用于声学衰减材料的方法和系统技术方案

本发明专利技术题为“用于声学衰减材料的方法和系统”。提供了用于制造声学探头的背衬材料的各种方法和系统。在一个示例中，背衬材料可包括经增材制造的由镶嵌图案的层形成的元结构。镶嵌图案的几何形状和层的对齐可影响背衬材料的声学特性。

Methods and systems for acoustic attenuation materials

【技术实现步骤摘要】
用于声学衰减材料的方法和系统
本文公开的主题的实施方案涉及用于制造超声换能器的背衬材料的方法和系统。
技术介绍
对于医疗或工业应用，超声是采用超声波来探测目标对象(例如，患者的身体)的声学特性并产生对应图像的成像模态。超声成像系统的超声探头的换能器输出的超声信号的分辨率、强度和/或焦点可通过调整超声探头的多个部件来调谐。多个部件可包括被构造成控制超声探头的带宽、时间分辨率和灵敏度的背衬。形成背衬的材料可具有比生成超声信号的换能器的有源元件的声学阻抗低的声学阻抗，并且可被构造成具有声学衰减特性。此外，背衬材料可为导热的，以有助于耗散超声探头中生成的热量。
技术实现思路
在一个实施方案中，超声换能器包括用于生成超声波的元件和布置在元件后面的背衬，该背衬包括具有镶嵌图案的层。应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本专利技术，其中以下：图1示出了根据本专利技术的实施方案的示例性超声成像系统。图2示出了超声换能器的示例声学叠层。图3A示出了超声探头的背衬材料的第一镶嵌图案的示例。图3B示出了第一镶嵌图案的第一横截面。图3C示出了第一镶嵌图案的第二横截面。图4A示出了超声探头的背衬材料的第二镶嵌图案的示例。图4B示出了第二镶嵌图案的第一横截面。图4C示出了第二镶嵌图案的第二横截面。图5A示出了超声探头的背衬材料的第三镶嵌图案的示例。图5B示出了第三镶嵌图案的第一横截面。图5C示出了第三镶嵌图案的第二横截面。图6A示出了超声探头的背衬材料的第四镶嵌图案的示例。图6B示出了第四镶嵌图案的第一横截面。图6C示出了第四镶嵌图案的第二横截面。图6D示出了第四镶嵌图案的第三横截面。图7A示出了超声探头的背衬材料的第五镶嵌图案的示例。图7B示出了第五镶嵌图案的第一横截面。图7C示出了第五镶嵌图案的第二横截面。图8A示出了超声探头的背衬材料的第六镶嵌图案的示例。图8B示出了第六镶嵌图案的第一横截面。图8C示出了第六镶嵌图案的第二横截面。图9示出了制造背衬材料的方法的示例。具体实施方式以下描述涉及超声探头的各种实施方案，诸如图1和图2中所示的超声探头。超声探头可包括在超声系统成像系统中，诸如图1中所示的超声成像系统。具体地，提供了用于形成用于超声探头的一个或多个换能器的背衬材料的系统和方法。超声探头的声学叠层的示例在图2中示出，其示出了包括背衬材料的探头的部件。背衬材料可至少部分地通过增材制造形成，并且被构造成衰减和扩散超声探头中的声波。背衬材料可与包括几何形状空隙的重复图案的镶嵌层相适应。图案中所用空隙的几何形状可影响背衬材料衰减声波的效率。可用于镶嵌图案的不同几何形状的示例在图3A至图8C中示出，这些图中示出了基于六边形、正方形、三角形和圆形的图案。图3A至图8C包括由镶嵌图案中的每个镶嵌图案形成的元结构的俯视图以及横截面图。元结构可为具有第一组声学特性的背衬材料的一个部件，为填充元结构中的多个单元的具有第二组声学特性的第二部件提供框架或支架。图9中示出了用于制造背衬材料的方法的示例，该方法包括使用增材制造来生成背衬材料的支架。图2至图8C示出了各种部件相对定位的示例配置。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接联接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。相似地，至少在一个示例中，彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。例如，设置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。又如，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开并且其间仅具有空间而不具有其他部件的元件可被如此描述引用。又如，被示为位于彼此的上面/下面、位于彼此相对侧、或位于彼此的左侧/右侧之间的元件可相对于彼此被如此描述引用。此外，如图所示，在至少一个示例中，元件的最顶部元件或点可被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或点可被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可为相对图的竖直轴而言的，并且可用于描述图中元件相对于彼此的定位。由此，在一个示例中，被示为位于其他元件上面的元件被竖直地定位在其他元件上面。又如，图中所示的元件的形状可被称为具有这些形状(例如，诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示为位于另一个元件内或被示为位于另一个元件外的元件可被如此描述引用。现在转向图1，示出了根据一个实施方案的超声成像系统100的框图。如图所示，系统100包括多个部件。这些部件可彼此耦接以形成单个结构，可为分开的但位于公共房间内，或者可相对于彼此远离。例如，本文描述的模块中的一个或多个模块可在数据服务器中操作，该数据服务器相对于系统100的其它部件诸如探头和用户界面具有不同的和远程的位置。可选地，在超声系统的情况下，系统100可为能够从一个房间(例如，便携式地)移动到另一个房间的单一系统。例如，系统100可包括车轮或在车上被运输。在所示实施方案中，系统100包括发射波束形成器101和发射器102，该发射器驱动诊断超声探头106(或换能器)内的元件104(例如压电晶体)的阵列，以将脉冲超声信号发射到受试者的体内或体积(未示出)中。此外，如下文进一步描述的那样，探头配有一个或多个致动器105，该致动器能够接收来自系统控制器116的信号，以便向用户输出触觉反馈。元件104、一个或多个致动器105以及探头106可具有多种几何形状。探头106还可包括附加部件，诸如金属壳体、声学匹配层、声学透镜以及背衬材料。每个部件可在调节探头106内超声波的发射和/或接收方面具有特定的作用。例如，当施加电势时，背衬材料可通过抑制探头106中引起元件104阵列的振荡的过度振动来增加所传输的超声信号的轴向分辨率。下面参考图2进一步描述探头的部件，并且在下面对图3A至图8C的描述中提供了背衬材料的细节。由元件104发射的超声信号从体内结构例如血管和周围组织反向散射，以产生返回到所述元件104的回波。回波由接收器108接收。接收到的回波被提供给波束形成器110，该波束形成器执行波束形成并且输出RF信号。RF信号然后被提供给处理RF信号的RF处理器112。另选地，RF处理器112可包括复合解调器(未示出)，该复合解调器对RF信号进行解调以形成代表回波信号的IQ数据对。然后，RF或IQ信号数据可被直接提供给存储器114以进行存储(例如，暂时存储)。系统100的系统控制器(例如，电子控制器)116包括多个模块，这些模块可为单个处理单元(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，包括：/n用于生成超声波的元件；和/n布置在所述元件后面的背衬，所述背衬包括具有镶嵌图案的层。/n

