JP6611029B1 - 高周波超音波多焦点変換器、その製造装置、および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、多焦点超音波変換器を正確、かつ容易に製作することができる多焦点超音波変換器の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
前記第1領域の焦点において、前記第1領域によって形成されるエネルギーのレベルと、前記第2領域の焦点において、前記第2領域によって形成されるエネルギーのレベルは実質的に同一のレベルを有することができる。
前記超音波生成フィルムは、第2領域と連続し、第2半径と異なる第3半径を有する球の一部として、リング形状を有する第3領域をさらに含み、前記第3領域の焦点は、前記第1領域の中心から前記第1領域の焦点の延長線上に位置することができる。
前記第2領域の焦点において、前記第2領域によって形成されるエネルギーのレベルと前記第3領域の焦点において、前記第3領域によって形成されるエネルギーのレベルは実質的に同一のレベルを有することができる。
前記第1領域乃至第3領域のそれぞれの焦点の周りに前記焦点ラインに沿って一定のエネルギーレベルより大きいサイズの領域であるそれぞれの焦点領域が形成され、前記第1焦点領域と前記第2の焦点領域が一部重畳、または連続して形成される。
また、本発明の多焦点超音波変換器の製造装置及び製造方法によれば、多焦点超音波変換器を正確、かつ容易に製作することができる。
他の実施形態として、超音波生成フィルムは、第2領域と連続し、第2半径と異なる、またはより大きな第3半径を有する球の一部分として、リング形状を有する第3領域をさらに含むことができる。このとき、第2領域の焦点で第2領域によって形成されるエネルギーのレベルと第3領域の焦点で第3領域によって形成されるエネルギーのレベルは実質的に同一のレベルを有することができる。
各領域の球の半径(焦点距離):R1=A1N0=A1K1、R2=A2K2=A2K1、R3=A3K3=A3K2、R4=A4K4=A4K3、R5=A5K5=A5K4。
各領域の開口直径:Di=2NiKi=2RiSinαi、i=1to5。
それぞれの球形部分の高さ:hi=NiNi−1、where、i=1to5。
それぞれの焦点の間の距離:AiAi+1=b、i=1to4。
パラメータの値は、次のように選択することができる。
R1=10mm、b=1mm、D1=4mm、R1=10mm、R2=10.98mm、R3=11.95mm、R4=19.91mm、R5=13.86mm、D1=4mm、D2=5.62mm、D3=6.88mm、D4=7.92mm、D5=8.84mm、h1=0.2mm、h2=0.18mm、h3=0.16mm、h4=0.15mm、h5=0.14mm、α1=11.53°、α2=14.86°、α3=16.73°、α4=17.87°、α5=18.59°
表2は、5つの焦点、2つの焦点の間の距離がb=1mm、各部分の中心周波数はfc=50MHzであるMFP変換器の推定パラメータである。
このとき、スライドプレートSPは、ベースプレートBP上に4つのロッドRd2によって支持され、ロッドRd2とベースプレートBPとの間には、スプリングESPによって弾性支持される。
本発明の一実施形態に係る多焦点超音波変換器は、ハウジング11と、超音波生成フィルム12と、第1電極層13と、第2電極層14と、コネクタ18と、を含むことができる。
第1電極層13は、超音波生成フィルム12の凹面に超音波生成フィルム12の凹面の形状に沿って形成される。第2電極層14は、超音波生成フィルム12の凸面に超音波生成フィルム12の凸面の形状に沿って形成される。コネクタ18は、電源線16が第2電極層14の凸面の凸部の端部から延長されて接続され、ハウジング11の他の一端の開口部に締結される。
第1電極層13は、金および/またはクロムを含んで形成され、第2電極層14は、銅クラッドポリイミドを含んで形成される。超音波生成フィルム12は、PVDFを含んで形成されるPVDFフィルムになることができる。
