專利名稱：超聲波探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可以在超聲波診斷設(shè)備中使用的超聲波探頭的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地， 本發(fā)明涉及可以向操作者提供增強防熱安全性的超聲波探頭。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療領(lǐng)域中，使用超聲波圖像的超聲波診斷設(shè)備被投入實際使用中。一般來說，該類型的超聲波診斷設(shè)備包括超聲波探頭(此后稱之為“探頭”)和診斷設(shè)備本體。探頭向被攝物發(fā)送超聲波，并接收來自被攝物的超聲回波，以及診斷設(shè)備本體對接收信號進行電處理以產(chǎn)生超聲波圖像。構(gòu)成這種超聲波診斷設(shè)備一部分的探頭具有超聲波產(chǎn)生單元，超聲波產(chǎn)生單元向被攝物發(fā)送超聲波，接收來自被攝物的超聲回波以及將接收到的回波作為電信號輸出。除了超聲波產(chǎn)生單元之外，探頭還可以包括集成電路板，集成電路板用于對從超聲波產(chǎn)生單元輸出的信號執(zhí)行放大和A/D轉(zhuǎn)換并改變超聲波產(chǎn)生單元中發(fā)送和接收超聲波的定時。超聲波產(chǎn)生單元發(fā)送和接收超聲波以產(chǎn)生熱量。隨著從超聲波產(chǎn)生單元發(fā)送的超聲波的功率增加，獲得了更高清晰度的超聲波圖像，然而超聲波產(chǎn)生單元產(chǎn)生了更多熱量。診斷常常是通過將探頭中的超聲波產(chǎn)生單元的聲學(xué)透鏡與被攝物接觸而進行的。 因此，如果超聲波產(chǎn)生單元的溫度上升太多，被攝物可能容易受到熱量的危險。集成電路板的致動也導(dǎo)致熱量產(chǎn)生。因此，在具有集成電路板的探頭中，向超聲波產(chǎn)生單元傳導(dǎo)在集成電路板中產(chǎn)生的熱量，增高了超聲波產(chǎn)生單元的溫度。因此，提出了各種提議，以將超聲波產(chǎn)生單元和集成電路板中的熱量從探頭向外部釋放，由此抑制超聲波產(chǎn)生單元的加熱，確保被攝物防熱安全性并使得可以進行使用高功率超聲波的診斷。例如，JP 4-250145A描述了一種探頭(超聲波探頭)，在該探頭中，在具有超聲波產(chǎn)生單元的探頭頭部和具有集成電路板的把手部之間提供接合部，使得接合部的橫截面小于探頭頭部和把手部的橫截面，并向接合部提供散熱器鰭片。JP 2007-209699A描述了一種探頭，包括用于冷卻超聲波產(chǎn)生單元的第一冷卻裝置和用于冷卻集成電路板的第二冷卻裝置。對于第一冷卻裝置和第二冷卻裝置，可以使用包括以下各項的冷卻裝置用于將超聲波產(chǎn)生單元和集成電路板中的熱量傳遞到探頭的相反一端(超聲波發(fā)送方向上的后端)的傳熱裝置，以及用于釋放由傳熱裝置傳遞的熱量的裝置。JP 2009-261840A描述了一種探頭，包括第一熱釋放裝置和第二熱釋放裝置，第一熱釋放裝置用于將超聲波產(chǎn)生單元中的熱量橫向釋放到探頭外部，超聲波產(chǎn)生單元在發(fā)送超聲波的縱向上具有比在橫向上更高的熱阻，以及第二熱釋放裝置用于將集成電路板中的熱量在發(fā)送超聲波的方向的橫向上或者后向上進行引導(dǎo)，并將所引導(dǎo)的熱釋放到探頭外部。

發(fā)明內(nèi)容
這種具有超聲波產(chǎn)生單元和集成電路板的探頭可以釋放超聲波產(chǎn)生單元的熱量， 同時防止集成電路板中的熱量傳遞到超聲波產(chǎn)生單元。因此，有可能確保被攝物免受探頭中產(chǎn)生的熱的危險并進行安全的超聲波診斷， 同時提高從超聲波產(chǎn)生單元發(fā)送的超聲波的功率。常規(guī)探頭重視被攝物防熱安全性，但是根本沒有考慮到操縱探頭以進行超聲波診斷的操作者(進行超聲波診斷的醫(yī)生)的安全。本發(fā)明的目標(biāo)是解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，并提供不僅包括超聲波產(chǎn)生單元和集成電路板而且還包括電池的超聲波探頭，并確保操縱超聲波探頭的操作者的防熱安全性， 其中電池作為電源用于驅(qū)動超聲波探頭。