本發(fā)明涉及超聲波探頭以及超聲波診斷裝置。

背景技術(shù)：

1、在超聲波診斷中，通過使超聲波探頭與患者的被檢體的體表或者體腔內(nèi)接觸這樣的簡單的操作，就能夠得到心臟、胎兒的情形作為超聲波圖像，并且安全性高，因此能夠反復進行檢查。通過從具有壓電元件的超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，由超聲波探頭接收反射的超聲波，對該接收到的信號進行各種處理，而得到超聲波圖像數(shù)據(jù)。

2、另外，已知有基于pmut(piezoelectric?micromachined?ultrasonictransducer：壓電微機械超聲換能器)的超聲波探頭。pmut是通過mems(micro?electromechanical?systems：微機電系統(tǒng))，而基于與壓電薄膜結(jié)合后的薄膜的彎曲運動的換能器(超聲波探頭)。例如，已知有將一個發(fā)送/接收ch所包含的多個相鄰的pmut單元彼此并聯(lián)或者串聯(lián)地連接的超聲波換能器(參照專利文獻1)。

3、另外，已知有微型機械加工超聲波轉(zhuǎn)換器陣列，其具有多個在mut陣列內(nèi)具有共振頻率不同的多個轉(zhuǎn)換器要素的電極導軌(參照專利文獻2)。電極導軌按照每個通道設(shè)置，將各通道中的轉(zhuǎn)換器要素并聯(lián)電連接。

4、專利文獻1：日本專利第6933082號公報

5、專利文獻2：日本特表2016-503312號公報

6、例如，在1d(一維)陣列的超聲波探頭的情況下，根據(jù)其圖像化對象(深度、大小)大致決定頻帶、元件面積(短軸寬度、長軸長度)。在基于pmut的1d陣列的情況下，在元件面積中包含幾百個左右的pmut單元，它們并聯(lián)電連接。

7、一般的pmut由配置有多個基于壓電薄膜、振動膜、振動膜支承構(gòu)造(背面腔)的pmut單元的pmut陣列構(gòu)成。通過濺射法等在硅晶片上制成壓電薄膜，其厚度恒定。振動膜厚成為所使用的基板、例如soi(silicon?on?insulator：絕緣體上硅)基板的器件層的膜厚，是恒定的。pmut單元的共振頻率能夠通過振動膜的直徑來控制，使直徑分布變化而能夠得到所希望的頻帶。

8、壓電元件的電特性(阻抗特性)由靜電電容成分和電阻成分大致良好地表示(共振點除外)。靜電電容由pmut單元的壓電薄膜的相對介電常數(shù)和膜厚、直徑大致決定。另外，若一旦決定設(shè)計頻帶，則pmut直徑被大致決定為其共振頻率處于設(shè)計頻帶附近，靜電電容的控制非常難。

9、例如，假定將cmos(complementary?metal-oxide?semiconductor：互補金屬氧化物半導體)電路接近連接于pmut單元的無線的超聲波探頭。在僅并聯(lián)連接的pmut單元的情況下，靜電電容變得過大。雖然能夠通過電感器電路的追加來取消靜電電容，但電路追加會使超聲波探頭的尺寸、重量增大，使用便利性顯著惡化。另外，電路追加伴隨著成本增大。

10、在僅串聯(lián)連接的pmut單元中，相反，靜電電容變得過小。另外，在發(fā)送時對pmut單元施加的電壓降低，由此發(fā)送靈敏度也降低。

11、因此，像上述現(xiàn)有的超聲波換能器或者微型機械加工超聲波轉(zhuǎn)換器陣列那樣，無論是并聯(lián)連接方式或串聯(lián)連接方式，都很難調(diào)整為適當?shù)撵o電電容。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的課題在于，根據(jù)超聲波探頭與后級的部件(發(fā)送接收部、電纜)的連接方式，適當?shù)乜刂茐弘娫撵o電電容，取得阻抗的匹配。