外部ハウジングの一端に外部ハウジングの端がシリンダの中心軸方向に延在する仕上げ部が形成され、仕上げ部の内面に超音波生成フィルムの端部が接触して支持されている。このとき、仕上げ部の開口部を介して超音波生成フィルム12の球形領域が露出される。このとき、超音波生成フィルム12の超音波が出力される球形領域のみ仕上げ部の開口部を介して外部に露出され、残りの部分は、仕上げ部によって覆われる。また、仕上げ部の外側にはパリルレン(parylene)のような成分が塗布されて、超音波ロスを低減するインピーダンスマッチング部が形成される。
第二段階は、変換器ハウジングに音響スタックを組み立てることができる。CCP及びPVDFフィルムは、エポキシプラグとできる限り近く整えことができる。次に、電源線16をUHFコネクタの中央ピンに接続することができる。音響スタックは、変換器ハウジングと集中的に配置することができ、地面の経路を形成するために、銀エポキシを通じてPVDFフィルムの面積の一部分をハウジングと接続することができる。変換器が長く電気的、機械的に安定性を維持するために、ハウジングの内部のオープンスペースに非伝導性エポキシ17を接着剤として満たすことができる。エポキシが硬化した後、活性要素の電極がハウジングの変換器を介してUHFコネクタに接続することができる。
本発明によれば、多焦点変換器は、BスキャンおよびCスキャンモードで映像の長い深さを得ることが立証された。また、深さのスキャンや複雑なSAFT技法を適用することなく、より大きな深さの映像の焦点領域を拡張する機能も示している。特に提案された5つの多焦点変換器は、軸方向に5つの焦点領域を同時に生成することができる。
Claims (19)
- 第1半径を有する球の一部分として円形投影形状を有する第1領域と、
第1領域と連続し、第1半径とは異なる第2半径を有する球の一部分として、リング形状を有する第2領域と、を含む超音波生成フィルムによって超音波を生成し、
前記第2領域の焦点は前記第1領域の中心から前記第1領域の焦点の延長線上の焦点ラインに位置し、
超音波生成フィルムは一つの連続したフィルムからなることを特徴とする多焦点超音波変換器。 - 前記第1領域と前記第2領域の面積の大きさは実質的に同一であることを特徴とする請求項1に記載の焦点超音波変換器。
- 前記第1領域の焦点において、前記第1領域によって形成されるエネルギーレベルと、前記第2領域の焦点において、前記第2領域によって形成されるエネルギーレベルは、実質的に同一であることを特徴とする請求項1に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記第1領域によって前記第1領域の第1焦点の周りに前記焦点ラインに沿って一定のエネルギーレベルよりサイズが大きい領域である第1焦点領域が形成され、
前記第2領域によって前記第2領域の第2焦点の周りに前記焦点ラインに沿って一定のエネルギーレベルよりサイズが大きい領域である第2焦点領域が形成されることを特徴とする請求項1に記載の多焦点超音波変換器。 - 前記第1焦点領域と前記第2焦点領域は、一部重畳または連続して形成されることを特徴とする請求項4に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記超音波生成フィルムは、
第2領域と連続し、第2半径と異なる第3半径を有する球の一部分としてリング形状を有する第3領域をさらに含み、
前記第3領域の焦点は、前記第1領域の中心から前記第1領域の焦点の延長線上に位置することを特徴とする請求項1に記載の多焦点超音波変換器。 - 前記第2領域と前記第3領域の面積は、実質的に同一であることを特徴とする請求項6に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記第2領域の焦点において、前記第2領域によって形成されるエネルギーレベルと、前記第3領域の焦点において、前記第3領域によって形成されるエネルギーレベルは、実質的に同一であることを特徴とする請求項6に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記第1領域の第1焦点と前記第2領域の第2焦点との間の距離と、
前記第2領域の第2焦点と前記第3領域の第3焦点との間の距離は、実質的に同一であることを特徴とする請求項6に記載の焦点超音波変換器。 - 中空のシリンダ形状の外部ハウジングと、