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了超聲波探頭，包括外殼，具有設(shè)置于其中的把手部；以及多個功能單元，部署在所述外殼中，且至少包括超聲波產(chǎn)生單元，向被攝物發(fā)送超聲波，接收由超聲波在被攝物上的反射而產(chǎn)生的超聲回波，并根據(jù)接收到的超聲回波輸出信號；至少一個集成電路板；以及部署在所述外殼中與所述把手部相對應(yīng)的位置處的電池。在本發(fā)明的超聲波探頭中，優(yōu)選地，所述多個功能單元中的至少兩個包括用于彼此獨立地釋放熱量的熱傳導(dǎo)元件。優(yōu)選地，所述多個功能單元中的至少兩個彼此絕緣。優(yōu)選地，所述熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣。優(yōu)選地，所述熱傳導(dǎo)元件在預(yù)定的二維方向上和垂直于所述二維方向的方向上具有不同的熱傳導(dǎo)性，以及優(yōu)選地，在所述預(yù)定的二維方向上的熱傳導(dǎo)性比在垂直于所述二維方向的方向上的熱傳導(dǎo)性高。優(yōu)選地，所述至少一個集成電路板中的一個集成電路板具有執(zhí)行與構(gòu)成超聲波診斷設(shè)備的診斷設(shè)備本體的無線通信的功能。本發(fā)明的超聲波探頭不僅包括超聲波產(chǎn)生單元和集成電路板，而且包括在提供用于驅(qū)動超聲波探頭的電功率中使用的電池。該電池被部署在與讓操作者(進行超聲波診斷的醫(yī)生)手持的把手部相對應(yīng)的位置處，并被設(shè)置在構(gòu)成超聲波探頭外觀的外殼中。在具有集成電路板和電池的超聲波探頭的使用期間的熱量產(chǎn)生(熱釋放)的量在集成電路板中大，而在電池中小。因此，具有前述配置的發(fā)明性超聲波探頭可以抑制由操縱超聲波探頭的操作者所手持的把手部中的熱量產(chǎn)生，同時恰當(dāng)?shù)卮_保了操作者防熱安全性。


圖IA是概念性地示出本發(fā)明的超聲波探頭的實施例的側(cè)視圖，以及圖IB是圖IA 所示的超聲波探頭的俯視圖。圖2A和2B均概念性地示出了在圖IA和IB中示出的超聲波探頭中部署導(dǎo)熱元件的方法。圖3是概念性地示出了使用本發(fā)明的超聲波探頭的超聲波診斷設(shè)備的框圖。
具體實施例方式接下來，通過參考附圖中示出的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明的超聲波探頭進行詳細(xì)描述。圖IA和IB概念性地示出了本發(fā)明的超聲波探頭的配置。圖IA是側(cè)視圖，圖IB是俯視圖。稍后要進行描述的超聲波產(chǎn)生單元14的超聲波換能器46在圖IA中被橫向部署，而在圖IB中在垂直于紙的平面的方向上部署。圖IA和IB中示出的超聲波探頭10 (之后稱為“探頭10”)是無線通信類型的超聲波探頭，其向被攝物發(fā)送超聲波，從被攝物接收超聲回波，將接收到的超聲回波轉(zhuǎn)換為電信號，處理電信號，并通過無線通信將已處理的電信號作為超聲波圖像信號向稍后描述的診斷設(shè)備本體42發(fā)送。探頭10基本上包括外殼12、超聲波產(chǎn)生單元14、電池16、控制部18、通信板20、蓋子對(在圖IA和IB中以虛線示出)和散熱器鰭片26。外殼12和蓋子M構(gòu)成了探頭10的外觀。在外殼12中容納了超聲波產(chǎn)生單元14、電池16以及均作為集成電路板的控制板 18和通信板20。雖然未示出，通過電源線和電信號線將外殼12中的這些組件彼此適當(dāng)?shù)剡B接。在外殼的后端(圖IA和IB中以箭頭“a”示出的超聲波發(fā)送的方向上的后端)提供了用于將部署在外殼12中的功能單元(例如，超聲波產(chǎn)生單元14)中的熱量釋放到外部的散熱器鰭片26。不對散熱器鰭片沈進行具體限制，并且可以使用各種已知的散熱器鰭片 (散熱裝置)，例如，由具有高熱傳導(dǎo)性的金屬(如，鋁和銅)制成的板。蓋子M是固定到外殼12的后端并覆蓋散熱器鰭片沈的元件。蓋子M由例如格狀材料、穿孔的金屬或者具有很多縫的板形成，以使得可以容易釋放內(nèi)部熱量。