专利名称：超声波探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波探头，且具体地涉及对探头操作的稳定性的改进。
背景技术：
传统上，已将使用超声波图像的超声波诊断装置投入用于医疗领域。一般而言，该类型的超声波诊断装置包括具有内置传感器(transducer)阵列的超声波探头和连接到超声波探头的装置主体。超声波探头向对象发射超声波，从该对象接收超声回波，并且装置主体对接收信号进行电处理，以产生超声波图像。使用这种超声波诊断装置，用一只手握住超声波探头，将传感器阵列的超声波发送/接收表面置于与对象表面相接触，从而做出诊断。为了获得高度准确的超声波图像，需要以稳定的姿势来握住超声波探头。然而，由于超声波探头使传感器阵列被置于最下方的位置处，因此超声波发送/ 接收表面是暴露的。因此，当在探头内提供用于信号处理的电路板、用于供电的电池等等时，需要将这些内置的组件置于传感器阵列之上。然后，需要将探头的重心置于较高的位置处，这使得难以用稳定的姿势来握住超声波探头。JP 04-30835A描述了一种超声波探头，其根据填充材料在探头中的位置，使用密度不同的多种类型的填充材料作为在超声波探头的外壳中提供的填充材料，以将探头的重心置于较低位置处。JP 2002-65666描述了一种超声波探头，其外壳的把手具有用于让把手更容易被操作者握住并从而提高操作便利性的凹陷。然而，尽管可以使用JP 04-30835中描述的超声波探头将重心置于较低位置处， 但是不能奢望通过让重心处于较低位置的简单配置获得对操纵的显著增强，这是因为这种类型的超声波探头一般是从侧向握住的，在操作中超声波发送/接收表面朝下，因而长时间以稳定的姿势来握住超声波探头是困难的。此外，如JP 2002-65666中描述的超声波探头一样，在外壳的把手中形成凹陷不能改变操作者的手所承载的重量，因此不能减轻对操作者的负担。

发明内容
本发明的目的是提供一种超声波探头，其解决现有的这些问题，并使得在以稳定姿势握住探头的情况下做出超声波诊断成为可能。根据本发明的一种超声波探头，包括传感器阵列，具有超声波发送/接收表面；处理电路，安装在信号处理板上，用于处理使用所述传感器阵列从对象接收的超声回波，以产生接收信号；外壳，包括位于一端的传感器阵列隔层以及位于所述传感器阵列附近的所述信号处理板，所述传感器阵列隔层用于容纳所述传感器阵列，
所述外壳包括位于另一端的、沿给定方向突出的凸起，所述给定方向垂直于所述传感器阵列布置的中心线，所述外壳还包括位于所述凸起和所述传感器阵列隔层之间的把手，用于从所述给定方向握持，在所述传感器阵列的所述超声波发送/接收表面处于水平姿势时，在所述给定方向上，重心位于远离所述传感器阵列的布置的中心线的位置上。


图1是示出了根据本发明的实施例1的超声波探头的配置的框图。图2是示出了处于操作中的根据实施例1的超声波探头的侧视图。图3是示出了处于操作中的根据实施例1的超声波探头的俯视图。图4是示出了包括根据实施例1的超声波探头在内的超声波诊断装置的内部配置的框图。图5是示出了处于操作中的根据实施例2的超声波探头的侧视图。图6是示出了处于操作中的根据实施例3的超声波探头的侧视图。图7是示出了处于操作中的根据实施例3的超声波探头的俯视图。
具体实施例方式下面将基于附图来描述本发明的实施例。实施例1图1示出了根据本发明的实施例1的超声波探头1。超声波探头1包括外壳2， 包含传感器阵列3 ；信号处理板4、无线通信板5以及电池6。外壳2在其一个端部加具有传感器阵列隔层(compartment) 7，其中装有传感器阵列3。传感器阵列3包括从外壳2的一个端部加面向外侧的超声波发送/接收表面3a。 外壳2的另一个端部2b具有沿给定方向D突出的凸起8，该给定方向D垂直于传感器阵列 3布置的中心线C。凸起8中装有电池6。此外，外壳2包括位于传感器阵列隔层7和凸起8之间的把手9。如图2和3所示，向操作者提供把手9，以从凸起8突出的给定方向D握住外壳2。在外壳2中，将信号处理板4置于传感器阵列3之上紧挨着传感器阵列3，且通常装在把手9中。