本发明专利技术名称为“结合电磁干扰屏蔽作为匹配层的一部分的声学换能器”。提供了具有电磁屏蔽和/或改进的热量管理的超声探头(502)和形成探头(502)的方法。某些探头(502)包括具有有源层(510)的声学堆栈(513)，保护面板或透镜(514)以及匹配层(ML1)。该匹配层(ML1)包括块层(552)和弹性层(551)。该探头(502)进一步包括配置成向超声探头(502)传输信号和从其传输信号的线缆。该探头(502)进一步包括包含块层(552)的电磁辐射屏蔽(508)。该屏蔽围绕有源层(510)和线缆，并经由电极(509)接地。该屏蔽配置成阻止外部电磁辐射干扰通过线缆向超声探头(502)传输的信号和从其传输的信号。配置某些探头(502)，以使得块层(552)热连接至热疏或散热片(574)，从而热量从保护面板或透镜(514)传导出去。
【技术实现步骤摘要】
本技术的实施例通常涉及超声探头，并且更具体地，涉及超声探头的电磁屏蔽。
技术介绍
超声探头典型地具有多个声学堆栈，每个声学堆栈对应探头的成像元件。每个声学堆栈具有以堆叠配置附接在一起的多个层。有源堆栈包括堆栈内的至少ー个机电结构， 例如诸如由压电材料(例如，压电陶瓷、单晶、或者具有的阻抗比水或者人组织声学阻抗高的压电复合材料)形成的压电层。匹配层通过在有源堆栈上侧之上，用以转换具有高阻抗的有源层(active layer)和具有低阻抗的探头的外部或保护面板或透镜保护面板(通常也用作保护面板或透镜)之间的声学阻杭。低阻抗可基于水、人或要扫描的其它对象的声学阻抗。例如，标题为“用于超声探头的多层阻抗匹配结构(MULT I-LAYERED IMPEDANCE MATCHING STRUCTURE FOR ULTRASOUND PROBE)"(于 2010 年 9 月 23 日公开为美国申请公开号2010/0237746)的12/406，731号美国申请中描述了用于超声探头的声学堆栈配置。超声换能器可能经受周边设备的电磁干扰。一种保护超声换能器免于这种电磁干扰的方法为在外部匹配层和保护面板或透镜之间并入金属层。然而，由于金属屏蔽的声学阻抗远大于外部匹配层的声学阻杭，因此这种解决方案会使换能器带宽以及脉冲波形降级。因此，需要提供改进的超声探头，其提供了电磁屏蔽。用于医学应用的超声换能器必须遵守特定的规则，该规则确保针对极端温度和空穴(cavitation)风险进行防护。例如，在已充分限定的测试条件下，病人接触表面温度不应超过43°C。机械指数也按规则来使用，从而根据包含的应用和成像模式来量化换能器性能以及最大电平。实践中，压电换能器通常为热受限的，这意味着达到最高温度而未达到最大的机械指数。这暗示换能器不能设置成传输规则允许的最大声压，否则其会对图像和多普勒信号质量产生负面影响。因此，需要实现有助于降低换能器的前端温度的解决方案。
技术实现思路
本技术的实施例提供一种超声探头，其包括具有有源层的声学堆栈，保护面板或透镜，以及位于有源层和保护面板或透镜之间的匹配层，该匹配层包括具有第一材料的块层(mass layer)，以及具有不同于第一材料的第二材料的弹性层(spring layer)；以及包含块层的电磁辐射屏蔽，该电磁辐射屏蔽围绕有源层，并配置成阻止外部电磁辐射干扰经过线缆向超声探头传输的信号和从其传输的信号。在某些实施例中，块层热连接至热疏(thermal drain)或散热片，使得热量从块层传递到热疏或散热片，并离开保护面板或透镜。在某些实施例中，匹配层邻接有源层或者地电极。在某些实施例中，匹配层邻接保护面板或透镜。在某些实施例中，块层包含金属。在某些实施例中，弹性层包含聚合物。在某些实施例中，弹性层包含声学阻抗小于大约1. 5兆瑞利(MegaRayls)的材料。在某些实施例中，块层具有的阻抗是弹性层的至少大约5倍。在某些实施例中，超声探头还包括配置成向超声探头传输信号和从其传输信号的线缆，其中电磁辐射屏蔽围绕该线缆，并且其中电磁辐射屏蔽通过电极接地。在某些实施例中，超声探头配置成与超声系统无线通信。本技术的实施例提供了ー种形成超声探头的方法，包括提供具有有源层的声学堆栈，保护面板或透镜，以及位于有源层和保护面板或透镜之间的匹配层，该匹配层包括具有第一材料的块层以及具有不同于第一材料的第二材料的弹性层；并且提供针对超声探头的电磁辐射屏蔽，该电磁辐射屏蔽包括块层，该电磁辐射屏蔽围绕有源层并配置成阻止外部电磁辐射干扰向超声探头传输的信号以及从其传输的信号。