如圖IA和IB中所示，探頭10的外殼12在發(fā)送超聲波的方向上在超聲波產(chǎn)生單元14的后側(cè)處變窄。在所示探頭10中，將該窄的位置設(shè)置為把手部(手持部)12G，用于操作者(進行超聲波診斷的醫(yī)生)手持并操縱探頭10。將電池16部署在本發(fā)明的探頭10的外殼12內(nèi)與把手部12G相對應(yīng)的位置處。超聲波產(chǎn)生單元14、電池16、控制板18和通信板20是本發(fā)明中的功能單元。在本發(fā)明的實現(xiàn)中，功能單元不限于超聲波產(chǎn)生單元、電池和集成電路板。換言之，在本發(fā)明中，功能單元被部署在構(gòu)成超聲波探頭的外觀的外殼內(nèi)，并示出了具有電作用 (electric action)的一體結(jié)構(gòu)單元?？蛇x地，通過線纜或者FPC將功能單元可選地彼此連接。超聲波產(chǎn)生單元14(此后稱為“超聲波單元14”)具有在超聲波探頭中使用的已知類型，其向被攝物發(fā)送超聲波，從被攝物接收超聲回波并將接收到的回波作為電信號輸出。因此，可以將在超聲波探頭中使用的已知的超聲波產(chǎn)生單元(聲學(xué)單元/壓電震蕩器單元)用作超聲波單元14，例如，通過使用聲學(xué)透鏡來覆蓋超聲波換能器46的一維或者二維陣列而獲得的超聲波產(chǎn)生單元(參見圖幻，每個超聲波換能器包括具有由PZT (鋯鈦酸鉛)或PVDF(聚偏二氟乙烯)制成的壓電體的超聲波振蕩器以及在壓電體的每端形成的電極、聲學(xué)匹配層、支持層(backing layer)等。
在本發(fā)明的實現(xiàn)中，對探頭10的類型沒有具體限制，并且可以使用各種類型，例如，外凸型、線型和扇型。探頭可以是在超聲內(nèi)窺鏡中使用的外部探頭或者徑向掃描型探頭。此外，本發(fā)明的探頭10可以具有與諧波成像兼容的超聲波振蕩器，用于在從所發(fā)送的超聲波中接收第二或更高階諧波中使用。探頭10無線連接到稍后描述的診斷設(shè)備本體42，并且沒有用于外部連接的驅(qū)動功率線或者電信號線。電池16向探頭10的相應(yīng)組件提供驅(qū)動功率。電池16已知為可充電電池，并且如果需要，當(dāng)手持或者置于診斷裝置本體42的探頭固定器96中時，可對電池充電?？刂瓢?8是集成電路板(電子板)，在該集成電路板上，安裝了用于控制探頭10， 執(zhí)行超聲波從/至超聲波單元14的發(fā)送/接收以及處理在超聲波單元14中接收到的信號的集成電路。通信板20是集成電路板，在該集成電路板上，安裝了用于與稍后要描述的診斷設(shè)備本體42的無線通信單元72進行無線通信的集成電路。在本發(fā)明的探頭中，集成電路板的數(shù)目不限于兩個，而是可以是一個。備選地，可以使用三個或者更多的集成電路板，例如，將另一板用作用于控制探頭10的集成電路板。在本發(fā)明的探頭10中，外殼12具有凹面的形狀，以設(shè)置用于操作者手持探頭10 的把手部12G。將電池16部署在外殼12內(nèi)與把手部12G相對應(yīng)的位置處。本發(fā)明的具有這種配置的探頭10確保了操縱探頭10的操作者在使用超聲波診斷設(shè)備進行診斷時的防熱安全性。更具體地，在其使用期間(在診斷期間)，探頭10不僅從超聲波單元14，而且從電池16、控制板18和通信板20產(chǎn)生熱量。從均作為集成電路板的控制板18和通信板20產(chǎn)生熱量或釋放熱量的量很大，而從電池16產(chǎn)生熱量的量不那么大。因此，本發(fā)明的探頭10可以通過抑制操作者所手持的把手部12G的溫度增加來確保操作者的防熱安全性，該探頭10包括部署在外殼12中與設(shè)置在外殼12中把手部12G相對應(yīng)的位置處的電池16。在所示實施例中，將把手部12G設(shè)置在超聲波單元14的相對于超聲波發(fā)送方向 (在圖IA和IB中由“a”來指示的方向)的后側(cè)，以及，將電池16部署在超聲波單元14和除超聲波單元14之外的功能單元(即，控制板18和通信板20)之間。使用這種配置，超聲波探頭可以抑制從溫度升高的控制板18和通信板20(電池16 之外的功能單元)到超聲波單元14的直接熱傳遞。因此，可以抑制超聲波單元14中的熱量產(chǎn)生，同時提高其穩(wěn)定性。