專利名稱：結(jié)合電磁干擾屏蔽作為匹配層的一部分的聲學(xué)換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)的實施例通常涉及超聲探頭，并且更具體地，涉及超聲探頭的電磁屏蔽。
背景技術(shù)：
超聲探頭典型地具有多個聲學(xué)堆棧，每個聲學(xué)堆棧對應(yīng)探頭的成像元件。每個聲學(xué)堆棧具有以堆疊配置附接在一起的多個層。有源堆棧包括堆棧內(nèi)的至少ー個機(jī)電結(jié)構(gòu)， 例如諸如由壓電材料(例如，壓電陶瓷、單晶、或者具有的阻抗比水或者人組織聲學(xué)阻抗高的壓電復(fù)合材料)形成的壓電層。匹配層通過在有源堆棧上側(cè)之上，用以轉(zhuǎn)換具有高阻抗的有源層(active layer)和具有低阻抗的探頭的外部或保護(hù)面板或透鏡保護(hù)面板(通常也用作保護(hù)面板或透鏡)之間的聲學(xué)阻杭。低阻抗可基于水、人或要掃描的其它對象的聲學(xué)阻抗。例如，標(biāo)題為“用于超聲探頭的多層阻抗匹配結(jié)構(gòu)(MULT I-LAYERED IMPEDANCE MATCHING STRUCTURE FOR ULTRASOUND PROBE)"(于 2010 年 9 月 23 日公開為美國申請公開號2010/0237746)的12/406，731號美國申請中描述了用于超聲探頭的聲學(xué)堆棧配置。超聲換能器可能經(jīng)受周邊設(shè)備的電磁干擾。一種保護(hù)超聲換能器免于這種電磁干擾的方法為在外部匹配層和保護(hù)面板或透鏡之間并入金屬層。然而，由于金屬屏蔽的聲學(xué)阻抗遠(yuǎn)大于外部匹配層的聲學(xué)阻杭，因此這種解決方案會使換能器帶寬以及脈沖波形降級。因此，需要提供改進(jìn)的超聲探頭，其提供了電磁屏蔽。用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的超聲換能器必須遵守特定的規(guī)則，該規(guī)則確保針對極端溫度和空穴(cavitation)風(fēng)險進(jìn)行防護(hù)。例如，在已充分限定的測試條件下，病人接觸表面溫度不應(yīng)超過43°C。機(jī)械指數(shù)也按規(guī)則來使用，從而根據(jù)包含的應(yīng)用和成像模式來量化換能器性能以及最大電平。實踐中，壓電換能器通常為熱受限的，這意味著達(dá)到最高溫度而未達(dá)到最大的機(jī)械指數(shù)。這暗示換能器不能設(shè)置成傳輸規(guī)則允許的最大聲壓，否則其會對圖像和多普勒信號質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，需要實現(xiàn)有助于降低換能器的前端溫度的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)的實施例提供一種超聲探頭，其包括具有有源層的聲學(xué)堆棧，保護(hù)面板或透鏡，以及位于有源層和保護(hù)面板或透鏡之間的匹配層，該匹配層包括具有第一材料的塊層(mass layer)，以及具有不同于第一材料的第二材料的彈性層(spring layer)；以及包含塊層的電磁輻射屏蔽，該電磁輻射屏蔽圍繞有源層，并配置成阻止外部電磁輻射干擾經(jīng)過線纜向超聲探頭傳輸?shù)男盘柡蛷钠鋫鬏數(shù)男盘?。在某些實施例中，塊層熱連接至熱疏(thermal drain)或散熱片，使得熱量從塊層傳遞到熱疏或散熱片，并離開保護(hù)面板或透鏡。在某些實施例中，匹配層鄰接有源層或者地電極。在某些實施例中，匹配層鄰接保護(hù)面板或透鏡。在某些實施例中，塊層包含金屬。在某些實施例中，彈性層包含聚合物。在某些實施例中，彈性層包含聲學(xué)阻抗小于大約1. 5兆瑞利(MegaRayls)的材料。在某些實施例中，塊層具有的阻抗是彈性層的至少大約5倍。