CN117598726A - 超声波探头 - Google Patents

超声波探头 Download PDF

Info

Publication number
CN117598726A
CN117598726A CN202311023246.6A CN202311023246A CN117598726A CN 117598726 A CN117598726 A CN 117598726A CN 202311023246 A CN202311023246 A CN 202311023246A CN 117598726 A CN117598726 A CN 117598726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
backing
gap
ultrasonic probe
electronic circuit
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311023246.6A
Other languages
English (en)
Inventor
岩下贵之
服部宏
白石智宏
桂秀嗣
泽田航
岛田幸世
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Healthcare Corp
Original Assignee
Fujifilm Healthcare Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Healthcare Corp filed Critical Fujifilm Healthcare Corp
Publication of CN117598726A publication Critical patent/CN117598726A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48Diagnostic techniques
    • A61B8/483Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54Control of the diagnostic device
    • A61B8/546Control of the diagnostic device involving monitoring or regulation of device temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4488Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer the transducer being a phased array
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0674Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a low impedance backing, e.g. air
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4455Features of the external shape of the probe, e.g. ergonomic aspects
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/76Medical, dental

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及超声波探头。在电子电路(37)的后侧设置具有热各向异性的主背衬(22)。主背衬(22)具有与X方向正交的2个外表面(低热传导面)(22c、22d)。在与一个外表面(22c)相邻的第1间隙(G1)配置FPC(24)以及第1电气部件群(66)。在与另一个外表面(22d)相邻的第2间隙(G2)配置FPC(24)以及第2电气部件群(76)。

Description

超声波探头
技术领域
本公开涉及超声波探头,特别涉及超声波探头内的热传导构造。
背景技术