在本發(fā)明的探頭10中，所使用的把手部12G優(yōu)選地具有小于等于人體溫度的溫度，即，小于等于37°C。更具體地，優(yōu)選地設(shè)置外殼12的形狀、相應(yīng)功能單元的位置以及稍后要描述的熱傳導(dǎo)元件和熱絕緣器36的放置，以使得所使用的把手部12G保持在37°C或者更低的溫度。從而，操作者具有了進一步改進的安全性和舒適度。在本發(fā)明的探頭10中，把手部12G的形狀不限于所示出的凹面形狀?？梢允褂帽挥脕碓谝阎某暡ㄌ筋^中設(shè)置把手部的各種配置，例如，通過開槽的連續(xù)形成，與具有防滑功能的蓋子相適應(yīng)，可以卡住手指的部分的形成以及把手部的描述性設(shè)置。不管選擇哪種配置，優(yōu)選地在與外殼12中的把手部12G相對應(yīng)的位置處不提供除電池16之外的功能單元。在優(yōu)選實施例中，所示出的探頭10的功能單元獨立地具有熱傳導(dǎo)元件。更具體地，超聲波單元14具有兩個板狀的熱傳導(dǎo)元件14a，以使得可以從側(cè)向?qū)⒊暡▎卧?4夾于其間(在與部署超聲波換能器46的方向相垂直的方向上)。電池16具有兩個板狀的熱傳導(dǎo)元件16a，以使得可以從側(cè)向?qū)㈦姵?6夾于其間。此外，將板狀的熱傳導(dǎo)元件18a放置為與控制板18遠(yuǎn)離電池16的對側(cè)相接觸，將板狀的熱傳導(dǎo)元件20a放置為與通信板20遠(yuǎn)離電池16的對側(cè)相接觸。在圖1中以虛線示出了熱傳導(dǎo)元件14a、16a和18a (20a)，以清楚地示出探頭10的配置或外殼12的內(nèi)部。熱傳導(dǎo)元件14a、16a、18a和20a從相應(yīng)的功能單元向外殼12在超聲波的發(fā)送方向(以箭頭“a”來指示的方向)上的后端延伸，并連接到為單個熱傳導(dǎo)元件提供的散熱器鰭片26。因此，在所示探頭10中提供的散熱器鰭片沈的數(shù)目是與熱傳導(dǎo)元件的數(shù)目相對應(yīng)的6個。本發(fā)明不限于此，可以將多個熱傳導(dǎo)元件連接到一個散熱器鰭片26。相反，可以將多個散熱器鰭片連接到一個熱傳導(dǎo)元件。在優(yōu)選實施例中，所示探頭10的功能單元獨立地包括熱傳導(dǎo)元件，這使得可以將從單獨的功能單元產(chǎn)生的熱量有效地從要釋放的功能單元傳遞到探頭10的外部。因此，操作者在把手部12G中可以具有進一步改進的防熱安全性。熱傳導(dǎo)元件使得超聲波單元14中的熱量適當(dāng)?shù)蒯尫诺絾卧獠浚瑫r適當(dāng)?shù)匾种茝碾姵?6和集成電路板(即，控制板18和通信板20)向超聲波單元14的熱傳遞。因此， 熱傳導(dǎo)元件可以抑制超聲波單元14的加熱，以適當(dāng)?shù)卮_保被攝物的防熱安全性，并防止超聲波單元14遭受由于熱所造成的功率下降或者不穩(wěn)定的操作，同時還提高了要發(fā)送的超聲波的功率。這些熱傳導(dǎo)元件還使得從探頭10向外部釋放熱的效果得到提高。因此，也降低了由于熱量產(chǎn)生而造成的對探頭10(超聲波單元14)進行致動的方法的限制。因此，在該致動方法中可以降低對致動電壓的限制，在該致動方法中，例如在彩色多普勒模式下，因為探頭中產(chǎn)生熱量，與B模式相比，必須減小致動電壓。因此，取決于所使用的致動方法，還可以獲得歸功于提高致動電壓而提高靈敏度的效果，例如彩色多普勒模式下的多普勒靈敏度的提高。不對本發(fā)明的探頭10中使用的熱傳導(dǎo)元件進行具體限制，可以使用各種已知的熱傳導(dǎo)元件，例如由高熱傳導(dǎo)性的材料(例如，鋁和銅)制成的熱傳導(dǎo)性板或片。具體地，有利地使用這樣的熱傳導(dǎo)性板或片在平面方面(x-y方向(預(yù)定的二維方向))上的熱傳導(dǎo)性與在厚度方向(ζ方向或者與該二維方向垂直的方向)上的熱傳導(dǎo)性之間存在著大的差異，并在平面方向上具有高的熱傳導(dǎo)性。這種熱傳導(dǎo)元件的優(yōu)選示例包括PGS石墨片(Panasonic Electronic Devices Co.，Ltd.)和其他的熱解石墨板或片。使用這種熱傳導(dǎo)元件所獲得的效果可以等效于在使用稍后描述的熱絕緣器36的情況下熱傳導(dǎo)元件的相互絕緣。
