專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過向診斷區(qū)發(fā)射超聲波、根據(jù)其反射波獲取診斷區(qū)信息的超聲波診斷裝置，如脈波檢測(cè)裝置和超聲波圖像診斷裝置。具體地說，本發(fā)明涉及可簡(jiǎn)單地制造、且能夠以極佳的靈敏度和精度檢測(cè)超聲波的超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
迄今，眾所周知的超聲波診斷裝置、如脈波檢測(cè)裝置和超聲波圖像診斷裝置，都是通過向診斷區(qū)發(fā)射超聲波并根據(jù)其反射波獲取診斷區(qū)的信息。
圖17是表示先有技術(shù)的這種超聲波診斷裝置的傳感器部分的一個(gè)實(shí)例的示意圖。如圖17所示，這種超聲波診斷裝置的傳感器部分100中有用于發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件141和用于接收超聲波的接收壓電元件142。并且，這些壓電元件141、142都固定在支撐體146上，以便相對(duì)于測(cè)量區(qū)傾斜地布置。通過把壓電元件141、142安排在支撐體146的預(yù)定位置中、然后澆注樹脂并使其固化，把這些元件固定在支撐體146上。
在上面提及的先有技術(shù)的超聲波診斷裝置中，由于兩個(gè)壓電元件141、142傾斜地設(shè)置在支撐體146上的這個(gè)事實(shí)，反射波大范圍地被接收壓電元件142所接收，從而提高測(cè)量靈敏度。
但是，先有技術(shù)的這種超聲波診斷裝置需要用樹脂固定壓電元件，并且要傾斜加工支撐體，因此制造時(shí)非常耗時(shí)。另外，在用樹脂固定時(shí)有這樣的可能性，即澆注樹脂時(shí)使壓電元件偏離其放置的位置和放置的角度，使得有可能無法以高定位精度來設(shè)置壓電元件，因而難以獲得測(cè)量靈敏度和精度的提高。
本發(fā)明是為了解決上述的這種問題而做出的，其目的是提供一種能簡(jiǎn)單地制造并能夠得到高靈敏度和測(cè)量精度的超聲波診斷裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供這樣的超聲波診斷裝置(第一種結(jié)構(gòu))來實(shí)現(xiàn)上述目的，該超聲波診斷裝置包括向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件、接收來自診斷區(qū)的超聲波的反射波的接收壓電元件、支撐發(fā)射壓電元件和接收壓電元件的支撐裝置、以及根據(jù)接收壓電元件所接收的反射波來獲取診斷區(qū)的信息的信息獲取裝置，其中，支撐裝置具有設(shè)置得大致平行于診斷區(qū)的平面，而發(fā)射壓電元件和接收壓電元件按滿足下列條件1或條件2的關(guān)系設(shè)置在支撐裝置的這個(gè)平面上，若假定發(fā)射壓電元件的寬度為a，發(fā)射壓電元件和接收壓電元件之間的距離為b，接收壓電元件的寬度為c，到測(cè)量區(qū)的距離為d，而方向角為θ則條件1為c/(2d tanθ)≥0.1并且0＜b≤2d tanθ-c條件2為(2d tanθ-b)/(2d tanθ)≥0.1并且2d tanθ-c＜b＜2d tanθ本發(fā)明通過提供這樣的超聲波診斷裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的，該裝置包括向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件、接收來自診斷區(qū)的超聲波的反射波的接收壓電元件、用于支撐發(fā)射壓電元件和接收壓電元件的支撐裝置、以及根據(jù)接收壓電元件所接收的反射波來獲取診斷區(qū)信息的信息獲取裝置，其中支撐裝置有設(shè)置得平行于診斷區(qū)的平面，而且在支撐裝置的所述平面上這樣設(shè)置發(fā)射壓電元件和接收壓電元件，使得它們的寬度分別為0.38到1.1毫米，而它們之間的間距為0.05到4.0毫米。