将无线通信板5置于信号处理板4之上；一般将信号处理板4和无线通信板5定位在传感器阵列3布置的中心线C上。在给定方向D上，将凸起8中装有的电池6置于显著远离传感器阵列3布置的中心线C的位置。电池6在超声波探头1的组件中具有相当大的重量，使得在将传感器阵列 3的超声波发送/接收表面3a置于水平姿势时，在给定方向D上，整个超声波探头1的重心G位于远离传感器阵列3布置的中心线C的位置。更具体地，如图1所示，在给定方向D 上，重心G的位置位于把手9的周界之外。图4示出了根据实施例1的超声波探头1的内部配置。超声波探头1通过无线通信连接到诊断装置主体10。超声波探头1包括构成一维或二维传感器阵列3的多个超声波传感器11，且传感器11分别连接到接收信号处理器12，接收信号处理器12进而经由并行/串行转换器13连接到无线通信单元14。传感器11经由发送致动器15连接到发送控制器16，且接收信号处理器12连接到接收控制器17，同时无线通信单元14连接到通信控制器18。并行/串行转换器13、发送控制器16、接收控制器17、以及通信控制器18连接到探头控制器19。探头控制器19经由电池控制器20连接到电池6。图1所示的超声波探头1的信号处理板4在其上安装有接收信号处理器12、并行 /串行转换器13、发送致动器15、发送控制器16、接收控制器17、探头控制器19以及电池控制器20。无线通信板5在其上安装有无线通信单元14和通信控制器18。每一个传感器11根据从发送致动器15提供的致动信号发送超声波，并从对象接收超声回波，以输出接收信号。每一个传感器11包括例如压电体和电极，所述压电体是比如用PZT(锆钛酸铅，lead zirconate titanate)表示的压电陶瓷、用单晶和PVDF(聚偏二氟乙烯，polyvinylidene flouride)表示的聚合压电器件、等等，每一个电极被提供在压电体的两端上。在向每一个这种传感器的电极供应电压(该电压可以具有脉冲或连续波的形式) 时，压电体扩张收缩，且传感器产生具有脉冲或连续波形式的超声波。将这些超声波合成， 以形成超声波束。由于每一个传感器接收传播的超声波，其扩张收缩以产生电信号，并将该电信号作为超声波的接收信号加以输出。发送致动器15包括例如多个脉冲器，并基于发送控制器16选择的发送延迟模式来调整相应传感器11的致动信号的延迟量，使得从传感器11发送的超声波形成宽的超声波束，以覆盖对象的组织的区域，并向传感器11供应已调整的致动信号。在接收控制器17的控制下，每一个通道上的接收信号处理器12对从对应传感器 11输出的接收信号进行正交检测或正交采样过程，以产生复基带信号，并对复基带信号进行采样，以产生包含与组织的区域相关的信息在内的采样数据。接收信号处理器12可以通过对数据执行用于高效率编码的数据压缩来产生采样数据，被压缩数据是通过对复基带信号进行采样获得的数据。并行/串行转换器13将多个通道上的接收信号处理器12产生的并行采样数据转换为串行采样数据。无线通信单元14根据串行采样数据来执行载波调制，以产生发送信号，并向天线供应该发送信号，使得天线发送无线电波以实现采样数据的发送。本文可以使用的调制方法包括=ASK (幅移键控)、PSK (相移键控)、QPSK (正交相移键控)、以及16QAM(16正交幅度调制)。无线通信单元14通过与诊断装置主体10的无线通信向诊断装置主体10发送采样数据，从诊断装置主体10接收各种控制信号，并向通信控制器18输出接收到的控制信号。通信控制器18控制无线通信单元14，从而以由探头控制器19设置的发送波强度来发送采样数据，并向探头控制器19输出由无线通信单元14接收的各种控制信号。探头控制器19根据从诊断装置主体10发送的控制信号，来控制超声波探头1的各种组件。电池6作为超声波探头1的电源单元，向信号处理板4和无线通信板5上安装的组件供电。电池控制器20控制从电池6到超声波探头1内部的供电。超声波探头1使用线性扫描型、凸面扫描型、扇形扫描型等等类型的扫描方法。