如圖IA和IB中所示出的，可以簡單地使熱傳導(dǎo)元件與功能單元的最大表面或熱產(chǎn)生部進行表面接觸，以使得可以將功能單元中的熱傳遞到單元外部。然而，當(dāng)使用在平面方向上比在厚度方向上具有更高熱傳導(dǎo)性的熱傳導(dǎo)元件(例如，熱解石墨板)時(為了方便，此后將該特性成為“各向異性”，以及此后將如在銅中一樣熱傳導(dǎo)性不隨方向改變的特性稱為“各向同性”)，如果在平面方向上的熱傳導(dǎo)性與在厚度方向上差別很大，通過熱傳導(dǎo)元件與產(chǎn)生熱的部分的簡單表面接觸不能獲得足夠高的熱傳遞性能。在這種情況下，如從圖2A中概念性示出的控制板18所看出的，通過將由具有高熱傳導(dǎo)性的材料(例如，銅)制成的各向同性熱傳導(dǎo)片30與由例如熱解石墨的材料制成的各向異性熱傳導(dǎo)片32在它們的末端或者末端表面處結(jié)合，來形成熱傳導(dǎo)元件18a，并部署熱傳導(dǎo)元件18a以使得各向同性熱傳導(dǎo)片30與集成電路(IC)34的熱產(chǎn)生部相接觸，可以將控制板18中的熱量傳遞到外部。備選地，如圖2B中概念性的示出的控制板18所看出的，通過根據(jù)控制板18 (功能單元)的配置切割由例如熱解石墨的材料制成的各向異性熱傳導(dǎo)片以獲得熱傳導(dǎo)元件 18a(各向異性的熱傳導(dǎo)片)，并部署熱傳導(dǎo)片18a以使得熱傳導(dǎo)片18a的末端部與集成電路34的熱產(chǎn)生部相接觸，可以將控制板18中的熱量傳遞到外部。熱傳導(dǎo)元件不限于所有功能單元獨立地具有這些元件的情況。更具體地，在本發(fā)明中，對于優(yōu)選地包括超聲波單元14在內(nèi)的至少兩個功能單元，優(yōu)選地讓它們獨立包括至少一個熱傳導(dǎo)元件。在這種情況下，其他功能單元可以共享單個熱傳導(dǎo)元件，或者沒有熱傳導(dǎo)元件。然而，在提高被攝物和操作者防熱安全性、超聲波單元14的操作穩(wěn)定性和從超聲波單元14發(fā)送的超聲波的功率方面，對于所有的功能單元，如所示實施例一樣，優(yōu)選地讓它們獨立具有至少一個熱傳導(dǎo)元件。在圖IA和IB所示探頭10中，優(yōu)選地使用熱絕緣體36填充外殼12中的對角遮蔽 (diagonally shaded)區(qū)域。即，所示探頭10優(yōu)選地使用熱絕緣體36來獲得所有功能單元與熱傳導(dǎo)元件之間的熱絕緣。使用熱傳導(dǎo)元件，具有這種配置的探頭10可以進一步提高操作者免受把手部12G 中的熱的危險的安全性，適當(dāng)?shù)卮_保被攝物的防熱安全性，且適當(dāng)?shù)胤乐褂捎跓崃克斐傻某暡óa(chǎn)生單元的功率降低或者不穩(wěn)定操作。在本發(fā)明的探頭10中，不對熱絕緣體36進行具體限制，可以使用各種已知的熱絕緣體。示例性的熱絕緣體包括包含微型空心球體(micro hollow sphere)的聚氨酯絕緣體(urethane insulation)和環(huán)氧硅樹脂材料。在本發(fā)明的探頭10中，熱絕緣體36不限于填充熱絕緣體以使得將所有功能單元與熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣的情況。更具體地，可以填充熱絕緣體36，以使得僅有部分或者所有的功能單元彼此絕緣， 或者僅有部分或者所有的熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣，或者僅有部分功能單元和熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣。然而，優(yōu)選地填充熱絕緣體36以使得至少所有的功能單元或所有的熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣，因為可能提高操作者和被攝物的防熱安全性，防止來自超聲波單元14的熱傳遞，增加超聲波的功率以及穩(wěn)定地致動超聲波單元。對于要填充的熱絕緣體36特別優(yōu)選地，使得如在所示實施例中一樣，將所有的功能單元和熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣。圖3是概念性地示出超聲波診斷設(shè)備的實施例的框圖，該超聲波診斷設(shè)備使用圖 IA和IB中示出的本發(fā)明的超聲波探頭10。如圖3所示，超聲波診斷設(shè)備40包括探頭10和診斷設(shè)備本體42。通過無線通信從探頭10向診斷設(shè)備本體42發(fā)送超聲波圖像數(shù)據(jù)。如上所述，探頭10包括功能單元，例如，超聲波單元14、電池16以及均作為集成電路板的控制板18和通信板20 (圖3中未示出)。如上所述，通過使用聲學(xué)透鏡來覆蓋超聲波換能器46 (此后稱為“換能器46”)的一維或者二維陣列而獲得超聲波單元14，每個超聲波換能器包括超聲波振蕩器、聲學(xué)匹配層、支持層等。將構(gòu)成接收信號處理器48、并/串轉(zhuǎn)換器50、發(fā)送致動器52、接收控制器M、發(fā)送控制器56和探頭控制器58的集成電路安裝在控制板18上。另一方面，將構(gòu)成無線通信單元60、用于無線通信的天線62以及通信控制器64安裝在通信板20上。超聲波單元14的換能器46單獨連接到對應(yīng)的接收信號處理器48，接收信號處理器48經(jīng)由并/串轉(zhuǎn)換器50連接到無線通信單元60。換能器46還經(jīng)由發(fā)送致動器52連接到發(fā)送控制器56，接收信號處理器48連接到接收控制器M，以及無線通信單元60連接到通信控制器64。并/串轉(zhuǎn)換器50、發(fā)送控制器 56、接收控制器M和通信控制器64連接到探頭控制器58。如上所述，電池16沒有外部驅(qū)動電源線，而是用于驅(qū)動無線連接到診斷設(shè)備本體 42的探頭10并向探頭10中需要電功率的組件提供電功率的電源。當(dāng)在診斷設(shè)備本體42的探頭固定器96中固定時，如果需要，對電池16充電。換能器46均根據(jù)從發(fā)送致動器52提供的致動信號來發(fā)送超聲波，從被攝物接收超聲回波，將接收到的超聲回波轉(zhuǎn)換為電信號，并向接收信號處理器48輸出超聲波圖像的接收信號。發(fā)送致動器52包括例如多個脈沖器，以及向每個換能器46 (超聲波振蕩器)提供致動電壓來震蕩無機的壓電器件，并由此發(fā)送超聲波。發(fā)送致動器52基于發(fā)送控制器56所選擇的發(fā)送延遲模式，調(diào)節(jié)針對響應(yīng)換能器 46的致動信號的延遲量，以使得從換能器46發(fā)送的超聲波形成覆蓋被攝物的組織區(qū)域的寬的超聲波束，并向換能器46提供已調(diào)節(jié)的致動信號。在接收控制器的控制之下，接收信號處理器48讓從對應(yīng)換能器46輸出的接收信號經(jīng)過正交檢測或者正交采樣，以產(chǎn)生復(fù)基帶信號，采樣復(fù)基帶信號以產(chǎn)生包含與組織的區(qū)域有關(guān)的信息在內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，并向并/串轉(zhuǎn)換器50提供該采樣數(shù)據(jù)。并/串轉(zhuǎn)換器50將具有多個通道的接收信號處理器48產(chǎn)生的并行采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行采樣數(shù)據(jù)。無線通信單元60根據(jù)串行采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行載波調(diào)制以產(chǎn)生發(fā)送信號，并向天線62 提供發(fā)送信號，使得天線62發(fā)送無線電波以實現(xiàn)串行采樣數(shù)據(jù)的發(fā)送。在此可以使用的調(diào)制方法包括ASK (幅移鍵控)、PSK (相移鍵控),QPSK (正交相移鍵控)以及16QAM(16正交幅度調(diào)制)。無線通信單元60使用天線62通過與診斷設(shè)備本體42的無線通信來向診斷設(shè)備本體42發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，從診斷設(shè)備本體42接收各種控制信號以及向通信控制器64輸出接收到的控制信號。