在下列附圖中圖解說明本發(fā)明的最佳形式，其中圖1是表示作為本發(fā)明的超聲波診斷裝置的一個(gè)實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置處于佩戴在對(duì)象上的狀態(tài)時(shí)的透視圖；圖2是圖1的脈波檢測(cè)裝置已佩戴在對(duì)象上的狀態(tài)下從對(duì)象手臂根部看過去的側(cè)視圖；圖3是圖1的脈波檢測(cè)裝置的傳感器部分沿帶子縱向剖開后、主要部分放大的剖視圖；圖4是表示圖1的脈波檢測(cè)裝置的構(gòu)造的框圖；圖5是表示圖1的脈波檢測(cè)裝置的超聲波發(fā)射和接收狀態(tài)的說明圖；圖6是說明表示圖1的脈波檢測(cè)裝置的超聲波發(fā)射和接收狀態(tài)的表達(dá)式的視圖；圖7是圖1的脈波檢測(cè)裝置的接收壓電元件接收從發(fā)射壓電元件發(fā)射的超聲波的情況按實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值比較的曲線；圖8是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第二實(shí)施例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后、主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖9是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第三實(shí)施例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖10是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖11是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖12是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖13是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖14是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖15是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；圖16是本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)例的傳感器部分沿帶子縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是與第一實(shí)施例的圖3對(duì)應(yīng)的圖；以及圖17是表示先有技術(shù)的超聲波診斷裝置的傳感器部分的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。
首先參考圖1到圖7對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例作詳細(xì)說明。
圖1是表示作為本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第一個(gè)實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置在佩戴于對(duì)象上的狀態(tài)下的透視圖。圖2是圖1的脈波檢測(cè)裝置在佩戴于對(duì)象上的狀態(tài)下從對(duì)象手臂根部向手指那邊看過去的側(cè)視圖。
如圖1和圖2所示，該實(shí)施例的超聲波診斷裝置(脈波檢測(cè)裝置)1具有緊靠著對(duì)象身體表面、從對(duì)象身體表面向作為診斷區(qū)的對(duì)象的橈動(dòng)脈發(fā)射超聲波并接收反射波的傳感器部分4，纏繞在對(duì)象手腕上、用扣件6固定、并將傳感器部分4固定地支撐在對(duì)象上的帶子50。在佩戴狀態(tài)下，傳感器部分4支撐在帶子50的內(nèi)圓周面(對(duì)象側(cè)的面)上。
在帶子50的中間，在金屬配件之間設(shè)置了作為信息獲取裝置的處理部分3，它根據(jù)傳感器部分4接收的反射波來獲取作為橈動(dòng)脈信息的脈波。處理部分3具有在帶子50佩戴狀態(tài)下位于外圍表面一側(cè)的顯示部件33。
并且，這樣調(diào)整，使得如果處理部分3系在佩帶者左(或右)手腕2上、在他/她手背一側(cè)，則傳感器部分4就差不多固定在佩帶者的橈動(dòng)脈22上。
圖3是傳感器部分4沿帶子50縱向剖開后主要部分放大的剖視圖。