在超声波检查中使用超声波诊断装置。超声波诊断装置具有进行超声波的发送以及接收的超声波探头。近年来,具备二维振动元件阵列的超声波探头正在普及。这样的超声波探头也被称作三维探头或2D阵列探头。根据2D阵列探头,能通过超声波波束的二维扫描来取得体数据,或者,能通过运用了二维电子对焦的超声波波束的一维扫描来取得帧数据。
在超声波探头内设有包含振动元件阵列的振子组件。振子组件一般具有:设于振动元件阵列的前侧(生物体侧)的匹配层;以及设于振动元件阵列的后侧(非生物体侧)的背衬。背衬使从振动元件阵列对其后侧放出的不需要的超声波衰减。
在上述的2D阵列探头中,一般,振子组件具有二维振动元件阵列以及电子电路。在电子电路中,生成供给到多个振动元件的多个发送信号,此外,对从多个振动元件输出的多个接收信号进行处理。电子电路通常由1个或多个集成电路(具体是1个或多个ASIC)构成。
在2D阵列探头中,在二维振动元件阵列以及电子电路中产生大量的热。特别是电子电路中的发热量大。出于生物体安全性的观点,需要将超声波探头中的送受波面的温度维持在规定温度以下。为了将电子电路等中产生的热有效地释放到外界,在超声波探头内设有热传导构造。
文献1(JP专利第5972296号说明书)公开的超声波探头具有在垂直方向上层叠的振动元件阵列、ASIC以及背衬。在文献1中,并未公开利用了背衬所具有的热各向异性的热传导构造。文献2(JP特开2017-70449号公报)公开的超声波探头具有埋设引线阵列的背衬。在背衬的后侧设有电子电路。在文献2公开了设于电子电路的后侧的背衬。
发明内容
本公开的目的在于,在超声波探头中,在背衬的侧面附近确保部件配置用空间。或者,本公开的目的在于,在超声波探头中,在背衬的侧面附近设置不耐热的构件。
本公开所涉及的超声波探头的特征在于,包含:振动元件阵列;设于所述振动元件阵列的后侧且与所述振动元件阵列电连接的电子电路;与所述电子电路电连接的片状的布线构件;设于所述电子电路的后侧且使来自所述振动元件阵列的超声波衰减的背衬;和吸收来自所述背衬的热的吸热构件,在将所述振动元件阵列、所述电子电路以及所述背衬的排列方向定义为Z方向,将与所述Z方向正交的方向定义为X方向,将与所述Z方向以及所述X方向正交的方向定义为Y方向的情况下,在所述背衬中,Z方向热传导率以及Y方向热传导率均比X方向热传导率大,所述背衬具有与所述X方向交叉且与第1间隙以及第2间隙相邻的2个外表面,所述布线构件在所述第1间隙以及所述第2间隙通过。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的超声波探头的构造的截面图。
图2是表示振子组件的分解立体图。
图3是表示层叠体的截面图。
图4是表示实施方式所涉及的超声波探头的前端部的XZ截面图。
图5是表示实施方式所涉及的超声波探头的前端部的XY截面的示意图。
图6是表示壳件的立体图。
图7是表示实施方式所涉及的超声波探头的YZ截面图。
图8是表示温度传感器的配置的YZ截面图。
图9是表示第1变形例的图。
图10是表示第2变形例的图。
具体实施方式
以下,基于附图来说明实施方式。
(1)实施方式的概要
实施方式所涉及的超声波探头具有振动元件阵列、电子电路、布线构件、背衬以及吸热构件。电子电路设于振动元件阵列的后侧。电子电路是与振动元件阵列电连接的电路。布线构件是与电子电路电连接的片状的构件。背衬设于电子电路的后侧。在背衬中,来自振动元件阵列的超声波衰减。吸热构件是吸收来自背衬的热的构件。在背衬中,Z方向热传导率以及Y方向热传导率均比X方向热传导率大。背衬具有与X方向交叉且与第1间隙以及第2间隙相邻的2个外表面。布线构件在第1间隙以及第2间隙通过。另外,Z方向是振动元件阵列、电子电路以及背衬的排列方向。与Z方向正交的方向是X方向,与Z方向以及X方向正交的方向是Y方向。
在上述结构中,背衬中的与Y方向交叉的2个外表面分别相对来看是高热传导面,背衬中的与X方向交叉的2个外表面分别相对来看是低热传导面。根据上述结构,能在背衬的周围确保用于使布线构件通过的第1间隙以及第2间隙。与第1间隙以及第2间隙相邻的2个外表面由于均是低热传导面,因此,能对配置于第1间隙以及第2间隙之中的构件(例如设于布线构件上的电气部件群)进行热保护。上述的背衬相当于后述的主背衬。
在实施方式中,布线构件具有水平部分、第1垂直部分以及第2垂直部分。水平部分是设于振动元件阵列和电子电路之间的部分。第1垂直部分是经由第1弯折部分与水平部分的一个端部相连的部分。第2垂直部分是经由第2弯折部分与水平部分的另一个端部相连的部分。第1垂直部分在第1间隙通过。第2垂直部分在第2间隙通过。