在某些實施例中，超聲探頭還包括配置成向超聲探頭傳輸信號和從其傳輸信號的線纜，其中電磁輻射屏蔽圍繞該線纜，并且其中電磁輻射屏蔽通過電極接地。在某些實施例中，超聲探頭配置成與超聲系統(tǒng)無線通信。本技術(shù)的實施例提供了ー種形成超聲探頭的方法，包括提供具有有源層的聲學(xué)堆棧，保護(hù)面板或透鏡，以及位于有源層和保護(hù)面板或透鏡之間的匹配層，該匹配層包括具有第一材料的塊層以及具有不同于第一材料的第二材料的彈性層；并且提供針對超聲探頭的電磁輻射屏蔽，該電磁輻射屏蔽包括塊層，該電磁輻射屏蔽圍繞有源層并配置成阻止外部電磁輻射干擾向超聲探頭傳輸?shù)男盘栆约皬钠鋫鬏數(shù)男盘?。某些實施例進(jìn)ー步包括將塊層熱連接到熱疏或者散熱片，以使得熱量從塊層傳遞到熱疏或散熱片，并且離開保護(hù)面板或透鏡。某些實施例進(jìn)ー步包括使匹配層鄰接有源層或地電極。某些實施例進(jìn)ー步包括使匹配層鄰接保護(hù)面板或透鏡。在某些實施例中，塊層包含金屬。在某些實施例中，彈性層包含聚合物。在某些實施例中，彈性層包含聲學(xué)阻抗小于大約1. 5兆瑞利的材料。在某些實施例中，塊層具有的阻抗是彈性層的至少大約5倍。某些實施例進(jìn)ー步包括可操作地連接線纜至有源層，該線纜配置成向超聲探頭傳輸信號和從其傳輸信號，其中該電磁輻射屏蔽圍繞該線纜，并且其中該電磁輻射屏蔽通過電極接地。在某些實施例中，超聲探頭配置成與超聲系統(tǒng)無線通信。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例形成的超聲系統(tǒng)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例形成的支持三維(3D)的小型化超聲系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例形成的移動超聲成像系統(tǒng)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例形成的手持或袖珍的超聲成像系統(tǒng)。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲系統(tǒng)的組件。圖5B示出了圖5A中示出的超聲換能器的匹配部。圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲換能器的備選匹配部。圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲系統(tǒng)的細(xì)件。圖6-9示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲探頭的帶寬性能的聲學(xué)仿真。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的形成超聲探頭的方法。
具體實施例方式當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀吋，將會更好地理解本發(fā)明接下來某些實施例的詳細(xì)描述以及先前的概要。為說明本發(fā)明，在圖中示出了某些實施例。然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于附圖中示出的布置和手段。就附圖對多種實施例功能塊的圖表進(jìn)行說明的程度來說， 功能塊并不一定指示硬件電路間的劃分。因此，舉例來說，功能塊(例如，處理器或者存儲器)的一個或多個可實現(xiàn)為單片硬件(例如，通用信號處理器或者隨機(jī)存取存儲器、硬盤等)。類似地，程序可為獨立的程序，可并入為操作系統(tǒng)中的子例程，可以是安裝的軟件包中的函數(shù)等等。應(yīng)該理解的是，多種實施例不限于圖中所示的布置和手段。