如圖3所示，傳感器部分4具有帶電極的襯底43、向橈動(dòng)脈發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件41、以及接收來自橈動(dòng)脈的反射波的接收壓電元件42。這些壓電元件(發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42)固定地支撐在襯底43上。
發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42都是PZT(壓電換能器)，其寬度(沿著發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42排列的方向的長(zhǎng)度)a、c分別為0.38到1.1毫米，其間間距b為0.05到4.0毫米，厚度為0.2毫米(諧振頻率9.6MHz)。
各個(gè)發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42的高度方向上的兩面上形成未在圖中示出的電極。并且，這些電極通過襯底43分別連接到嵌入帶子50中的信號(hào)線上(未在圖中示出)。
襯底43具有10×11毫米、厚度為0.5毫米的平面形狀。該襯底43由玻璃等形成。在該襯底43佩戴時(shí)成為佩戴者側(cè)的相反側(cè)的面(一面)上固定并支撐著壓電元件41、42。順便提一句，如果襯底43是由環(huán)氧樹脂和丙烯基樹脂等形成的，則可能通過這樣設(shè)置、使得它的聲阻抗Zm變成在有機(jī)體的聲阻抗Z1和壓電元件41、42的聲阻抗Zc之間的值，使該襯底43起到聲匹配層的作用。聲阻抗是表示聲波傳播的容易程度的值，并且該值隨楊氏模量和材料密度而變化。聲匹配層的理想聲阻抗Zm可由下面的表達(dá)式(1)表示Zm＝(Zc×Z1)1/2(1)并且，如果將下面眾所周知的數(shù)學(xué)表達(dá)式(2)和(3)代入數(shù)學(xué)表達(dá)式(1)，則得出Zm值近似于數(shù)學(xué)表達(dá)式(4)。
Z1＝1.5×106(N秒/立方米)(脂肪) (2)Zc(使用PZT時(shí))＝30×106(N秒/立方米) (3)Zm≈6.7×106(N秒/立方米) (4)發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42這樣固定在襯底43前述的那個(gè)面上、使得其間的間距為0.05到4.0mm。
另外，在這個(gè)實(shí)施例中，從發(fā)射壓電元件發(fā)射的超聲波的方向角(與垂直于發(fā)射壓電元件41表面的方向的夾角)被設(shè)置成滿足下列條件c/(2d tanθ)≥0.1并且0＜b≤2d tanθ-c(5)順便提一句，b為發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42之間的距離，c為接收壓電元件的寬度，d為到測(cè)量區(qū)的距離，而θ為方向角。
另外，襯底43上固定了壓電元件41、42的那一側(cè)的面上(前述的那一面)固定了剖面大致為U形的支撐體46，這樣就將壓電元件41、42容納于其中。該支撐體46固定在帶子50上與襯底43相反的那一側(cè)外面。這樣，利用支撐體46加固了襯底43，同時(shí)也保護(hù)了壓電元件41、42。另外，支撐體46內(nèi)的間隙起到超聲波衰減部分的作用，由于超聲波從壓電元件41、42向帶子50那一邊發(fā)射，而從外部進(jìn)入帶子的超聲波被衰減了，因此接收壓電元件42所接收的噪聲減少了，使得高靈敏度地檢測(cè)脈波信息成為可能。
此外，襯底43在佩戴時(shí)變成佩戴者側(cè)、即與前述面相反的側(cè)的那一面(另一面)上具有聲匹配層48。這樣，聲匹配層48設(shè)置在壓電元件41、42和有機(jī)體之間。這個(gè)聲匹配層48由環(huán)氧樹脂和丙烯基樹脂等形成，并且把它的聲阻抗Zm設(shè)置成在有機(jī)體的聲阻抗Z1和壓電元件41、42的聲阻抗Zc之間的值。聲阻抗是表示聲波傳播的容易程度的值，并且該值隨楊氏模量和材料密度而變化。聲匹配層的理想聲阻抗Zm可以用下面的表達(dá)式(6)表示Zm＝(Zc×Z1)1/2(6)并且，如果把下面眾所周知的表達(dá)式(7)和(8)代入表達(dá)式(6)，則得出Zm值近似于數(shù)學(xué)表達(dá)式(9)Z1＝1.5×106(N秒/立方米)(脂肪)(7)Zc(使用PZT時(shí))＝30×106(N秒/立方米)(8)Zm≈6.7×106(N秒/立方米) (9)各個(gè)發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42的高度方向上的兩面上都形成未在圖中示出的電極。并且，這些電極通過襯底43分別連接到嵌入帶子50中的信號(hào)線(未在圖中示出)。