实施方式所涉及的超声波探头具有:配置于第1垂直部分且收容于第1间隙的第1电子部件群;和配置于第2垂直部分且收容于第2间隙的第2电子部件群。根据该结构,能在靠近电子电路的位置配置第1电子部件群以及第2电子部件群。各电子部件如上述那样被热保护。第1电子部件群以及第2电子部件群在电子电路进行动作的方面发挥必要的功能。第1电子部件群以及第2电子部件群分别具有电容器。将电容器热保护。
在实施方式中,与X方向交叉的2个外表面是第1外表面以及第2外表面。第1垂直部分具有:朝向第1外表面且配置有第1电子部件群的第1表面;和位于第1表面的相反侧的第1背面。第2垂直部分具有:朝向第2外表面且配置有第2电子部件群的第2表面;和位于第2表面的相反侧的第2背面。在第1外表面和第1电子部件群之间设有第1电绝缘构件。在第2外表面和第2电子部件群之间设有第2电绝缘构件。
根据上述结构,能使用具有导电性的背衬。换言之,在使用这样的背衬的情况下,能对第1电子部件群以及第2电子部件群进行电保护。
实施方式所涉及的超声波探头具有:与第1背面接合的第1加固构件;和与第2背面接合的第2加固构件。根据该结构,能提高第1垂直部分以及第2垂直部分的强度。
在实施方式中,背衬具有与Y方向交叉的2个外表面。吸热构件具有接合于与Y方向交叉的2个外表面的2个内表面。与Y方向交叉的2个外表面分别是高热传导面。因而,根据上述结构,能提高从背衬向吸热构件进行热传导的效率。
(2)实施方式的详细情况
在图1示出实施方式所涉及的超声波探头10。超声波探头10与未图示的超声波诊断装置主体连接。由超声波探头10以及超声波诊断装置主体构成超声波诊断装置。超声波诊断装置是在被检者(生物体)的超声波检查中使用的医用装置。超声波探头10具有未图示的线缆以及连接器。
在图1中,X方向是第1水平方向,Y方向是第2水平方向,Z方向是垂直方向。3个方向具有正交关系。超声波探头10的中心轴与Z方向平行。X方向是第1电子扫描方向,Y方向是第2电子扫描方向。
在图1中示出超声波探头10的XZ截面。其中,省略超声波探头10中的一部分结构的图示。超声波探头10由前端部10A、中间部10B以及后端部10C构成。前端部10A是肥大的部分,中间部10B是具有颈缩的部分。
在树脂壳体11的内部设有壳件12。壳件12是热吸收构件。壳件12例如包含具有良好的热传导性的金属、具体是铝等。壳件12由壳件头(前端部)14、中间部15以及后端部16构成。壳件12是中空构件。壳件12具有包围四棱柱状的空洞(内部空间)的形态。在Z方向的各位置处,空洞的XY截面是矩形。壳件12的外表面和树脂壳体11的内表面紧贴。
在壳件头14的内部配置振子组件17。振子组件17除了具有二维振动元件阵列以外,还具有使不需要的超声波衰减的背衬构件(背衬组)20。在图示的结构例中,背衬构件20由副背衬(第1背衬)21以及主背衬(第2背衬)22构成。副背衬21以及主背衬22均由具有热各向异性的背衬构成。副背衬21具有第1热各向异性。主背衬22具有与第1热各向异性不同的第2热各向异性。关于此,之后详述。振子组件17中的层叠方向是Z方向。
振子组件17具有:包含二维振动元件阵列的层叠体;以及由多个IC构成的电子电路。振子组件17的上表面被保护层18覆盖。保护层18的表面是与被检者的表面抵接的送受波面。
在层叠体和电子电路之间设有FPC(柔性电路或柔性电路基板)24。FPC24是具有柔软性的片状的布线构件。在实施方式中,FPC24是具有多个布线层的多层FPC。其厚度例如处于0.1~0.5mm的范围内。其Y方向的宽度例如处于10~20mm的范围内。
FPC24具有水平部分26、第1下垂部分28以及第2下垂部分30。在第1下垂部分28以及第2下垂部分30分别设有多个连接器32以及加固板34。第1下垂部分28的上端部是第1垂直部分。第2下垂部分30的上端部是第2垂直部分。
在图2示出振子组件17的结构。振子组件17如已经说明的那样,具有包含二维振动元件阵列的层叠体36。在层叠体36的后侧(非生物体侧)设有电子电路37。电子电路37例如由X方向上排列的2个IC38、40构成。各IC38、40具有对二维振动元件阵列生成多个发送信号的功能、以及对来自二维振动元件阵列的多个接收信号进行处理的功能。在后者的功能中包含子波束形成功能。电子电路37可以由在X方向以及Y方向上排列的更多的IC构成。