如本文所使用的、以單數(shù)形式引述且跟隨不定冠詞“一”的元件或步驟應(yīng)當(dāng)被理解為不排除多個元件或步驟，除非明確說明了這種排除。此外，對本發(fā)明的“一個實施例”的引用無意于解釋為排除同樣結(jié)合了引用特征的額外實施例的存在。此外，除非另加相反的明確說明，否則，“包括”或“具有”帶特定性質(zhì)的元件或多個元件的實施例可包括沒有那種性質(zhì)的附加元件。圖1示出了 ー種超聲系統(tǒng)100，其包括驅(qū)動探頭106內(nèi)的元件104(例如，壓電元件)陣列向人體內(nèi)發(fā)射脈沖超聲信號的傳送器102。探頭106可按照圖5所示的進(jìn)行配置。 例如，元件104可布置在一個或兩個維度上?？墒褂枚喾N幾何形狀。系統(tǒng)100可包括用來接收探頭106的探頭端ロ 120，或者探頭106可硬線連接至系統(tǒng)100。超聲信號從例如脂肪組織或肌肉組織的人體結(jié)構(gòu)后向散射，從而產(chǎn)生返回至元件 104的回波?；夭ū唤邮掌?08接收。接收的回波通過執(zhí)行波束形成并輸出射頻(RF)信號的波束形成器110。RF信號之后通過RF處理器112。備選地，RF處理器112可包括解調(diào) RF信號以形成表示回波信號的同相和正交(IQ)數(shù)據(jù)對的復(fù)數(shù)解調(diào)器(未示出)。RF或IQ 信號數(shù)據(jù)之后被直接發(fā)送到用于存儲的存儲器114。超聲系統(tǒng)100還包括處理器模塊116，以處理獲取的超聲信息(例如，RF信號數(shù)據(jù)或IQ數(shù)據(jù)對)以及準(zhǔn)備用于在顯示器118上顯示的超聲信息的幀。處理器模塊116適于根據(jù)獲取的超聲信息上的多個可選擇的超聲形態(tài)執(zhí)行處理操作。當(dāng)接收到回波信號吋，在掃描會話期間可實時處理和顯示獲取的超聲信息。附加地，或者可備選地，超聲信息可在掃描會話期間臨時存儲在存儲器114或存儲器122中，并然后在離線操作中被處理和顯示。用戶接ロ IM可用于向系統(tǒng)100輸入數(shù)據(jù)，調(diào)整設(shè)置，以及控制處理器模塊116的操作。用戶接ロ IM可具有鍵盤、跟蹤球和/或鼠標(biāo)，以及多個旋鈕、開關(guān)或諸如觸摸屏的其他輸入裝置。顯示器118包括一個或多個監(jiān)視器，其呈現(xiàn)包括診斷超聲圖像的患者信息給用戶，用于診斷和分析。存儲器114和存儲器112的ー個或全部都可存儲超聲數(shù)據(jù)的ニ維QD)和/或三維(3D)數(shù)據(jù)集，其中訪問這類數(shù)據(jù)集從而呈現(xiàn)2D和/或3D圖像。也可隨時間獲取并存儲多個連續(xù)3D數(shù)據(jù)集，以便提供實時3D或四維GD)顯示。圖像可被修改， 并且顯示器118的顯示設(shè)置也可使用用戶接ロ IM手動調(diào)整。圖2示出了具有探頭132的支持3D的小型化超聲系統(tǒng)130，該探頭可包括圖5中示出的探頭配置。探頭132可配置成獲取3D超聲數(shù)據(jù)。例如，探頭132可具有之前關(guān)于圖 1的探頭106討論的換能器元件104的2D陣列。提供用戶接ロ 134(其也可包括集成的顯示器136)以接收來自操作者的命令。本文使用的“小型化”表示超聲系統(tǒng)130為手持或手?jǐn)y設(shè)備，或者配置成在人手中、ロ袋中、公文包大小的容器或背包中攜帯。例如，超聲系統(tǒng)130可為典型膝上計算機(jī)大小的手?jǐn)y裝置，例如，具有大約2. 5英寸的深度，大約14英寸的寬度以及大約12英寸的高度的尺寸。該超聲系統(tǒng)130可重約十磅，并因此易于由操作者攜帯。集成的顯示器136(例如，內(nèi)部顯示器)也可被提供，并配置成顯示醫(yī)學(xué)圖像。