另一方面，诊断装置主体10包括经由串行/并行转换器22连接到数据存储单元 23的无线通信单元21。将数据存储单元23连接到图像产生器对。将图像产生器M经由显示控制器25连接到监视器26。还将无线通信单元21连接到通信控制器27 ；将串行/并行转换器22、图像产生器M、显示控制器25、以及通信控制器27连接到装置控制器28。将装置控制器观连接到操作者用于执行输入操作的操作单元四以及用于存储操作程序的存储单元30。无线通信单元21通过与超声波探头1的无线通信向超声波探头1发送各种控制信号。无线通信单元21对天线接收到的信号进行解调，以输出串行采样数据。通信控制器27控制无线通信单元21，从而以装置控制器观设置的发送无线电波强度来发送各种控制信号。串行/并行转换器22将无线通信单元21输出的串行采样数据转换为并行采样数据。数据存储单元23被配置为存储器、硬盘等等，并存储至少一帧由串行/并行转换器22 转换的采样数据。图像产生器M对从数据存储单元23中读出的每一帧采样数据执行接收调焦过程，以产生表示超声波诊断图像的图像信号。图像产生器对包括调相加法器(phasing adder) 31和图像处理器32。调相加法器31根据装置控制器28中设置的接收方向，从之前存储的多个接收延迟模式中选择一个接收延迟模式，且基于所选择的接收延迟模式，向由采样数据所表示的复基带信号提供相应的延迟，然后将它们相加，以执行接收调焦过程。通过该接收调焦，产生对超声回波进行了良好调焦的基带信号(声线信号，sound ray signal) 0图像处理器32根据调相加法器31产生的声线信号，产生B模式图像信号，该B模式图像信号是与对象内的组织相关的层析成像(tomographic)图像信息。图像处理器32 包括STC (灵敏度时间控制)和DSC (数字扫描转换器)。对于声线信号，STC根据超声波反射位置的深度来校正因距离导致的衰减。DSC将STC校正过的声线信号转换为与普通电视信号的扫描方法兼容的图像信号(光栅转换，raster conversion)，并执行所需的图像处理 (比如，对比度处理)以产生B模式图像信号。显示控制器25引起监视器沈根据图像产生器M产生的图像信号来显示超声波诊断图像。显示单元沈包括显示设备(如，IXD)，并在显示控制器25的控制下显示超声波诊断图像。装置控制器观根据操作者使用操作单元四输入的各种指令信号等，来控制诊断装置10中的组件。在这种诊断装置主体10中，尽管串行/并行转换器22、图像产生器24、显示控制器25、通信控制器27、以及装置控制器观中每一个都由CPU和用于引起CPU执行各种类型处理的操作程序构成，它们还可以由数字电路构成。在存储单元30中存储前述操作程序。 除了内置硬盘之外，存储单元30中的记录介质还可以是软盘、M0、MT、RAM、⑶-ROM、DVD-ROM寸寸。接下来，将描述实施例1的操作。首先，如图2和3所示，操作者从凸起8突出的给定方向D握住外壳2以开始诊断， 外壳2的传感器阵列隔层7中装有的传感器阵列3的超声波发送/接收表面3a与对象表
6面接触。如上所述，整个超声波探头1的重心G位于传感器阵列3布置的中心线C的更接近把手的一侧，即，在将传感器阵列3的超声波发送/接收表面置于水平姿势时，在给定方向D上，重心G位于远离中心线C的位置。因此，操作者以例如以下方式握住把手9 环绕重心G，将装有电池6的凸起8作为手上方的配重。因此，减轻了操作者的负担，且操作者可以以显著增加的稳定性来握住超声波探头1，使得操作者可以相对于对象以稳定的姿势将超声波探头1保持甚至更长的时段。在诊断中，根据从超声波探头1的发送致动器15供应的致动信号，从构成传感器阵列3的传感器11发送超声波，且将已从对象接收到超声回波的传感器11输出的接收信号供应给对应的接收信号处理器12，以产生采样数据，所述采样数据经过并行/串行转换器13的转换变为串行数据，然后将其从无线通信单元14无线地发送到诊断装置主体10。 将诊断装置主体10的无线通信单元21接收到的采样数据通过串行/并行转换器22转换为并行数据，并将该并行数据存储在数据存储单元M中。