二维振动元件阵列由在第1电子扫描方向(X方向)以及第2电子扫描方向(Y方向)上排列的多个振动元件(transducers)构成。例如,二维振动元件阵列由数十个、数百个、数千个、数万个或这以上的个数的振动元件构成。另外,也可以取代二维振动元件阵列而设置一维振动元件阵列。一维振动元件阵列由在X方向上排列的多个振动元件构成。
在层叠体36和电子电路37之间夹入FPC24中的水平部分26。水平部分26发挥信号连接功能、布线图案变换功能等。水平部分26的一个端部经由第1弯折部分24a与第1下垂部分28相连。水平部分26的另一个端部经由第2弯折部分24b与第2下垂部分30相连。水平部分26的中心轴与X方向平行。换言之,第1下垂部分28、水平部分26以及第2下垂部分的排列方向是X方向。
副背衬21具有板状的形态。副背衬21发挥使从二维振动元件阵列向后方辐射的不需要的超声波衰减的作用。副背衬21具有第1热各向异性。具体地,在副背衬21中,Z方向热传导率以及X方向热传导率分别比Y方向热传导率大。
副背衬21发挥向Z方向的热传导作用。此外,副背衬21如附图标记42所示那样发挥使热向X方向扩散的作用。副背衬21的上表面向电子电路37接合,副背衬21的下表面与主背衬22的上表面接合。
主背衬22具有长方体的形态。主背衬22发挥使经由副背衬进入的不需要的超声波衰减的作用。主背衬22具有与上述的第1热各向异性不同的第2热各向异性。具体地,在主背衬22中,Z方向热传导率以及Y方向热传导率分别比X方向热传导率大。
主背衬22发挥向Z方向的热传导功能,并且,如附图标记44所示那样,发挥向Y方向的热传导功能。从主背衬22所具有的与Y方向正交的2个外表面(2个侧面)向壳件头传递热。更详细地,在电子电路37(以及二维振动元件阵列)中产生的热经由副背衬21以及主背衬22传递到壳件,该热被壳件吸收。另外,在本申请说明书中,正交是交叉的一个方式。
副背衬21所具有的第1热各向异性以低热传导方向即Y方向为特征。主背衬22所具有的第2热各向异性以低热传导方向即X方向为特征。2个低热传导方向相互正交。
副背衬21的厚度比主背衬的厚度小。副背衬21的厚度例如处于1~5mm的范围内。主背衬的厚度例如处于10~15mm的范围内。
在图示的结构例中,副背衬21的Y方向的宽度和主背衬22的Y方向的宽度相等。它们的宽度例如处于10~20mm的范围内。副背衬21的X方向的宽度比主背衬22的X方向的宽度大。具体地,在X方向的两侧,副背衬21超出相当于d1、d2的长度的量。在各超出部分的正下方产生狭缝状的空间。副背衬21的X方向的宽度例如处于30~45mm的范围内。
副背衬21以及主背衬22分别由多个包含石墨烯的石墨块构成。在石墨块中,各石墨烯是包含以面状(i方向以及j方向)排列的大量碳原子的片状的物质。在石墨块中,多个石墨烯的排列方向是k方向。在此,i方向、j方向以及k方向具有正交关系。也可以将多个包含面状石墨集合体的碳块(例如参考WO2018/074493号)用作背衬。
上述的石墨块具有良好的超声波衰减特性以及良好的热传导特性。例如,上述的i方向以及j方向的热传导率处于700~1000(W/m/K)的范围内,上述的k方向的热传导率处于10~20(W/m/K)的范围内。可以在石墨块内添加用于调整声阻抗、超声波衰减的材料。可以利用i方向以及j方向的热传导率超过1000(W/m/K)的材料、i方向以及j方向的热传导率低于700(W/m/K)的材料。
例如,在电子电路37中,在仅IC38放出大量的热的情况下,根据实施方式,在该热在副背衬21中传递的过程中,该热向X方向自然地扩散。由此,能避免热滞留在IC38的正下方。在副背衬21内扩散的热进入主背衬22内。进入的热在主背衬22内被引导向Y方向。被引导的热经过2个热输出面向壳件侧移动。进入壳件的热遍布壳件的整体。热经过壳件的外表面而传递到树脂壳体,从树脂壳体的外表面整体向外界放出热。从壳件也向探头线缆传递热,热经过探头线缆而向外界放出。
副背衬21以及主背衬22除了特定方向以外发挥极高的热传导作用。因而,通过设于超声波探头内的上述的热传导机制,将电子电路37以及二维振动元件阵列中产生的热高效地向外界释放,能有效降低与生物体相接的送受波面的温度。
在图3示出层叠体36。层叠体36由在Z方向上层叠的反射层52、压电层50、第1匹配层54、第2匹配层56、接地层60以及第3匹配层62构成。
压电层50由二维排列的多个压电元件构成。各压电元件是电声变换元件。反射层52由二维排列的多个反射元件构成。各反射元件具有导电性。反射层52也能称作硬背衬层。第1匹配层54由二维排列的多个第1匹配元件构成。各第1匹配元件具有导电性。第2匹配层56由二维排列的多个第2匹配元件构成。各第2匹配元件具有导电性。在第2匹配层56的上侧设有接地层60。在接地层60的上侧设有第3匹配层62。在第3匹配层62的上侧设有未图示的保护层。在反射层52的下侧设有FPC24。附图标记64表示1个振动元件或包含1个振动元件的部分。