通信控制器64對無線通信單元60進行控制，以使用由探頭控制器58設(shè)置的發(fā)送波強度來發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，并向探頭控制器58輸出由無線通信單元60接收到的各種控制信號。探頭控制器58根據(jù)從診斷設(shè)備本體42發(fā)送的各種控制信號來控制探頭10的組件。另一方面，診斷設(shè)備本體42包括與天線70相連的無線通信單元72。無線通信單元72經(jīng)由串/并轉(zhuǎn)換器74連接到數(shù)據(jù)存儲單元76。數(shù)據(jù)存儲單元76連接到圖像產(chǎn)生器 78。圖像產(chǎn)生器78經(jīng)由顯示控制器82連接到監(jiān)視器83。無線通信單元72還連接到通信控制器80 ；串/并轉(zhuǎn)換器74、圖像產(chǎn)生器78、顯示控制器82以及通信控制器80連接到設(shè)備控制器84。設(shè)備控制器84連接到用于操作者執(zhí)行輸入操作的操作單元86。設(shè)備控制器84經(jīng)由饋電控制器92連接到電源單元94。用于固定未使用的探頭10的探頭固定器96進一步在診斷設(shè)備本體42中形成，并具有饋電部98。無線通信單元72通過與探頭10的無線通信向探頭10發(fā)送各種控制信號。無線通信單元72解調(diào)由天線70接收到的信號，以輸出串行采樣數(shù)據(jù)。通信控制單元80控制無線通信單元72，使得以由設(shè)備控制器84設(shè)置的發(fā)送無線電波強度來發(fā)送各種控制信號。串/并轉(zhuǎn)換器74將從無線通信單元72輸出的串行采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲單元76由存儲器、硬盤等來構(gòu)成，并存儲由串/并轉(zhuǎn)換器74轉(zhuǎn)換的至少一幀采樣數(shù)據(jù)。圖像產(chǎn)生器78對從數(shù)據(jù)存儲單元76讀出的每幀采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行接收聚焦 (reception focusing)，以產(chǎn)生表示超聲波診斷圖像的圖像信號。顯示控制器82根據(jù)圖像產(chǎn)生器78產(chǎn)生的圖像信號，弓丨起監(jiān)視器83顯示超聲波診斷圖像。監(jiān)視器83包括例如IXD的顯示設(shè)備，并在顯示控制器82的控制之下顯示超聲波診斷圖像。設(shè)備控制器84控制診斷設(shè)備本體42中的組件。電源單元94向診斷設(shè)備本體42中需要電功率的組件提供電功率。饋電控制器92可選地使得電源單元94連接到探頭固定器96的饋電部98，使得可以對探頭10的電池16充電。然后，饋電部98對在探頭固定器96中固定的探頭10的電池 16充電。不對用于對電池16充電的裝置(電源裝置)進行具體限制，可以使用各種已知裝置，例如電池16和饋電部98之間通過電接觸的連接以及使用電磁感應(yīng)的充電裝置。在所示實施例中，診斷設(shè)備本體42的饋電控制器92對探頭10的電池16的充電進行與是否有必要對探頭10充電或者充電是否完成相關(guān)的控制。然而，本發(fā)明不限于此， 在電池16中提供的集成電路板可以具有這種功能。可以由各種可充電設(shè)備中使用的任何已知方法來控制電池16的充電。不是診斷設(shè)備本體42而是單獨提供，可以使用專用充電裝置來對探頭10的電池 16充電。在超聲波診斷設(shè)備40中，在診斷之后，根據(jù)探頭10的發(fā)送致動器52提供的致動電壓，首先從換能器46發(fā)送超聲波。向?qū)?yīng)的接收信號處理器48提供從已接收到由超聲波在被攝物上的反射而產(chǎn)生的超聲回波的換能器46所輸出的接收信號，以產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)在并/串轉(zhuǎn)換器50 中經(jīng)過成為串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并在然后從無線通信單元60 (天線62)無線地發(fā)送到診斷設(shè)備本體42。