性管15上通过其他的带子等来密封。

还有，柔性管15的另一端，被使用例如接合剂的凸起状密封盖11b闭塞(密封)。在排气孔13设有例如密封圈(O形圈)，由具有阳螺纹的密封盖11a密封。

再有，在将柔性管15的一端安装于引导螺钉14之后，在排气孔13的密封盖11b处于开启的状态下，首先，从柔性管15的另一端，将作为超声波介质的油L注入柔性管15内，达到例如7成左右。在此情况下，油L是预先脱泡之后被注入的。然后，在注入了油L之后，在例如成为真空气体环境的脱泡装置内除去注入时产生的气泡。

然后，从柔性管15的另一端注满被脱泡的油L，使其从排气孔13溢出。在此状态下，铺设密封圈并拧紧密封盖11a。然后，通过按压放松柔性管15，吸入残留的气泡同时排出，再次注满油L。重复此操作直至使油L充满。最后将其放置冷却之后，追加由于冷却而缩小体积的部分来使油L充满，用密封盖11b密封柔性管15的另一端。

按照这样的结构，在从柔性管15的另一端注入油L时，由于空气从排气孔13排出，与没有排气孔13的现有例子相比较，在注入的油L中不容易产生气泡。从而，虽然因油L的份量不同会有所差异，但由脱泡装置除去气泡相对还是比较容易的。

另外，由于在注入孔10连接了具有膜片功能的柔性管15，当向密闭容器3内充满油L时，用柔性管15代替吸液管也很容易从注入孔10取出气泡。从而，很容易地仅使没有气泡的油L充满密闭容器3内。

再有，由于柔性管15具有膜片的功能，可根据液体的膨胀/收缩自由地变化其内部容积。这样，在填充了油L并且在注入孔10及排气孔13装上密封盖11a、11b之后，即使填充在密闭容器3内的油L膨胀/收缩，也能够抑制气泡的产生。这样，在本实施方式中，能够使短轴摇动探头的超声波特性更加良好。

在上述实施方式中，只在注入孔10设置柔性管15，但如在图2中所示，再设置一个排气孔13也是可以的。在此情况下，例如排气孔13的柔性管15可以比另一个柔性管15短，使得从注入孔10填充时油L更容易溢出为较佳。这样，特别在密闭容器3中充满油L并且装上密封盖11a、11b之后，由于两个柔性管15都具有膜片的功能，所以对于例如密闭容器3内的油L膨胀/收缩量的适应性更加有利。

另外，上面作为短轴摇动探头说明本发明，但在将压电元件群2制成单板的例如圆形，并使其相对于二等分板面的中心线左右旋转/摇动的一般机械扫描的情况下同样也是适用的。

产业上利用的可能性

本发明的短轴摇动探头可广泛地用于形成生物体等被检测物体的立体影像。

Claims (2)

1.一种超声波探头，在密闭容器内收容有压电元件，并且在相对于将上述压电元件的二等分板面的中心线左右旋转/摇动的同时，在上述密闭容器填充作为声音介质的液体，其特征在于，在上述密闭容器设置上述液体的注入孔的同时，还另外设有排气孔，在上述注入孔连接具有膜片功能的柔性管，在上述排气孔连接具有膜片功能的另一柔性管，在上述柔性管和上述另一柔性管的前端分别安装密封盖。

2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，多个上述压电元件沿长轴方向并列形成压电元件群，上述中心线将上述压电元件群的短轴方向二等分。

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