并且，發(fā)射壓電元件41通過襯底43和嵌在帶子50中的信號(hào)線接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并向動(dòng)脈發(fā)送9.6MHz的超聲波。順便提一句，在這個(gè)實(shí)施例中，這樣調(diào)整發(fā)射壓電元件41、使得它在9.6MHz被激發(fā)。但是，在把脈波檢測(cè)裝置1設(shè)置在手表中的情況下，通過使發(fā)射頻率為與手表相同的頻率32KHz，有可能共用手表的發(fā)射器并因此減少脈波檢測(cè)裝置1的元件數(shù)量，從而降低制造成本。
圖4是表示圖1的脈波檢測(cè)裝置1的構(gòu)造的框圖；如圖4所示，處理部分3具有用于發(fā)射驅(qū)動(dòng)發(fā)射壓電元件41的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路32；通過處理基于接收壓電元件42所接收的超聲波的信號(hào)、獲取脈波波形和脈搏數(shù)目的運(yùn)算處理部件31；以及顯示運(yùn)算處理部件31獲取的脈波波形和脈搏數(shù)目的顯示部件33。
運(yùn)算處理部件31通過執(zhí)行內(nèi)部設(shè)置的存儲(chǔ)區(qū)(未在圖中示出)中存儲(chǔ)的處理程序，完成有關(guān)脈搏檢測(cè)的各種處理。具體地說，它從驅(qū)動(dòng)電路32向傳感器部分4的發(fā)射壓電元件41輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，它檢測(cè)脈波，并且通過比較發(fā)射壓電元件41所發(fā)射的超聲波的頻率與接收壓電元件42已接收并由于血流的多普勒效應(yīng)改變了的超聲波頻率而形成脈波信號(hào)。如果把超聲波發(fā)射到橈動(dòng)脈或尺動(dòng)脈，血流產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，使得反射波相對(duì)于發(fā)射的超聲波而言、頻率改變了。并且，通過檢測(cè)這一變化，檢測(cè)血流速度的變化。由于血流速度的變化與脈搏是同步的，因此有可能檢測(cè)到有關(guān)脈搏的信息。另外，按預(yù)定次數(shù)測(cè)量脈搏信號(hào)峰值之間的時(shí)間間隔(例如三次、五次、七次、十次等)，發(fā)現(xiàn)每分鐘的脈波數(shù)V(＝脈搏率、心率)與由各次測(cè)量時(shí)間的平均時(shí)間T得出的下列表達(dá)式(10)一致V＝60/T (10)把諸如脈波信號(hào)和脈波數(shù)V之類的脈波檢測(cè)結(jié)果輸出到顯示單元。
順便提一句，不限于從脈波之間的平均時(shí)間T得出脈搏數(shù)這種情況，也可以這樣修改，例如，檢測(cè)預(yù)定時(shí)間t(比如10秒)內(nèi)出現(xiàn)的脈波數(shù)w，通過下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式(11)得出每分鐘的脈波數(shù)VV＝w×(60/t) (11)驅(qū)動(dòng)電路32具有由振蕩器、如石英構(gòu)成的發(fā)射源，產(chǎn)生頻率遵照發(fā)射源固有振動(dòng)次數(shù)的交變電流，并將該頻率分為幾分之一。并且，指定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照運(yùn)算處理部件31的指令通過信號(hào)線發(fā)送到發(fā)射壓電元件41，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)射壓電元件41。超聲波就這樣從發(fā)射壓電元件41發(fā)往佩戴者的身體表面。
顯示部件33包括液晶顯示單元等，并且圖像顯示脈波檢測(cè)結(jié)果，比如從運(yùn)算處理部件31輸入的脈波波形和脈搏率?？梢孕薷倪@種顯示部件33，以便通過電光將脈波數(shù)顯示到面板上。
圖5是表示圖1的脈波檢測(cè)裝置發(fā)射和接收超聲波的狀態(tài)的說明圖，而圖6是說明表示圖5的發(fā)射狀態(tài)的表達(dá)式的說明圖。
具有如上所述的這種構(gòu)造的脈波檢測(cè)裝置1這樣放置在身體表面、使得在測(cè)量脈波時(shí)傳感器部分4就大致位于橈動(dòng)脈22之上，并且通過拉緊帶子50將它固定繞在對(duì)象的手腕2上。