此外，数据存储单元M按帧读出采样数据，且图像产生器对产生图像信号，且显示控制器25基于该图像信号控制监视器沈显示超声波诊断图像。因此，根据实施例1，增强了握住超声波探头1的稳定性，且减少了操作者负担，使得在做出超声波诊断并获得高准确度超声波图像时，即使不是熟练技术人员的操作者也能够以稳定姿势握住超声波探头1。实施例2图5示出了根据本发明的实施例2的超声波探头41。超声波探头41使用外壳42， 而不是实施例1的超声波探头1中的外壳2。外壳42的整个形状类似于外壳2的形状，只不过前者被划分为包括传感器阵列隔层7和把手9在内的第一外壳43和包括凸起8的第二外壳44。第二外壳44被提供为可以绕传感器阵列3的中心线C，在实质上与传感器阵列3的超声波发送/接收表面3a平行的平面P中，相对于第一外壳43旋转。如图5所示，信号处理板4的一部分位于第二外壳44中，但即使在第二外壳44相对于第一外壳43旋转时，信号处理板4也不和第二外壳44 一起旋转，因为将信号处理板4 固定于第一外壳43的把手9。这是因为信号处理板4包括用于处理传感器阵列3接收到的接收信号的电路，且因此优选地维持在传感器阵列3和信号处理板4之间的高准确度的电连接。可以将无线通信板5与第一外壳43的把手9以及信号处理板4固定，以不受到第二外壳44的旋转的干扰，或可以将其与第二外壳44固定，以随着第二外壳44旋转。凸起8中装有的电池6随着第二外壳44的旋转而相对于第一外壳43旋转。因此，在将外壳42划分为第一外壳43和第二外壳44，以让它们可相对于彼此旋转的情况下，握住超声波探头41的稳定性随着包含电池6作为配重的第二外壳44相对于具有把手9的第一外壳43的旋转角度而变化。因此，在操作者握住超声波探头41的方式随着可以例如以某个角度握住探头的操作者改变的情况下，在将传感器阵列3的超声波发送 /接收表面3a倾斜或定位为垂直姿势而不是水平姿势来进行诊断的情况，以及在其他类似情况下，可以将第二外壳44旋转到以下旋转角度做出诊断当单个操作者握住超声波探头 1时，所述旋转角度提供最高的稳定性。因此，不管操作者握住超声波探头1的方式、使用超声波探头1的姿势等等如何，
7均可以在超声波探头1保持稳定姿势的条件下做出诊断。外 壳42优选地具有以下机制在将第二外壳44相对于第一外壳43旋转时，通过例如允许将旋转角度以递增方式改变给定角度，以给定力来维持所选旋转角度。可以用摁扣(snapping)机制或固定螺丝，以所需旋转角度，相对于第一外壳43锁定第二外壳44。尽管根据实施例2，第二外壳44被提供为可以绕传感器阵列3的中心线C相对于第一外壳43旋转，然而本发明不限于此，只要在实质上与传感器阵列3的超声波发送/接收表面3a平行的平面P上实现了旋转即可。实施例3图6和7示出了根据本发明的实施例3的超声波探头51。类似于实施例2的外壳 42，用于超声波探头51的外壳52包括第一外壳53和第二外壳54，第二外壳54被提供为， 可以在实质上与传感器阵列3的超声波发送/接收表面3a平行的平面P中相对于第一外壳53旋转。第一外壳53包括传感器阵列隔层55，其中装有传感器阵列3 ；以及把手56，位于传感器阵列隔层55之上，且连接并固定到传感器阵列隔层55。 在把手56中，将信号处理板4置于传感器阵列3之上紧挨着传感器阵列3，且将无线通信板5置于信号处理板4之上。信号处理板4和无线通信板5 —般位于传感器阵列3 布置的中心线C上，且固定到第一外壳53的把手56上，使得即使在将第二外壳54相对于第一外壳53旋转时，信号处理板4和无线通信板5也不随着第二外壳54旋转。第二外壳54上形成有凸起57。与实施例1和2中的凸起8不同，凸起57不仅在垂直于传感器阵列3布置的中心线C的方向上延伸，还向下延伸(即向更接近第一外壳53 的一侧延伸)，以倾斜地向下突出。这样的凸起57包含作为配重的电池(未示出)，使得在将传感器阵列3的超声波发送/接收表面3a置于水平姿势时，整个超声波探头51的重心 G位于向外远离传感器阵列3布置的中心线C的位置上。