【技术特征摘要】
20181130 US 16/206,5841.一种超声换能器，包括：
用于生成超声波的元件；和
布置在所述元件后面的背衬，所述背衬包括具有镶嵌图案的层。


2.根据权利要求1所述的超声换能器，其中所述背衬包括元结构，所述元结构包括所述层和填充所述元结构的单元的填充材料。


3.根据权利要求2所述的超声换能器，其中所述元结构比所述填充材料更刚性和多孔，并且由导热和声学扩散材料形成，并且其中所述填充材料被构造成衰减声波。


4.根据权利要求1所述的超声换能器，其中所述层是第一层，并且所述背衬进一步包括多个附加层，所述多个附加层包括与所述第一层对齐的第一组层和从所述第一层偏移的第二组层，所述多个附加层中的每个层包括所述镶嵌图案。


5.根据权利要求4所述的超声换能器，其中所述第一层和多个附加层形成延伸穿过所述多个层的厚度的开口，所述开口由每个层的所述镶嵌图案限定。


6.根据权利要求5所述的超声换能器，其中所述镶嵌图案为圆形空隙的重复图案。


7.根据权利要求4所述的超声换能器，其中所述第一组层具有与限定所述第二组层的所述镶嵌图案的材料的线宽不同的限定所述镶嵌图案的材料的线宽。


8.根据权利要求1所述的超声换能器，其中所述镶嵌图案为六边形空隙的重复图案。


9.根据权利要求1所述的超声换能器，其中所述镶嵌图案为三角形空隙的重复图案。


10.根据权利要求1所述的超声换能器，其中所述镶嵌图案为正方形空隙的重复图案。


11.一种用于制造用于声学探头的背衬材料的方法，包括：
增材制造分层元结构，所述分层元结构的至少第一层具有镶嵌图案；
用树脂填充所述分层元结构以形成所述背衬材料；以及
将所述背衬材料耦接在所述声学探头的声学叠层中。

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【专利技术属性】
技术研发人员：莱茵霍尔德·布鲁斯特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US