某些实施例进ー步包括将块层热连接到热疏或者散热片，以使得热量从块层传递到热疏或散热片，并且离开保护面板或透镜。某些实施例进ー步包括使匹配层邻接有源层或地电极。某些实施例进ー步包括使匹配层邻接保护面板或透镜。在某些实施例中，块层包含金属。在某些实施例中，弹性层包含聚合物。在某些实施例中，弹性层包含声学阻抗小于大约1. 5兆瑞利的材料。在某些实施例中，块层具有的阻抗是弹性层的至少大约5倍。某些实施例进ー步包括可操作地连接线缆至有源层，该线缆配置成向超声探头传输信号和从其传输信号，其中该电磁辐射屏蔽围绕该线缆，并且其中该电磁辐射屏蔽通过电极接地。在某些实施例中，超声探头配置成与超声系统无线通信。 附图说明图1示出了根据本专利技术一实施例形成的超声系统。图2示出了根据本专利技术一实施例形成的支持三维(3D)的小型化超声系统。图3示出了根据本专利技术一实施例形成的移动超声成像系统。图4示出了根据本专利技术一实施例形成的手持或袖珍的超声成像系统。图5A示出了根据本专利技术一实施例的超声系统的组件。图5B示出了图5A中示出的超声换能器的匹配部。图5C示出了根据本专利技术一实施例的超声换能器的备选匹配部。图5D示出了根据本专利技术一实施例的超声系统的细件。图6-9示出了根据本专利技术一实施例的超声探头的带宽性能的声学仿真。图10示出了根据本专利技术一实施例的形成超声探头的方法。具体实施例方式当结合附图进行阅读吋，将会更好地理解本专利技术接下来某些实施例的详细描述以及先前的概要。为说明本专利技术，在图中示出了某些实施例。然而应该理解的是，本专利技术并不限于附图中示出的布置和手段。就附图对多种实施例功能块的图表进行说明的程度来说， 功能块并不一定指示硬件电路间的划分。因此，举例来说，功能块(例如，处理器或者存储器)的一个或多个可实现为单片硬件(例如，通用信号处理器或者随机存取存储器、硬盘等)。类似地，程序可为独立的程序，可并入为操作系统中的子例程，可以是安装的软件包中的函数等等。应该理解的是，多种实施例不限于图中所示的布置和手段。如本文所使用的、以单数形式引述且跟随不定冠词“一”的元件或步骤应当被理解为不排除多个元件或步骤，除非明确说明了这种排除。此外，对本专利技术的“一个实施例”的引用无意于解释为排除同样结合了引用特征的额外实施例的存在。此外，除非另加相反的明确说明，否则，“包括”或“具有”带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括没有那种性质的附加元件。图1示出了 ー种超声系统100，其包括驱动探头106内的元件104(例如，压电元件)阵列向人体内发射脉冲超声信号的传送器102。探头106可按照图5所示的进行配置。 例如，元件104可布置在一个或两个维度上。可使用多种几何形状。系统100可包括用来接收探头106的探头端ロ 120，或者探头106可硬线连接至系统100。超声信号从例如脂肪组织或肌肉组织的人体结构后向散射，从而产生返回至元件 104的回波。回波被接收器108接收。接收的回波通过执行波束形成并输出射频(RF)信号的波束形成器110。RF信号之后通过RF处理器112。备选地，RF处理器112可包括解调 RF信号以形成表示回波信号的同相和正交(IQ)数据对的复数解调器(未示出)。RF或IQ 信号数据之后被直接发送到用于存储的存储器114。超声系统100还包括处理器模块116，以处理获取的超声信息(例如，RF信号数据或IQ数据对)以及准备用于在显示器118上显示的超声信息的帧。处理器模块116适于根据获取的超声信息上的多个可选择的超声形态执行处理操作。当接收到回波信号吋，在扫描会话期间可实时处理和显示获取的超本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JF·热利，F·兰特里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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