在這種狀態(tài)下，如果接通脈波檢測(cè)裝置1的電源，驅(qū)動(dòng)電路32驅(qū)動(dòng)發(fā)射壓電元件41，從發(fā)射壓電元件41向橈動(dòng)脈22發(fā)射頻率為9.6MHz的超聲波。在這個(gè)時(shí)候，來自發(fā)射壓電元件41的超聲波以圖5所示的方向角＝θ發(fā)射。
向橈動(dòng)脈22發(fā)射的超聲波被橈動(dòng)脈22中的血流反射。超聲波被血流衰減和調(diào)幅。幅度調(diào)制的程度隨血壓變化。因此，反射波變成了根據(jù)血壓被調(diào)幅的波形。
在這個(gè)時(shí)候，方向函數(shù)Dw(θ)由圖6中所示表達(dá)式(12)來表示。
并且，對(duì)于發(fā)射壓電元件41所發(fā)射的超聲波，方向函數(shù)Dw(θ)＝0 (13)的那一束，即θ＝sin-1(nλ/a) (14)的那一束最強(qiáng)，并且有助于通過超聲波檢測(cè)脈波等。順便說一句，a為發(fā)射壓電元件的寬度。
因此，如果發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42這樣設(shè)置，使得以滿足表達(dá)式(14)這樣的方向角發(fā)射的超聲波被接收壓電元件42所接收，則有可能以極佳的靈敏度檢測(cè)脈波。
圖7是在接收壓電元件接收發(fā)射壓電元件所發(fā)射的超聲波的情況按實(shí)驗(yàn)值和表達(dá)式(14)的計(jì)算值比較的曲線圖。
試驗(yàn)值是通過在下列條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得的值。即，準(zhǔn)備8毫米長(zhǎng)、0.2毫米厚、寬度分別為0.5毫米、1毫米和2毫米的三種壓電元件對(duì)(發(fā)射壓電元件和接收壓電元件)，各對(duì)被固定在0.07毫米厚的樹脂制成的襯底上，壓電元件間的間距為0.35毫米，超聲波在9.6MHz的驅(qū)動(dòng)頻率下發(fā)射到硅油中距發(fā)射壓電元件3.5毫米的銅板上，從而獲得反射波。并且，計(jì)算時(shí)，在寬為0.5毫米的壓電元件對(duì)的情況下，由于推斷接收壓電元件的整個(gè)面都在有效范圍中(接收壓電元件的整個(gè)面都接收超聲波)，同時(shí)在其他壓電元件對(duì)的情況下，由于推斷一部分伸進(jìn)有效范圍中，通過比較輸出電壓來計(jì)算1毫米和2毫米寬的壓電元件對(duì)的接收壓電元件在有效范圍中存在的比率。
按表達(dá)式(14)計(jì)算的值是在假設(shè)n＝1、2、3、4，λ＝0.156微米以及d＝3.5毫米的情況下，對(duì)于壓電元件的寬度[a，c(＝a)]、接收壓電元件42在有效范圍中占的比率。
并且，在圖7中，實(shí)驗(yàn)值被繪制成從表達(dá)式(14)得出的、接收壓電元件42在有效范圍中占的比率對(duì)壓電元件的各寬度[a，c(在本實(shí)施例中，a＝c)]的曲線。
如圖7所示，在假設(shè)n＝1的情況中的計(jì)算值最接近實(shí)驗(yàn)值，所以從發(fā)射壓電元件41發(fā)射的超聲波大約為θ＝sin-1(λ/a)。
因此，在下文中，如果發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42這樣設(shè)置，使得通過假設(shè)表達(dá)式(14)中n＝1、以滿足下式的方向角θ發(fā)射的超聲波θ＝sin-1(λ/a) (15)被接收壓電元件42所接收，則有可能以極佳的靈敏度檢測(cè)脈波。
圖5所示的反射范圍w和有效范圍W可由下列表達(dá)式來表示w＝4d tanθ+a(16)W＝(w-a)/2＝2d tanθ (17)另外，接收壓電元件42落在有效范圍W中的范圍b變成0＜b≤2d tanθ-c (18)接收壓電元件42部分進(jìn)入有效范圍W中的范圍b則為2d tanθ-c＜b＜2d tanθ (19)并且，在接收壓電元件42落在有效范圍W中的狀態(tài)下，接收壓電元件在有效范圍W中的比率、即接收壓電元件在反射波之中檢測(cè)的比率E為E＝c/W＝c/(2d tanθ)(20)另外，在接收壓電元件42部分進(jìn)入有效范圍W中的狀態(tài)下，接收壓電元件在有效范圍W中的比率、即接收壓電元件在反射波之中檢測(cè)的比率E為E＝(w-b)/W＝(2dtanθ-b)/(2dtanθ)(21)而且，在反射波之中，如果接收壓電元件中接收了10％或超過10％的反射波，則可以極佳的靈敏度檢測(cè)脈波。也就是說，在表達(dá)式(18)的條件下，表達(dá)式(20)的E為E≥0.1，或者在表達(dá)式(19)的條件下，表達(dá)式(21)的E為E≥0.1。