互いに異なるサイズの半径を有する2つ以上の球形領域が接続されて一つの一体型フィルムからなり、前記外部ハウジングの一端の開口部に凹部が外部に向けて設置されて、超音波を生成する前記請求項1乃至9のうちのいずれか一項の超音波生成フィルムと、
前記超音波生成フィルムの凹面に超音波生成フィルムの凹面の形状に沿って形成される第1電極層と、
前記超音波生成フィルムの凸面に超音波生成フィルムの凸面の形状に沿って形成される第2電極層と、
電源線は前記第2電極層の凸面の凸部の端部から延長されて接続され、前記外部ハウジングの他の一端の開口部に締結されるコネクタと、を具備することを特徴とする多焦点超音波変換器。 - 前記外部ハウジングの内面にシリンダ形状で挿入され、前記超音波生成フィルムの端部分を前記外部ハウジングの一端の開口部方向に支持する内部ハウジングをさらに具備することを特徴とする請求項10に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記外部ハウジングの内部の前記超音波生成フィルムの内側部分に非伝導性接着剤が満たされることを特徴とする請求項10に記載の多焦点超音波変換器。
- 前記外部ハウジングの一端に前記外部ハウジングの端がシリンダの中心軸方向に延長さる仕上げ部が形成され、
前記仕上げ部の内面に前記超音波生成フィルムの端部が接触することを特徴とする請求項10に記載の多焦点超音波変換器。 - 前記仕上げ部の開口部を介して前記超音波生成フィルムの前記2つ以上の球形領域が露出されることを特徴とする請求項13に記載の多焦点超音波変換器。
- 中央部に円形の貫通ホールまたは凹部が形成されたベースプレートと、
前記ベースプレート上に弾性支持され、前記ベースプレート方向に加圧されるスライドプレートと、
前記スライドプレートの下面に設けられ、前記スライドプレートと共に移動され、前記貫通ホールまたは凹部に挿入される端部に前記請求項1乃至9のうちのいずれか一項の超音波生成フィルムの互いに異なるサイズの半径を有する2つ以上の球形領域に対応するパターンが形成されるパターンの枠と、
前記ベースプレートの四角の角部分のそれぞれに実質的に同じ長さを有し、且つ高さ方向に長く配置される支持ロッドと、
前記支持ロッド上に配置され、前記貫通ホールまたは凹部が前記高さ方向に延長される位置に貫通ホールが形成される支持プレートと、
前記支持プレートを貫通するように設置され、端を介して前記スライドプレートに加圧力を提供する加圧スクリューと、を具備することを特徴とする多焦点超音波変換器の製造装置。 - 前記加圧スクリューと前記支持プレートとの間に設置され、
前記パターンの枠が、前記パターンの枠と、前記ベースプレートとの間に配置されるフィルムに加える力をセンシングする力センサをさらに具備することを特徴とする請求項15に記載の多焦点超音波変換器の製造装置。 - 第16項の多焦点超音波変換器の製造装置による製造方法として、
前記パターンの枠と、前記ベースプレートとの間に、銅クラッドポリイミドフィルム、PVDFフィルム、およびテフロン(登録商標)フィルムを順に積層する段階と、
前記加圧スクリューを用いて前記パターンの枠を、前記積層されたフィルムに球状のパターンを形成する段階と、
前記多焦点超音波変換器の製造装置を反転させて、テフロン(登録商標)チューブを前記ベースプレートの貫通ホールに挿入し、非伝導性接着剤を前記テフロンチューブに注入する段階と、
球状のパターンが形成された積層されたフィルムを設定の温度で設定された時間加熱する段階と、
完成された前記超音波生成フィルムを外部ハウジングの内部に設置して組み立てる段階と、を具備することを特徴とする多焦点超音波変換器の製造方法。 - 前記加熱する段階が完了した積層されたフィルムを分離した後、前記テフロンフィルムを除去して、超音波生成フィルムを得る段階をさらに具備することを特徴とする請求項17に記載の多焦点超音波変換器の製造方法。
- 前記加熱する段階は、前記多焦点超音波変換器の製造装置から前記フィルムが分離される前に行われることを特徴とする請求項17に記載の多焦点超音波変換器の製造方法。
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