超聲數(shù)據(jù)可經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡(luò)140(或直接連接，例如通過串行或并行線纜或者USB端ロ)發(fā)送到外部裝置138。在一些實施例中，外部裝置138可為具有顯示器的計算機(jī)或者工作站。或者，外部設(shè)備138可為單獨的外部顯示器或者打印機(jī)，其能夠從手?jǐn)y超聲系統(tǒng)130接收圖像數(shù)據(jù)并且顯示或者打印具有比集成的顯示器136大的分辨率的圖像。注意，可結(jié)合具有不同尺寸、重量和功耗的小型化超聲系統(tǒng)來實現(xiàn)多種實施例。圖3示出了在可移動基座146上提供的移動超聲成像系統(tǒng)144。超聲成像系統(tǒng)144 也可稱為車載(cart-based)系統(tǒng)。提供顯示器142和用戶接ロ 148，并且應(yīng)理解，顯示器 142可為單獨的或者可從用戶接ロ 148分離。系統(tǒng)144具有用來接受探頭(未示出)的至少ー個探頭端ロ 150，該探頭可包括圖5中示出的探頭配置。用戶接ロ 148可選擇地是允許操作者通過觸摸顯示的圖形、圖標(biāo)等選擇選項的觸摸屏。用戶接ロ 148也可包括控制按鈕152，其可用于按期望或需要和/或按典型提供的， 來控制超聲成像系統(tǒng)144。用戶接ロ 148提供多個接ロ選項，用戶可對其進(jìn)行物理操作，以與可被顯示的超聲數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)交互，以及輸入信息并設(shè)置和改變掃描參數(shù)。接ロ選項可用于特定輸入、可編程輸入、上下文輸入等。例如，可提供鍵盤巧4和跟蹤球156。圖4示出了一種手?jǐn)y或袖珍超聲成像系統(tǒng)170，其中顯示器172和用戶接ロ 174形成單個單元。作為示例，該袖珍超聲成像系統(tǒng)170可大約為2英寸寬、大約4英寸長并且大約0. 5英寸厚，并且重量小于3盎司。顯示器172可例如為320 X 320像素的彩色I(xiàn)XD顯示器(在其上可顯示醫(yī)學(xué)圖像176)。在用戶接ロ 174中可選地可包括類似于打字機(jī)的按鈕 182的鍵盤180?？砂ㄆヅ鋵咏Y(jié)構(gòu)的探頭178與系統(tǒng)170互連。多功能控制184每個可被指配對應(yīng)于系統(tǒng)操作模式的功能。因此，每個多功能控制184可經(jīng)配置以提供多個不同的動作。與多功能控制184相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽顯示區(qū)域186可在必要時包含在顯示器172上。系統(tǒng)170還可以具有用于特殊目的功能的附加的按鍵和/ 或控制188，這些功能可包括但不限定于“凍結(jié)”、“深度控制”、“增益控制”、“色彩模式”、“打印”和“存儲”。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲系統(tǒng)的組件500。細(xì)件500包括超聲探頭502、線纜504、放大器506以及電磁輻射屏蔽508。探頭502配置成接收超聲波并使用電子電路521(例如，柔性電路)將其轉(zhuǎn)化為電信號。探頭502通過線纜504和電子電路523將電信號傳輸?shù)椒糯笃?06。放大器506可為接收器的一部分，該接收器例如為圖1中示出的接收器108。電磁輻射屏蔽508被并入在探頭502中，以使其封裝了探頭502的有源層510，并且封裝了經(jīng)過線纜504和電子電路521、523傳輸?shù)碾娦盘枴Ｌ筋^502包括后部堆棧513、有源層510、地電極509、匹配部511，以及保護(hù)面板或透鏡514。在探頭502中，有源層510包括至少ー個電極壓電材料，例如單片的或者壓電復(fù)合的。在探頭502中，后部堆棧513可包括任何用于連接電極到電子電路521的無源層和用于吸收到達(dá)換能器后側(cè)的能量的材料。 