如上所述，在本實(shí)施例中，這樣設(shè)置，使得0＜b≤2d tanθ-c并且滿足c/(2dtanθ)≥0.1。
在W范圍中，接收壓電元件42接收到反射波。在這個(gè)時(shí)候，在本實(shí)施例中，接收壓電元件42落在有效范圍W內(nèi)，并且變成滿足上述表達(dá)式(7)的狀態(tài)。而且，在接收壓電元件42全部落在有效范圍W內(nèi)的情況下，接收壓電元件在有效范圍W中的比率、即接收壓電元件在反射波中檢測(cè)到的比率E由上述表達(dá)式(9)來表示，并且變成E≥0.1。因此，在反射波中，接收壓電元件42接收到10％或10％以上的反射波。
在接收壓電元件42中，根據(jù)已接收的反射波產(chǎn)生接收信號(hào)。把此接收信號(hào)通過圖中未示出的信號(hào)線、從接收壓電元件42發(fā)送到處理部分3的運(yùn)算處理部件31。
在運(yùn)算處理部件31中，以類似于調(diào)幅(AM)檢波的方式檢測(cè)出已接收的信號(hào)。也就是說，經(jīng)二極管整流和電容器濾波后，以負(fù)載電阻兩端電壓的形式得到檢測(cè)信號(hào)。并且，根據(jù)此檢測(cè)信號(hào)計(jì)算脈搏率并形成脈波信號(hào)。
運(yùn)算處理部件31所計(jì)算的脈搏率和脈波信號(hào)被提供給顯示部件33，并且在顯示部件33中顯示脈搏率和脈波信號(hào)。
本實(shí)施例中，利用常規(guī)AM檢波進(jìn)行檢測(cè)，但是可以檢測(cè)由于血流引起的多普勒效應(yīng)而改變的反射波頻率。在這種情況下，有必要適當(dāng)?shù)匦薷倪\(yùn)算處理部件31。
以這種方式，本實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置1中，發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42設(shè)置在平行于橈動(dòng)脈2的襯底43的平面(一面)上。因此，由于沒有必要傾斜地設(shè)置壓電元件41、42，也就沒必要為了固定壓電元件41、42而傾斜加工襯底43和固定襯底43的支撐體46，同時(shí)也沒必要通過固化樹脂制造此裝置。因此，制造變得簡(jiǎn)單。
本實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置1中，由于接收壓電元件42接收了10％或10％以上的來自橈動(dòng)脈2a的反射波，因此在根據(jù)反射波測(cè)量脈波時(shí)有可能獲得高的測(cè)量靈敏度和測(cè)量精度。
本實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置1中，由于發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42固定在襯底43的平面上，因此沒必要通過將它們放在樹脂中并固化樹脂來固定，因此有可能非常準(zhǔn)確地固定發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42，并且也是因?yàn)檫@一點(diǎn)，有可能獲得高測(cè)量靈敏度和測(cè)量精度。
接下來說明本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第二實(shí)施例。順便提一句，這個(gè)第二實(shí)施例也是將本發(fā)明應(yīng)用于與前述實(shí)施例相似的脈波檢測(cè)裝置。在此第二實(shí)施例中，與前述第一實(shí)施例相似的部分使用了相同的參考標(biāo)號(hào)并省略其說明。
圖8是傳感器部分4沿帶子50縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是對(duì)應(yīng)于前述第一實(shí)施例的圖3的圖。
