[发明专利]超声波探头与超声波诊断设备

说明书

本申请是申请日为2004年1月23日、申请号为200480002608.2、发明名称为“超声波探头与超声波诊断设备”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种用于在它自己与病人之间发射和接收超声波的超声波探头，以及包括该超声波探头的超声波诊断设备。更具体地说，本发明涉及一种能够改变短轴方向的孔径(aperture)的超声波探头。 

背景技术

一般，超声换能器包括一对电极，它们中间夹有包括压电材料的层(以下称为压电层)，并且超声波探头包括多个超声换能器，其中例如超声换能器一维地排列。进一步，在长轴方向上排列的换能器中的预定数量换能器被确定为孔径(aperture)，属于该孔径的多个换能器被驱动，并且超声波束会聚到病人体中要测量的部位，使得该部位被超声波束照射。进一步，属于该孔径的多个换能器接收发自病人的超声反射回波等，并且超声反射回波被转换成电信号。 

另一方面，关于垂直于上述长轴方向的短轴方向，通过改变超声波频率来更改孔径宽度，以致超声波束束宽减小、并且分辨率提高(专利文献1：JP7-107595A)。在根据专利文献1的超声波探头中，在短轴方向上中心处的压电层厚度小，并且向其末端逐渐增大。因此，在短轴方向上中心的高频响应高，并且短轴方向上末端的低频响应高，从而获得宽带频率特性。结果，超声波探头短轴方向上的孔径宽度与频率相反地变化，借此在从较浅的深度到较深的深度变化的范围内获得了较细的束宽。 

然而，根据专利文献1中公开的超声波探头，短轴方向上两端的 低频响应变得比中心部分的低频响应高，并且每一端的声压都高于中心部分的声压，借此获得了非均匀的声压分布。随后，超声波探头的分辨率降低了。 

发明内容

为使超声波探头对短轴方向频率的频率响应变得均匀，而提出了本发明。 

本发明通过以下手段来解决上述问题。 

根据本发明，在包括每一个都具有压电层和把压电层夹在中间的一对电极的多个超声换能器阵列的超声波探头中，压电层具有被设置在超声波发射侧的第一压电层、被设置在第一压电层另一侧的第二压电层、以及被设置在第一和第二压电层之间的公共电极。该超声波探头具有在垂直于超声换能器排列方向的短轴方向上相对整个孔径的均匀低频响应分布，以及短轴方向上中心部分的高高频响应分布。 

可以通过(1)至(9)中显示的以下手段来实现上述频率响应分布。 

(1)第一压电层末端在短轴方向上的厚度小于第一压电层中心部分的厚度，并且第二压电层末端的厚度大于第二压电层中心部分的厚度， 

(2)第一和第二压电层与一对电极接触的面的每一面都是平的，并且第一压电层和第二压电层之间的界面被形成为凹陷到第二压电层那一侧的曲面， 

(3)第一和第二压电层与一对电极接触的面的每一面都是平的，并且第一压电层和第二压电层之间的界面被形成为脊线(ridge line)与短轴方向中心部分相对应的峰(crest)， 

(4)第一和第二压电层与一对电极接触的面的每一面都是平的，并且第一压电层和第二压电层之间的界面具有被设置在短轴方向中心部分上并且向第二压电层那一侧凸出的平面部分，以及被设置在两端的每一端并且向第一压电层那一侧凸出的平面部分， 

(5)第一压电层的超声波发射侧那一面是凹的，第二压电层的超声波非发射侧那一面是凸的，并且第一压电层和第二压电层之间的界面凹陷到第二压电层那一侧、并且该界面的曲率大于第一压电层的超声波发射侧那一面的曲率，

(6)第一压电层的超声波发射侧那一面是凹的，第二压电层的超声波非发射侧那一面是凸的，并且第一压电层和第二压电层之间的界面被形成为脊线与短轴方向中心部分相对应的峰， 

(7)第一和第二压电层中每一压电层都具有预定厚度，其中用于第一压电层的压电材料的密度在短轴方向上从中心部分向末端减小，并且用于第二压电层的压电材料的密度在短轴方向上从中心部分向末端增大， 

(8)除(1)至(7)中所示配置以外，包括具有与用于压电层的压电材料声阻抗近似相等的声阻抗的材料的调节层被设置在第二压电层的超声波非发射侧，其中短轴方向上调节层的厚度从中心部分向末端逐渐增大。