在探頭502中，匹配部511包括多個匹配層ML1、ML2、ML3、ML4和ML5，每個匹配層包括具有弾性材料的弾性層，以及具有塊材科的塊層。如圖5B所示的，第一匹配層MLl包括彈性層 551和塊層552 ；第二匹配層ML2包括彈性層553和塊層554 ；第三匹配層ML3包括彈性層 555和塊層556 ；第四匹配層ML4包括彈性層557和塊層558 ；第五匹配層ML5包括彈性層 559和塊層560。應(yīng)理解，其他設(shè)計可使用不同數(shù)量的匹配層，并且不一定所有匹配層都由彈性層和塊層構(gòu)成。然而，在某些實施例中，至少ー個匹配層包括彈性層和塊層，例如圖5C 中所示出的，其描繪了ー種備選的匹配部565，其中第一匹配層MLl包括彈性層561和塊層 562，且第二匹配層和第三匹配層ML2 563和ML3 564均不具有彈性層和塊層二者。本文使用的弾性材料為諸如聚合物或者膜的相對低損耗低密度的材料(例如 SU8 、基于環(huán)氧樹脂的負(fù)性光刻膠，或Kapton 、聚酰亞胺材料，硅酮)，并且取決于彈性/塊匹配層的目標(biāo)聲學(xué)阻杭，可具有小于3兆瑞利(MR)或者甚至低于1.5MR的聲學(xué)阻杭。本文使用的塊材料為相對高密度的材料，例如鎢、銅或其他金屬，并且可具有接近于30MR的聲學(xué)阻杭。應(yīng)理解的是，也可以使用其他材料。在某些實施例中，盡管考慮了其他厚度，每個由彈性層和塊層構(gòu)成的匹配層部分具有遠(yuǎn)小于四分之一波長的厚度，例如大約50微米(μπι)的厚度。在某些實施例中，弾性層和塊層可各具有小于大約1/6中心頻率波長的厚度，并且塊層的阻抗是彈性層的至少大約5倍。在某些實施例中，匹配層可具有遞減的總體阻杭，以使最遠(yuǎn)離有源層510并最接近保護(hù)面板或透鏡514的匹配層具有匹配層中的最低阻杭。如圖5Β所示，通過減小塊層的厚度并且増大彈性層的厚度，可以獲得匹配層中的遞減的總體阻抗。例如，具有最高阻抗的匹配層可具有最高百分比的塊材料和最低百分比的弾性材料，并且具有最低阻抗的匹配層可具有最低百分比的塊材料和最高百分比的弾性材料。如描繪的，電磁輻射屏蔽508包括匹配層MLl的塊層。在其他實施例中，電磁輻射屏蔽508可包括來自包括塊層和彈性層二者的任何匹配層的塊層。在某些實施例中，并入在電磁輻射屏蔽中的塊層大約為10微米厚或更厚。在某些實施例中，電磁輻射屏蔽508可包括來自鄰接有源層510和/或地電極509的匹配層的塊層。在某些實施例中，電磁輻射屏蔽508可包括鄰接保護(hù)面板或透鏡514的匹配層的塊層。在某些實施例中，電磁輻射屏蔽508可包括不與有源層510、地電極509或保護(hù)面板或透鏡514鄰接的匹配層的塊層。電磁輻射屏蔽508經(jīng)由電極520接地到地522。在某些實施例中，例如，電磁輻射屏蔽508可接地至超聲系統(tǒng)的底盤控制臺。探頭502的有源層510可操作地經(jīng)由電極5Μ 連接到放大器506。在某些實施例中，超聲探頭可為不使用線纜與超聲系統(tǒng)通信的無線超聲探頭。在這樣的實施例中，電磁輻射屏蔽可包括探頭的匹配層的塊層，并可圍繞探頭的有源層和探頭的電子電路(例如，柔性電路)。這類實施例可具有以下例如結(jié)合圖5D討論的熱疏/散熱片。在操作中，電磁輻射屏蔽508可防止由周圍設(shè)備生成的電磁輻射干擾由有源層 510生成并在線纜504和放大器506之間傳輸?shù)碾娦盘?。此外，利用匹配層的塊層作為電磁輻射屏蔽的一部分，可以使得該屏蔽實現(xiàn)為不具有通常與引入金屬層到超聲換能器的聲學(xué)堆棧有關(guān)的不希望的效果。至少ー個實施例的技術(shù)效果為電磁輻射屏蔽防止由周邊設(shè)備生成的電磁輻射干擾由超聲換能器的有源層生成并在線纜和接收器的放大器之間傳輸?shù)碾娦盘?。圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲系統(tǒng)570的部件。超聲系統(tǒng)570包括以上結(jié)合圖5描繪的組件，并進(jìn)一歩包括鄰近于后部堆棧513設(shè)置的熱疏/散熱片574。如圖 5D描述的，熱疏/散熱片574通過熱連接572熱連接至第一匹配層MLl的塊層576，熱連接 572配置成將熱量從塊層576傳遞到熱疏/散熱片574，并離開保護(hù)面板或透鏡514。在某些實施例中，熱疏/散熱片574可經(jīng)由配置成將熱量從塊層(ー個或多個)傳遞到熱疏/ 散熱片574的熱連接而被熱連接至匹配部中的任何和/或所有塊層。在某些實施例中，熱疏/散熱片574可為電磁輻射屏蔽508的一部分，并可經(jīng)由電極520連接到地522。至少ー個實施例的技術(shù)效果為來自超聲探頭的匹配部的一個或多個塊層的熱量被引導(dǎo)離開保護(hù)面板或透鏡而朝向換能器后端的熱疏/散熱片，從而降低了保護(hù)面板或透鏡的工作溫度。圖6-9示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的超聲探頭的帶寬性能的聲學(xué)仿真，其中外部匹配層為塊-弾性結(jié)構(gòu)。圖6描繪了具有創(chuàng)新性電磁輻射屏蔽的原型超聲探頭的帶寬性能， 以及以下的聲學(xué)堆棧特性有源堆棧具有由復(fù)合PZT按照以下方式設(shè)計的厚度制成的壓電層空間中不具有任何匹配層或透鏡的有源堆棧的共振頻率約為3MHz，即接近用于探頭的期望中心頻率；一匹配層厚度為200 μ m，由聲學(xué)阻抗約為11. 5MRay的材料制成；一匹配厚度為170 μ m,由聲學(xué)阻抗約為5MRay的材料制成；以及一匹配層包括由未切塊厚度為25 μ m 的硅酮制成的弾性層，以及由未切塊厚度為7μπι的銅制成的塊層。換能器工作在220 μ m 間隔(pitch)、40ym 切 ロ (kerf)處。圖7描繪了不具有創(chuàng)新性電磁輻射屏蔽的超聲探頭的帶寬性能以及以下聲學(xué)堆棧性能有源層由復(fù)合PZT制成，具有按照以下方式設(shè)計的厚度空間中不具有任何匹配層或透鏡的有源堆棧的共振頻率約為3MHZ，ー個匹配層厚度為200 μ m，由聲學(xué)阻抗約為 11. 5MRay的材料制成；一個匹配厚度為170 μ m，由升學(xué)阻抗約為5MRay的材料制成；以及 ー個匹配層包括未切塊厚度為140 μ m的由聲學(xué)阻抗約為2MRay的材料制成。換能器工作在220 μ m間隔、40 μ m切ロ處。圖8-9圖示了具有創(chuàng)新性電磁輻射屏蔽的原型超聲探頭以及不具有創(chuàng)新性電磁輻射屏蔽的超聲探頭的聲學(xué)性能。明顯地，圖6-9中觀察到的和提供的結(jié)果是相似的，這表明該創(chuàng)新性電磁干擾輻射屏蔽沒有減損聲學(xué)性能。也可預(yù)期制造以及使用具有上述的創(chuàng)新的電磁輻射屏蔽的超聲探頭的方法，并考慮該方法為本發(fā)明的一部分。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的形成超聲探頭的方法1000。在1002，提供聲學(xué)堆棧，其包括有源層、保護(hù)面板或透鏡，以及位于有源層和保護(hù)面板或透鏡之間的匹配層，該匹配層包括包含第一材料的塊層，以及包含不同于第一材料的第二材料的弾性層。 在1004，提供電磁輻射屏蔽至超聲探頭，該電磁輻射屏蔽包括塊層，該電磁輻射屏蔽圍繞有源層，并配置成阻止外部的電磁輻射干擾經(jīng)由線纜向超聲探頭傳輸?shù)男盘柡蛷钠鋫鬏數(shù)男盘?。?006，塊層熱連接至熱疏或散熱片，以使熱量從塊層傳遞至熱疏或散熱片，并離開保護(hù)面板或透鏡。在1008，線纜可操作地連接至有源層(例如，使用柔性電路)，該線纜配置成向超聲探頭傳輸信號和從其傳輸信號，其中電磁輻射屏蔽圍繞該線纜，并且其中電磁輻射屏蔽通過電極接地。