如圖8中所示，在本實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置中，在襯底43中，在壓電元件41、42一側(cè)的面上形成凹槽53c。這樣形成此凹槽53c，使得其在發(fā)射壓電元件41與接收壓電元件42之間延伸。而且，此凹槽53c起到衰減超聲波從發(fā)射壓電元件41通過襯底43向接收壓電元件42的傳播的超聲波衰減部件的作用，從而減少了由從發(fā)射壓電元件傳播的超聲波引起的噪聲產(chǎn)生。用這個(gè)方法進(jìn)一步減少噪聲，有可能得到更高的靈敏度。
接下來說明本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第三實(shí)施例。順便提一句，這個(gè)第三實(shí)施例也是將本發(fā)明應(yīng)用于與前述實(shí)施例相似的脈波檢測(cè)裝置。在這個(gè)第三實(shí)施例中，與前述第一實(shí)施例相似的部分使用了相同的參考標(biāo)號(hào)并省略其說明。
圖9是傳感器部分4沿帶子50縱向剖開后主要部分放大的剖視圖，它是對(duì)應(yīng)于前述第一實(shí)施例的圖3的圖。
如圖9所示，在本實(shí)施例的脈波檢測(cè)裝置中，帶發(fā)射壓電元件固定部分的第一襯底44和帶接收壓電元固定部分的第二襯底45分別形成互相分開的組成部分，其中的每一個(gè)都被固定在支撐體46上，從而由第一襯底44、支撐體46和第二襯底45形成大致為U形的形狀，而第一襯底44和第二襯底45之間設(shè)置了空隙。
在這個(gè)實(shí)施例中，第一襯底44和第二襯底45之間的空隙成為靈活的部分，從而表現(xiàn)出與前述第二實(shí)施例相似的效果。
順便提一句，本發(fā)明并不局限于前述實(shí)施例，在各陳述的范圍之內(nèi)，各種修正都是可能的。
例如，在前述實(shí)施例中，對(duì)于發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42，這樣設(shè)置各個(gè)尺寸和它們之間的距離，使得0＜b≤2d tanθ-c并且滿足c/(2d tanθ)≥0.1，但是也可以這樣設(shè)置它們，使得滿足2dtanθ-c＜b＜2d tanθ，并且接收壓電元件42部分進(jìn)入有效范圍W，滿足(2d tanθ-b)/(2d tanθ)≥0.1。同樣在這種情況下，接收壓電元件42接收反射波中的10％或10％以上，所以有可能獲得與前述實(shí)施例相似的效果。
在各個(gè)前述實(shí)施例中，襯底、壓電元件41、42和支撐體46間設(shè)置間隙，該間隙起到超聲波衰減部分的作用。但是，在支撐體46和壓電元件41、42之間，有可能設(shè)置衰減超聲波的構(gòu)件，或者如圖10所示，可能形成填充了衰減超聲波的材料的超聲波衰減部分47，這些材料有例如含有鎢粉的環(huán)氧樹脂和多孔物質(zhì)構(gòu)成的多孔材料。
在上面提到的各實(shí)施例和各個(gè)修改實(shí)例中，發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42都固定在襯底43與佩戴者相對(duì)側(cè)的面(一面)上，但是也可以固定在變成佩戴者側(cè)的另外那面上。作為這樣的實(shí)例，分別在圖11、圖12和圖13中示出修改的實(shí)例，其中發(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42都固定在前述第一、第二和第三實(shí)施例中襯底43的另一面上。順便提一句，在圖12的修改實(shí)例中，凹槽53c也是在襯底的另一面的那一側(cè)中形成的，因?yàn)榘l(fā)射壓電元件41和接收壓電元件42也固定在所述另一面上。并且，利用這個(gè)凹槽53c，從發(fā)射壓電元件41傳播到接收壓電元件42的超聲波通過襯底43被衰減，所以減少了從發(fā)射壓電元件傳播的超聲波所引起的噪聲產(chǎn)生，從而有可能得到更高的靈敏度。順便提一句，從超聲波的衰減效率這一點(diǎn)來看，最好在固定壓電元件41、42的那一側(cè)的面上形成此凹槽53c。
在上面提到的各實(shí)施例和各個(gè)修改實(shí)例中，支撐體46形成剖面大致為U形的形狀，使其變成其上面開口、從而提供容納壓電元件41、42的空間的盒子形式，并且充當(dāng)超聲波衰減部分，但是帶空間的形狀不限于此，可采用上面和側(cè)面開口的形狀。另外，如圖11到圖13所示，如果壓電元件41、42固定在另一面上，由于支撐體46不必容納這些壓電元件41、42，因此就可能采用整個(gè)面與襯底43的另一面接觸的形狀。關(guān)于這種實(shí)例，在圖14到圖16中示出這種實(shí)例，在各實(shí)例中都把支撐體46制成平板形式，并且與襯底43的另一面緊固在一起。