在图4示出实施方式所涉及的超声波探头的前端部的XZ截面。在壳件头14内配置振子组件17。在振子组件17中包含Z方向上排列的层叠体36、电子电路37、副背衬21以及主背衬22。布线构件即FPC24由水平部分26、第1下垂部分28以及第2下垂部分30构成。水平部分26被夹入在层叠体36和电子电路37之间。在图示的结构例中,电子电路37由X方向上排列的2个IC38、40构成。
副背衬21具有与Y方向(纸面贯通方向)正交的2个外表面(2个侧面)以及与X方向正交的2个外表面(2个侧面)。这4个侧面分别是不发挥热传导作用的露出面。FPC24中的第1弯折部分24a绕过副背衬21中的X方向的一个端部。FPC24中的第2弯折部分24b绕过副背衬21中的X方向的另一个端部。
副背衬21中的石墨烯排列方向是Y方向。副背衬21中的X方向的一个端部以及另一个端部难以在X方向上变形。因而,即使力(剪切力)从第1弯折部分24a波及到一个端部,一个端部也不容易变形。同样地,即使力(剪切力)从第2弯折部分24b波及到另一个端部,另一个端部也不容易变形。
主背衬22具有与Y方向(纸面贯通方向)正交的2个外表面(2个侧面)22a、22b以及与X方向正交的2个外表面(2个侧面)22c、22d。与Y方向正交的2个外表面22a、22b分别相对来看是高热传导面,作为热输出面发挥功能。与X方向正交的2个外表面22c、22d分别相对来看是低热传导面。各外表面22c、22d没有热传导作用。主背衬22中的石墨烯排列方向是X方向。
壳件头14具有包围振子组件17的形态,保持振子组件17。壳件头14具有与Y方向正交的2个内表面和与X方向正交的2个内表面。与Y方向正交的2个内表面分别作为热输入面发挥功能。
主背衬22中与Y方向正交的2个外表面22a、22b接合于壳件头14中与Y方向正交的2个内表面。热经过通过该接合而形成的2个界面而从主背衬22向壳件头14移动。在主背衬22中与X方向正交的2个外表面22c、22d和壳件头14中与X方向正交的2个内表面14c、14d之间产生间隙G1、G2。各间隙G1、G2具有狭缝状的形态。在间隙G1中包含存在于副背衬21中的第1超出部分的正下方的空间。在间隙G2中包含存在于副背衬21中的第2超出部分的正下方的空间。
第1下垂部分28具有作为上端部分的第1垂直部分28A。第1垂直部分28A在间隙G1通过。在第1垂直部分28A中的内表面(主背衬侧的面)设有第1电气部件群66。第1电气部件群66由Y方向以及Z方向上排列的多个电气部件构成。具体地,第1电气部件群66包含电子电路37动作时所需的多个电容器。
在第1电气部件群66和主背衬22的外表面22c之间设有作为电绝缘构件的电绝缘板74。由此,防止主背衬22和第1电气部件群66之间的电短路。电绝缘板74对第1电气部件群66粘接,或者对主背衬22粘接。
在第1垂直部分28A中的外表面(与内表面14c对置的面)粘接有作为加固构件的加固板68。可以使用双面粘接胶带等将加固板68进一步固定在内表面14c。加固板68例如由绝缘构件构成。
第2下垂部分30具有作为上端部分的第2垂直部分30A。第2垂直部分30A在间隙G2通过。在第2垂直部分30A中的内表面(主背衬侧的面)设有第2电气部件群76。第2电气部件群76由Y方向以及Z方向上排列的多个电气部件构成。具体地,第2电气部件群76包含电子电路37动作时所需的多个电容器。
在第2电气部件群76和主背衬22的外表面22d之间设有作为电绝缘构件的电绝缘板77。由此,防止主背衬22和第2电气部件群76之间的电短路。电绝缘板77对第2电气部件群76粘接,或者对主背衬22粘接。
在第2垂直部分30A中的外表面(与内表面14d对置的面)粘接有作为加固构件的加固板78。也可以使用双面粘接胶带等将加固板78进一步固定在内表面14d。加固板78例如由绝缘构件构成。
主背衬22的上表面22e与副背衬21的下表面接合。主背衬22的下表面22f是露出面。如后述那样,也可以在下表面22f设置吸音构件或热传导构件。