在如图6所示操作者握住第一外壳53的把手56时，因为凸起57倾斜向下突出， 装有作为配重的电池的凸起57位于操作者的手的上方，从而操作者可以用增加的稳定性来握住超声波探头51。此外，即使在诊断期间由于某种原因操作者的握力减弱或操作者的手从外壳53上滑脱时，凸起57也能钩住操作者的手指，且从而降低了超声波探头51掉落的可能性。此外，由于将外壳52划分为第一外壳53和第二外壳54，以使得可相对于彼此旋转，不管操作者握住超声波探头1的方式、放置超声波探头1的姿势等等如何，均可以让超声波探头1保持类似于实施例2的稳定姿势来做出诊断。在凸起57不具有装入电池的足够空间的情况下，可以将电池放在凸起57以外的第二外壳54内的区域中，同时可以在凸起57中提供配重，以将整个超声波探头51的重心 G定位为向外远离传感器阵列3布置的中心线C。尽管在实施例1至3中将超声波探头1、41和51与诊断装置主体10通过无线通信彼此连接，但本发明不限于此，且可以经由连接电缆将超声波探头1、41和51连接到诊断装置主体10。在这种情况下，在超声波探头1、41和51中，其上安装有无线通信单元14和通信控制器18的无线通信板5以及电池6，和诊断装置10中的无线通信单元21和通信控制器27是不必要的。因此，可以在凸起8和57中提供某个配重来取代电池6。
权利要求
1.一种超声波探头，包括传感器阵列，具有超声波发送/接收表面；处理电路，安装在信号处理板上，用于处理使用所述传感器阵列从对象接收的超声回波，以产生接收信号；外壳，包括位于一端的传感器阵列隔层以及位于所述传感器阵列附近的所述信号处理板，所述传感器阵列隔层用于容纳所述传感器阵列，所述外壳包括位于另一端的、沿给定方向突出的凸起，所述给定方向垂直于所述传感器阵列布置的中心线，所述外壳还包括位于所述凸起和所述传感器阵列隔层之间的把手， 用于从所述给定方向握持，在所述传感器阵列的所述超声波发送/接收表面处于水平姿势时，在所述给定方向上，重心位于远离所述传感器阵列布置的中心线的位置。
2.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，在所述传感器阵列的超声波发送/接收表面处于水平姿势时，在所述给定方向上，所述重心位于所述把手的周界之外。
3.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，在所述凸起中装有配重。
4.根据权利要求3所述的超声波探头，还包括无线通信板，其上安装有无线通信电路，用于与诊断装置主体进行无线通信，所述无线通信板包含在所述外壳之中；以及电池，用于向安装在所述信号处理板上的处理电路以及安装在所述无线通信板上的无线通信电路供电。
5.根据权利要求4所述的超声波探头，其中，所述电池包含在所述凸起中作为配重。
6.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，所述凸起被提供为能够在与所述传感器阵列的所述超声波发送/接收表面平行的平面中，相对于所述把手旋转。
7.根据权利要求6所述的超声波探头，其中，所述信号处理板被固定至所述把手。
全文摘要
一种超声波探头包括传感器阵列，具有超声波发送/接收表面；处理电路，安装在信号处理板上，用于处理使用所述传感器阵列从对象接收的超声回波，以产生接收信号；外壳，包括位于一端的传感器阵列隔层以及位于所述传感器阵列附近的所述信号处理板，所述传感器阵列隔层用于容纳所述传感器阵列，所述外壳包括位于另一端的、沿给定方向突出的凸起，所述给定方向垂直于所述传感器阵列布置的中心线，所述外壳还包括位于所述凸起和所述传感器阵列隔层之间的把手，用于从所述给定方向握持，在所述传感器阵列的所述超声波发送/接收表面处于水平姿势时，在所述给定方向上，重心位于远离所述传感器阵列布置的中心线的位置。
文档编号A61B8/00GK102415904SQ20111028369
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月24日
发明者山本胜也 申请人:富士胶片株式会社