襯底43中設(shè)置的靈活部分不限于設(shè)有諸如襯底43中形成凹槽53c和空隙的形狀的部分，而可以這樣修改，使得發(fā)射壓電元件固定部分和接收壓電元件固定部分之間的襯底43中的部分由具有可塑性的獨(dú)立構(gòu)件構(gòu)成。
在上面提到的各實(shí)施例和各個(gè)修改實(shí)例中，超聲波診斷裝置為脈波檢測(cè)裝置，但是應(yīng)用本發(fā)明的超聲波診斷裝置不限于脈波檢測(cè)裝置。本發(fā)明的超聲波診斷裝置可以是這樣的一種裝置，它包括向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件、接收來自診斷區(qū)的超聲波的反射波的接收壓電元件、用于支撐發(fā)射壓電元件和接收壓電元件的支撐裝置、以及以接收壓電元件所接收的反射波為基礎(chǔ)獲取診斷區(qū)信息的信息獲取裝置，而且，例如，它可以是利用超聲波獲取身體內(nèi)部圖像的圖像診斷裝置、利用超聲波搜索建筑物等中的裂紋的超聲波裂紋檢測(cè)裝置、各種測(cè)量裝置等。另外，通過將本發(fā)明應(yīng)用于包括在這種超聲波診斷裝置中應(yīng)用的、向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件、接收來自診斷區(qū)的超聲波的反射波的接收壓電元件、以及用于支撐發(fā)射壓電元件和接收壓電元件的支撐裝置的傳感器裝置，有可能獲得相似的作用和效果。
上面提及的各個(gè)修改實(shí)例可通過適當(dāng)重迭來采用。
如上面所說明的，根據(jù)本發(fā)明的超聲波診斷裝置，簡(jiǎn)單的制造是可能的，并且有可能獲得高靈敏度和測(cè)量精度。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，它包括向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件；接收來自所述診斷區(qū)的所述超聲波的反射波的接收壓電元件；支撐所述發(fā)射壓電元件和所述接收壓電元件的支撐裝置；以及根據(jù)所述接收壓電元件接收的所述反射波來獲取所述診斷區(qū)的信息的信息獲取裝置；其中所述支撐裝置具有設(shè)置得大致平行于所述診斷區(qū)的平面，以及所述發(fā)射壓電元件和所述接收壓電元件按滿足下列條件1或條件2的關(guān)系設(shè)置在所述支撐裝置的所述平面上，若假設(shè)所述發(fā)射壓電元件的寬度為a，所述發(fā)射壓電元件和所述接收壓電元件之間的距離為b，所述接收壓電元件的寬度為c，到測(cè)量區(qū)的距離為d而方向角為θ則條件1為c/(2d tanθ)≥0.1并且0＜b≤2d tanθ-c；條件2為(2d tanθ-b)/(2d tanθ)≥0.1并且2d tanθ-c＜b＜2d tanθ。
2.一種超聲波診斷裝置，它包括向診斷區(qū)發(fā)射超聲波的發(fā)射壓電元件；接收來自所述診斷區(qū)的所述超聲波的反射波的接收壓電元件；支撐所述發(fā)射壓電元件和所述接收壓電元件的支撐裝置；以及根據(jù)所述接收壓電元件接收的所述反射波來獲取所述診斷區(qū)的信息的信息獲取裝置，其中所述支撐裝置具有設(shè)置得平行于所述診斷區(qū)的平面，以及所述發(fā)射壓電元件和所述接收壓電元件這樣設(shè)置在所述支撐裝置的所述平面上，使得它們的寬度分別為0.38到1.1毫米，而它們之間的間距為0.05到4.0毫米。
全文摘要
提供一種能簡(jiǎn)單地制造并且能夠以極佳的靈敏度和精度檢測(cè)超聲波的超聲波診斷裝置。在一種超聲波診斷裝置中,通過支撐裝置把發(fā)射壓電元件和接收壓電元件這樣支撐在平行于橈動(dòng)脈而設(shè)置的襯底上,使得它們的寬度a、c分別為0.38到1.1毫米,而它們之間的間距b為0.05到4.0毫米,所述發(fā)射壓電元件發(fā)射超聲波,所述接收壓電元件接收來自橈動(dòng)脈的反射波,而且根據(jù)反射波的檢測(cè)結(jié)果來檢測(cè)脈波。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1366864SQ0210286
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月22日
發(fā)明者中村敬彥, 新荻正隆, 津端佳介 申請(qǐng)人:精工電子有限公司