在作为热输出面发挥功能的外表面22b上设有温度传感器200。具体地,在外表面22b中的X方向的中央且下部22b1上设有温度传感器200。温度传感器200例如由热敏电阻构成。从温度传感器200将信号线202引出。信号线202与FPC24连接,或者与未图示的探头线缆内的信号线连接。可以在外表面22b上设置多个温度传感器。也可以在外表面22a以及外表面22b分别设置温度传感器。
通过温度传感器200的配置,能监控主背衬的温度、特别是主背衬与壳件头的界面的温度。由此,能管理超声波探头的表面温度、特别是送受波面的表面温度。
在实施方式中,在主背衬中的X方向的两侧确保间隙G1、G2。FPC24在间隙G1、G2通过。利用间隙G1、G2来在靠近电子电路37的位置配置第1电气部件群66以及第2电气部件群76。
图5是表示超声波探头的前端部的XY截面的示意图。主背衬22具有与Y方向正交的2个外表面22a、22b,此外,具有与X方向正交的2个外表面22C、22d。另一方面,壳件头14具有与Y方向正交的2个内表面14a、14b,此外,具有与X方向正交的2个内表面14c、14d。
将外表面22a和内表面14a接合,将外表面22b和内表面14b接合。在外表面22c和内表面14c之间形成间隙G1。在外表面22d和内表面14d之间形成间隙G2。在间隙G1中配置第1垂直部分28A、第1电气部件群66、电绝缘板74以及加固板68。在间隙G2中配置第2垂直部分30A、第2电气部件群76、电绝缘板77以及加固板78。
在壳件头14形成有凹部204。凹部204的开口构成内表面14b的一部分。凹部204的内部空间作为收容温度传感器200的收容室发挥功能。凹部204的壁面从温度传感器200隔开。温度传感器200仅与主背衬22的外表面22b相接。
一般,具有热各向异性的背衬的加工困难,即,难以在主背衬22形成凹部。因此,在实施方式中,在壳件头14形成凹部204,在其内部配置温度传感器200。由于壳件头14不与温度传感器200直接接触,因此,能由温度传感器200正确地测定热输出面的温度。
在实施方式中,各外表面22a、22b、22、22d是平面。也可以将各外表面22a、22b、22、22d的全部或一部分设为曲面。同样地,在实施方式中,各内表面14a、14b、14c、14d是平面。也可以将各内表面14a、14b、14c、14d的全部或一部分设为曲面。
在图6示出壳件12。如已经说明的那样,壳件12由壳件头14、中间部15以及后端部16构成。壳件头14具有与Y方向正交的2个内表面(图6中仅示出1个内表面14a)以及与X方向正交的2个内表面14c、14d。来自主背衬的热经过与Y方向正交的2个内表面而流入壳件头14(参考附图标记90)。该热扩散到壳件头14(参考附图标记94),同时扩散到壳件12其整体(参考附图标记92以及96)。将扩散到壳件12的热经过树脂壳体向外界放出,此外,经由探头线缆向外界放出。
在图7示出超声波探头的YZ截面。在电子电路37以及二维振动元件阵列中产生的热的移动方向以附图标记102示出。热经过副背衬21向主背衬22移动。流入主背衬22的热向Y方向的移动以附图标记104示出。该热流入壳件12。附图标记106表示壳件12内的热的移动方向(扩散方向)。
另外,在图7示出探头线缆、探头线缆内的信号线束以及与信号线束连接的多个连接器。与信号线束连接的多个连接器与设于FPC的多个连接器连接。
在图8示出超声波探头的前端部的YZ截面。如已经说明的那样,在壳件头14形成凹部204。凹部204的内部空间是温度传感器200的收容室。凹部204的内表面从温度传感器200隔开。
温度传感器200的检测面200a与主背衬中的外表面22b接合。温度传感器200所接合的位置具体是外表面22b中的X方向的中央部,且是Z方向的下端部。从温度传感器200将信号线202引出。主背衬的下表面也是高热传导面。可以在该下表面配置温度传感器。
使用图9以及图10来说明变形例。在图9示出第1变形例。在主背衬22的下侧设有吸音板108。具体地,在主背衬的下表面接合吸音板108。在主背衬22内超声波未完全衰减的情况下,在主背衬22的下表面反射超声波,存在由此产生的反射波回到二维振动元件阵列的可能性。这样的反射波会使超声波图像的画质降低。若在主背衬22的下表面设置吸音板108,就能有效地抑制上述反射波的产生。
在图10示出第2变形例。在主背衬22的下侧设有热传导板110。具体地,在主背衬22的下表面接合热传导板110。电子电路等中产生的热如箭头112所示那样经由副背衬21向主背衬22移动。流到主背衬22的热如箭头114所示那样从主背衬22向壳件12直接移动,此外,如箭头116所示那样,从主背衬22经由热传导板110向壳件12移动。主背衬22的下表面也是高热传导面。因而,根据第2变形例,能更加提高从主背衬22向壳件12进行热传导的效率。