2、為了解決上述課題，技術(shù)方案1所記載的發(fā)明的超聲波探頭具備pmut陣列，該pmut陣列具有多個通道，在各該通道內(nèi)具有三個以上的多個pmut單元，上述多個pmut單元的壓電元件被進行混合了相互并聯(lián)電連接和串聯(lián)電連接的串并聯(lián)混合連接。

3、在技術(shù)方案2所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1中記載的超聲波探頭，其中，上述多個pmut單元包含共振頻率相互不同的pmut單元。

4、在技術(shù)方案3所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，上述串并聯(lián)混合連接是上述pmut單元的驅(qū)動電壓在上述pmut陣列的發(fā)送開口的仰角方向的端部側(cè)和中心側(cè)不同的連接。

5、在技術(shù)方案4所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，上述串并聯(lián)混合連接是上述pmut單元的驅(qū)動電壓在上述pmut陣列的發(fā)送開口的方位角方向的端部側(cè)和中心側(cè)不同的連接。

6、在技術(shù)方案5所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，超聲波的發(fā)送時與超聲波的接收時的上述串并聯(lián)混合連接的串聯(lián)數(shù)和并聯(lián)數(shù)不同。

7、在技術(shù)方案6所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，上述多個pmut單元包含超聲波的發(fā)送專用的pmut單元和超聲波的接收專用的pmut單元。

8、在技術(shù)方案7所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，具備切換電路部，該切換電路部經(jīng)由電極與上述pmut陣列的pmut單元連接，并且切換該pmut單元的串聯(lián)以及并聯(lián)中的至少一個連接。

9、在技術(shù)方案8所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案7所記載的超聲波探頭，其中，上述切換電路部按照由多個pmut單元構(gòu)成的每個塊來切換上述pmut單元的連接。

10、在技術(shù)方案9所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案7所記載的超聲波探頭，其中，上述切換電路部根據(jù)掃描模式或者規(guī)定的參數(shù)，切換上述pmut單元的連接。

11、在技術(shù)方案10所記載的發(fā)明中，根據(jù)技術(shù)方案1所記載的超聲波探頭，其中，具備發(fā)送接收部，該發(fā)送接收部生成超聲波發(fā)送用的驅(qū)動信號并輸出到上述pmut陣列的pmut單元，并且從該pmut陣列的pmut單元接收超聲波的接收信號。

12、技術(shù)方案11所記載的發(fā)明的超聲波診斷裝置具備：技術(shù)方案1至10中任一項所記載的超聲波探頭；以及圖像生成部，基于從上述超聲波探頭輸入的接收信號，生成超聲波圖像數(shù)據(jù)。

13、技術(shù)方案12所記載的發(fā)明的超聲波診斷裝置具備：技術(shù)方案1至9中任一項所記載的超聲波探頭；發(fā)送接收部，生成超聲波發(fā)送用的驅(qū)動信號并輸出到上述pmut陣列的pmut單元，并且從該pmut陣列的pmut單元接收超聲波的接收信號；以及圖像生成部，基于從上述發(fā)送接收部輸入的接收信號，生成超聲波圖像數(shù)據(jù)。

14、根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)超聲波探與后級的部件的連接方式，能夠適當?shù)乜刂茐弘娫撵o電電容，能夠取得阻抗的匹配。

技術(shù)特征：

1.一種超聲波探頭，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波探頭，其中，

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波探頭，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中，

11.一種超聲波診斷裝置，其中，具備：

12.一種超聲波診斷裝置，其中，具備：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供超聲波探頭以及超聲波診斷裝置。根據(jù)超聲波探頭與后級的部件的連接方式，適當?shù)乜刂茐弘娫撵o電電容，取得阻抗的匹配。超聲波診斷裝置(1A)具備超聲波探頭(2A)。超聲波探頭(2A)具備PMUT陣列(21)，該PMUT陣列(21)具有多個通道，在各通道內(nèi)具有三個以上的多個PMUT單元(211)。多個PMUT單元(211)的壓電元件被進行混合了相互并聯(lián)電連接和串聯(lián)電連接的串并聯(lián)混合連接。

技術(shù)研發(fā)人員：鈴木謙次,中山雄太
受保護的技術(shù)使用者：柯尼卡美能達株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10