在某些實施例中，該方法可進(jìn)ー步包括使匹配層鄰接有源層和/或地電極。在某些實施例中，該方法可進(jìn)ー步包括使匹配層鄰接保護(hù)面板或透鏡。在某些實施例中，塊層包含金屬。在某些實施例中，彈性層包含聚合物。在某些實施例中，彈性層包含聲學(xué)阻抗是壓電材料阻抗的大約1/5的材料。在某些實施例中，塊層的阻抗是彈性層阻抗的至少大約5倍。要理解，以上描述只是說明性而不是限制性的。例如，上述實施例(和/或其方面)可相互結(jié)合使用。另外，可對本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行很多修改以適合具體情況或材料，而沒有背離其范圍。盡管本文描述的尺寸和材料類型旨在定義本發(fā)明的參數(shù)，但它們決非限制， 而只是示范性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在看了以上描述后，多種其它實施例對他們將是顯然的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同這類權(quán)利要求涵蓋的完整等效范圍共同確定。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“在其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包含”和“其中”的易懂英語對等詞。此外，在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等只用作標(biāo)記， 而不是意在對它們的對象施加數(shù)字要求。此外，所附權(quán)利要求的限制并不是按照部件加功能格式編寫的，并且不是意在根據(jù)美國專利法第112條第六款來解釋，除非并直到這類要求權(quán)益的限制明確使用詞語“用于...的部件”并跟隨沒有進(jìn)ー步結(jié)構(gòu)的功能陳述。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件列表代理案號N0.245127UP(23744US01)結(jié)合了匹配層外的電磁干擾屏蔽的聲學(xué)換能器
權(quán)利要求
1.ー種超聲探頭(502)，包括:包括有源層(510)的聲學(xué)堆棧(513)，保護(hù)面板或透鏡(514)，以及位于所述有源層 (510)和所述保護(hù)面板或透鏡(514)之間的匹配層(MLl)，所述匹配層(MLl)包括具有第一材料的塊層(552)，以及具有不同于所述第一材料的第二材料的彈性層(551)；以及包含所述塊層652)的電磁輻射屏蔽(508)，所述電磁輻射屏蔽(508)圍繞所述有源層 (510)，所述電磁輻射屏蔽(508)配置成阻止外部電磁輻射干擾向所述超聲探頭(50 傳輸?shù)男盘柡蛷钠鋫鬏數(shù)男盘枴?br> 2.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述塊層(55 熱連接至熱疏或散熱片 (574)，以使得熱量從所述塊層(552)傳遞到所述熱疏或散熱片(574)，并離開所述保護(hù)面板或透鏡(514)。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述匹配層(MLl)鄰接所述有源層 (510)或地電極(509)。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述匹配層(MLl)鄰接所述保護(hù)面板或透鏡(514)。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述塊層(55 包含金屬。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述彈性層(551)包含聚合物。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述彈性層(551)包含聲學(xué)阻抗小于大約1. 5兆瑞利的材料。
8.如權(quán)利要求1的超聲探頭(502)，其中，所述塊層(552)的阻抗是所述彈性層(551) 的至少大約5倍。
9.如權(quán)利要求1的超聲探頭(502)，進(jìn)ー步包括配置成向所述超聲探頭(50 傳輸信號和從其傳輸信號的線纜，其中所述電磁輻射屏蔽(508)圍繞所述線纜，并且其中所述電磁輻射屏蔽(508)通過電極接地。
10.如權(quán)利要求1所述的超聲探頭(502)，其中，所述超聲探頭(502)配置成與超聲系統(tǒng)無線通信。
11.ー種形成超聲探頭(502)的方法，包括提供包含有源層(510)的聲學(xué)堆棧(513)，保護(hù)面板或透鏡(514)，以及位于所述有源層(510)和所述保護(hù)面板或透鏡(514)之間的匹配層(MLl)，所述匹配層(MLl)包括具有第一材料的塊層(552)，以及具有不同于所述第一材料的第二材料的彈性層(551)；以及對所述超聲探頭(502)提供電磁輻射屏蔽(508)，所述電磁輻射屏蔽(508)包含所述塊層(552)，所述電磁輻射屏蔽(508)圍繞所述有源層(510)，所述電磁輻射屏蔽(508)配置成阻止外部電磁輻射干擾經(jīng)由所述線纜向所述超聲探頭(50 傳輸?shù)男盘柡蛷钠鋫鬏數(shù)男盘枴?br> 12.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括將所述塊層(55 熱連接至熱疏或散熱片 (574)，以使得熱量從所述塊層(552)傳遞到所述熱疏或散熱片(574)并離開所述保護(hù)面板或透鏡(514)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括使所述匹配層(MLl)鄰接所述有源層 (510)或地電極(509)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括使所述匹配層(MLl)鄰接所述保護(hù)面板或透鏡(514)。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)ー步包括可操作地連接線纜至所述有源層(510)， 所述線纜配置成向所述超聲探頭(50 傳輸信號和從其傳輸信號，其中所述電磁輻射屏蔽 (508)圍繞所述線纜，并且其中所述電磁輻射屏蔽(508)經(jīng)由電極接地。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“結(jié)合電磁干擾屏蔽作為匹配層的一部分的聲學(xué)換能器”。提供了具有電磁屏蔽和/或改進(jìn)的熱量管理的超聲探頭(502)和形成探頭(502)的方法。某些探頭(502)包括具有有源層(510)的聲學(xué)堆棧(513)，保護(hù)面板或透鏡(514)以及匹配層(ML1)。該匹配層(ML1)包括塊層(552)和彈性層(551)。該探頭(502)進(jìn)一步包括配置成向超聲探頭(502)傳輸信號和從其傳輸信號的線纜。該探頭(502)進(jìn)一步包括包含塊層(552)的電磁輻射屏蔽(508)。該屏蔽圍繞有源層(510)和線纜，并經(jīng)由電極(509)接地。該屏蔽配置成阻止外部電磁輻射干擾通過線纜向超聲探頭(502)傳輸?shù)男盘柡蛷钠鋫鬏數(shù)男盘?。配置某些探頭(502)，以使得塊層(552)熱連接至熱疏或散熱片(574)，從而熱量從保護(hù)面板或透鏡(514)傳導(dǎo)出去。
文檔編號A61B8/00GK102579075SQ20111046319
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者F·蘭特里, J-F·熱利 申請人:通用電氣公司