根据以上说明的实施方式,经由背衬构件内的具有极高的热传导率的路径将电子电路等中产生的热向热吸收构件引导。由此,能有效地抑制与生物体接触的送受波面的温度。此外,由于能在主背衬的近旁确保2个间隙,因此,能利用这些间隙来配置布线构件,此外,能利用这些间隙来配置电气部件群。与2个间隙相接的2个侧面由于均是低热传导面,因此,能对电气部件群进行热保护。进而,由于在主背衬的上侧设置副背衬,使它们的朝向正交,因此,在副背衬中使热向X方向扩散的基础上,在主背衬中将热向Y方向引导。在此基础上,由于在主背衬中的高热传导面配置温度传感器,并且从壳件将温度传感器隔开,因此,能正确地检测主背衬的温度,即,能正确地测定主背衬的热传输作用。
另外,上述在实施方式中,也可以将副背衬除外。在该情况下,在主背衬的上表面设置电子电路。此外,在上述实施方式中,背衬构件也可以由3个以上的背衬构成。在层叠体具有圆筒面状的形态的情况下,背衬构件的上表面被设为圆筒面状的形态。作为具有热各向异性的背衬,也可以使用上述以外的背衬。例如,也可以使用多个热传导层和多个间隔件交替层叠而得到的背衬。

Claims (7)

1.一种超声波探头,其特征在于,包含:
振动元件阵列(36);
电子电路(37),设于所述振动元件阵列(36)的后侧,与所述振动元件阵列(36)电连接;
片状的布线构件(24),与所述电子电路(37)电连接;
背衬(22),设于所述电子电路(37)的后侧,使来自所述振动元件阵列(36)的超声波衰减;
吸热构件(12),吸收来自所述背衬(22)的热,
在将所述振动元件阵列(36)、所述电子电路(37)以及所述背衬(22)的排列方向定义为Z方向,将与所述Z方向正交的方向定义为X方向,将与所述Z方向以及所述X方向正交的方向定义为Y方向的情况下,
在所述背衬(22)中,Z方向热传导率以及Y方向热传导率均比X方向热传导率大,
所述背衬(22)具有与所述X方向交叉且与第1间隙(G1)以及第2间隙(G2)相邻的2个外表面(22c、22d),
所述布线构件(24)在所述第1间隙(G1)以及所述第2间隙(G2)通过。
2.根据权利要求1所述的超声波探头,其特征在于,
所述吸热构件(12)具有同与所述X方向交叉的2个外表面(22c、22d)对置的2个内表面(14c、14d),
所述2个外表面(22c、22d)和所述2个内表面(14c、14d)之间的2个间隙是所述第1间隙(G1)以及所述第2间隙(G2)。
3.根据权利要求1所述的超声波探头,其特征在于,
所述布线构件(24)包含:
水平部分(26),设于所述振动元件阵列(36)和所述电子电路(37)之间;
第1垂直部分(28A),经由第1弯折部分(24a)与所述水平部分(26)的一个端部相连;和
第2垂直部分(30A),经由第2弯折部分(24b)与所述水平部分(26)的另一个端部相连,
所述第1垂直部分(28A)在所述第1间隙(G1)通过,
所述第2垂直部分(30A)在所述第2间隙(G2)通过。
4.根据权利要求3所述的超声波探头,其特征在于,
所述超声波探头包含:
第1电子部件群(66),配置于所述第1垂直部分(28A),收容于所述第1间隙(G1);和
第2电子部件群(76),配置于所述第2垂直部分(30A),收容于所述第2间隙(G2)。
5.根据权利要求4所述的超声波探头,其特征在于,
与所述X方向交叉的2个外表面是第1外表面(22c)以及第2外表面(22d),
所述第1垂直部分(28A)具有:
第1表面,朝向所述第1外表面(22c)且配置有所述第1电子部件群(66);和
第1背面,位于所述第1表面的相反侧,
所述第2垂直部分(30A)具有:
第2表面,朝向所述第2外表面(22d)且配置有所述第2电子部件群(76);和
第2背面,位于所述第2表面的相反侧,
在所述第1外表面(22c)和所述第1电子部件群(66)之间设有第1电绝缘构件(74),
在所述第2外表面(22d)和所述第2电子部件群(76)之间设有第2电绝缘构件(77)。
6.根据权利要求5所述的超声波探头,其特征在于,
所述超声波探头包含:
第1加固构件(68),与所述第1背面接合;和
第2加固构件(78),与所述第2背面接合。
7.根据权利要求1所述的超声波探头,其特征在于,
所述背衬(22)具有与所述Y方向交叉的2个外表面(22a、22b),