在本發(fā)明的探頭10中，將具有少量熱產(chǎn)生的電池16部署在外殼12中與把手部 12G相對應(yīng)的位置處，并因此操作者在避免暴露在探頭10中產(chǎn)生的熱的危險的情況下，可以進行安全診斷。在所示優(yōu)選實施例中，將熱傳導(dǎo)元件獨立地部署在相應(yīng)的功能單元中，并使用熱絕緣體36來填充探頭10，并因此可以防止被攝物暴露于探頭10產(chǎn)生的熱的危險之下。在串/并轉(zhuǎn)換器74中將診斷設(shè)備本體42的無線通信單元72接收到的采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并存儲在數(shù)據(jù)存儲單元76中。此外，逐幀地將采樣數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲單元76讀出，以及圖像產(chǎn)生器78產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，并基于該圖像數(shù)據(jù)，顯示控制器82引起監(jiān)視器83顯示超聲波診斷圖像。雖然以上已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的超聲波探頭，本發(fā)明決不以任何方式受限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種改進和修改?？梢栽谟糜卺t(yī)療環(huán)境中的各種診斷的超聲波診斷設(shè)備中有利地使用該超聲波探頭。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，包括外殼，具有設(shè)置于其中的把手部；以及多個功能單元，部署在所述外殼中，且至少包括超聲波產(chǎn)生單元，向被攝物發(fā)送超聲波，接收由超聲波在被攝物上的反射而產(chǎn)生的超聲回波，并根據(jù)接收到的超聲回波來輸出信號；至少一個集成電路板；以及部署在所述外殼中與所述把手部相對應(yīng)的位置處的電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述多個功能單元中的至少兩個包括用于彼此獨立地釋放熱量的熱傳導(dǎo)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述多個功能單元中的至少兩個彼此絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其中，所述熱傳導(dǎo)元件彼此絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其中，所述熱傳導(dǎo)元件在預(yù)定的二維方向上和垂直于所述二維方向的方向上具有不同的熱傳導(dǎo)性，以及在所述預(yù)定的二維方向上的熱傳導(dǎo)性比在垂直于二維方向的方向上的熱傳導(dǎo)性高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，所述至少一個集成電路板中的一個集成電路板具有執(zhí)行與構(gòu)成超聲波診斷設(shè)備的診斷設(shè)備本體的無線通信的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波探頭，其向被攝物發(fā)送超聲波，接收由超聲波在被攝物上的反射而產(chǎn)生的超聲回波，并輸出超聲波圖像信號，該超聲波探頭包括外殼，具有設(shè)置于其中的把手部；以及多個功能單元，部署在外殼中。多個功能單元包括超聲波產(chǎn)生單元、至少一個集成電路板和電池。部署在外殼中與把手部相對應(yīng)的位置處的電池確保了操作者免受在至少一個集成電路板等中產(chǎn)生的熱的危險。
文檔編號A61B8/00GK102525557SQ20111040245
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者大澤敦 申請人:富士膠片株式會社