所述吸热构件具有接合于与所述Y方向交叉的2个外表面(22a、22b)的2个内表面(14a、14b)。
CN202311023246.6A 2022-08-22 2023-08-14 超声波探头 Pending CN117598726A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022131776A JP2024029483A (ja) 2022-08-22 2022-08-22 超音波プローブ
JP2022-131776 2022-08-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117598726A true CN117598726A (zh) 2024-02-27

Family

ID=89907881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311023246.6A Pending CN117598726A (zh) 2022-08-22 2023-08-14 超声波探头

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240057980A1 (zh)
JP (1) JP2024029483A (zh)
CN (1) CN117598726A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240057980A1 (en) 2024-02-22
JP2024029483A (ja) 2024-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6936008B2 (en) Ultrasound system with cableless coupling assembly
CN1897876B (zh) 超声探头
EP2610860B1 (en) Ultrasound probe and manufacturing method thereof
KR101169131B1 (ko) 개선된 초음파 감쇠 재료
US5598051A (en) Bilayer ultrasonic transducer having reduced total electrical impedance
JP5954773B2 (ja) 超音波プローブおよび超音波プローブの製造方法
US7679270B2 (en) Ultrasonic probe
JP2011223468A (ja) 超音波トランスデューサおよび超音波プローブ
WO2005030055A1 (ja) 超音波探触子
KR20140098755A (ko) 백킹 부재, 초음파 프로브, 및 초음파 화상 표시 장치
WO2016104820A1 (ko) 연성 인쇄회로기판의 금속층이 두꺼운 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법
CN1890707B (zh) 实施装有ic并带有高衰减背载的传感器
US20180125462A1 (en) Probe for ultrasonic diagnostic apparatus
US6625854B1 (en) Ultrasonic transducer backing assembly and methods for making same
CN114555247A (zh) 用于冷却超声换能器和超声换能器阵列的系统和方法
JP2006200976A (ja) 超音波センサ
US20210016320A1 (en) Ultrasound Transducer Array Interconnect
CN117598726A (zh) 超声波探头
CN117598723A (zh) 超声波探头
CN117598724A (zh) 超声波探头
CN117598725A (zh) 超声波探头
WO2016117721A1 (ko) 열 분산 향상을 위한 흡음층을 가진 초음파 트랜스듀서
KR101638578B1 (ko) 열 분산 향상을 위한 흡음층을 가진 초음파 트랜스듀서
JP2017070449A (ja) 超音波プローブ
US20240099694A1 (en) Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination