用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器的制造方法
【專利說明】用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年10月22日向韓國特許廳提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2013-0126103的優(yōu)先權(quán)，通過整體引用將其公開內(nèi)容合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]示范性實(shí)施例涉及借助通過將超聲圖像與光聲圖像合成而在形態(tài)學(xué)圖像上實(shí)現(xiàn)功能圖像來促進(jìn)正確診斷的超聲波探測器。
【背景技術(shù)】
[0004]超聲波探測器用于借助通過在發(fā)送超聲波之后接收由人體反射的回聲信號(hào)而實(shí)現(xiàn)圖像來分析器官的形態(tài)學(xué)特性和人體的肌理。在診斷淺肌理深度(例如，乳房)的情況下，通過使用具有高頻帶寬(例如，5-13MHZ)的探測器來實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像，而在診斷深肌理深度(例如，腹部)的情況下，使用具有低頻帶寬(例如，2-7MHZ)的探測器。即，根據(jù)診斷的應(yīng)用來選擇探測器，從而提高圖像的質(zhì)量。
[0005]然而，雖然圖像的質(zhì)量被提高，但是由于基于超聲波發(fā)送和超聲波接收而獲取的形態(tài)學(xué)圖像的限制，用于在惡性組織與良性組織之間進(jìn)行區(qū)分的癌癥早期診斷的準(zhǔn)確度仍然較低。
[0006]最近，已經(jīng)開發(fā)將光聲技術(shù)應(yīng)用于診斷的技術(shù)，S卩，借助通過接收通過將光(激光)照射到人體的肌理產(chǎn)生的超聲波而測量的肌理的光特性來實(shí)現(xiàn)功能圖像。已經(jīng)積極地進(jìn)行研究以借助通過合并光聲圖像和基于超聲系統(tǒng)的超聲圖像而同時(shí)提供形態(tài)學(xué)圖像和功能圖像來提高診斷的準(zhǔn)確度。
[0007]然而，產(chǎn)生超聲圖像時(shí)使用的超聲頻率帶寬和產(chǎn)生光聲圖像時(shí)產(chǎn)生的頻率帶寬可能彼此不同。例如，用于產(chǎn)生用于乳腺癌診斷的超聲圖像的超聲探測器使用一般高頻帶寬，而用于產(chǎn)生光聲圖像的探測器使用低頻帶寬。于是，為了同時(shí)獲得超聲圖像和光聲圖像，需要覆蓋低頻和高頻帶寬二者的寬帶探測器。
[0008]雖則已經(jīng)提出在分別制造低頻和高頻探測器之后合并低頻探測器和高頻探測器的方法，但制造探測器的成本增加，而且難以將超聲圖像與光聲圖像匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]提供寬帶超聲探測器，其使用電容式微加工超聲換能器(CMUT)在同一空間接收低頻和高頻帶寬超聲波，并且特別地，在產(chǎn)生超聲圖像和光聲圖像時(shí)提高超聲波接收靈敏度。
[0010]其他方面部分地將在下面的說明書中闡述，并且部分地從說明書將是顯而易見的，或者可以通過提供的示范性實(shí)施例的實(shí)踐習(xí)得。
[0011]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種寬帶超聲探測器包括:布置在基板上的第一超聲換能器陣列和第二超聲換能器陣列；以及激光裝置，其包括被配置為將激光照射到診斷對(duì)象上的激光照射器，其中第一超聲換能器陣列被配置為接收從被激光照射的診斷對(duì)象產(chǎn)生的第一超聲波，而且第二超聲換能器陣列被配置為向診斷對(duì)象發(fā)送高頻帶寬超聲波并接收由診斷對(duì)象反射的第二超聲波。
[0012]第一超聲換能器陣列可以包括多個(gè)第一超聲換能器芯片，而且第二超聲換能器陣列可以包括多個(gè)第二超聲換能器芯片，其中每個(gè)第一超聲換能器芯片和每個(gè)第二超聲換能器芯片是電容式微加工超聲換能器(CMUT)芯片。
[0013]每個(gè)第一超聲換能器芯片可以被布置在該基板的第一區(qū)域上，而且每個(gè)第二超聲換能器芯片可以被布置在該基板的第二區(qū)域上，并且第二區(qū)域可以鄰近第一區(qū)域。
[0014]第一超聲換能器芯片和第二超聲換能器芯片可以被交替地布置。
[0015]第一超聲換能器陣列可以進(jìn)一步被配置為接收從大約0.5MHz至大約4MHz的范圍中的頻率帶寬。
[0016]第二超聲換能器陣列可以進(jìn)一步被配置為接收從大約5MHz至大約18MHz的范圍中的頻率帶寬。
[0017]第一超聲換能器芯片的上電極和下電極之間的腔可以具有第一高度，其小于第二超聲換能器芯片的上電極和下電極之間的腔的第二高度。
[0018]第一高度可以在大約1nm至大約10nm的范圍中。
[0019]該激光裝置可以包括脈沖激光器。
[0020]該脈沖激光器可以具有在大約I皮米與1000納米之間的范圍中的脈沖寬度。
[0021]該激光照射器包括布置在第一超聲換能器陣列的外側(cè)區(qū)域的第一激光照射組件和布置在第二超聲換能器陣列的外側(cè)區(qū)域的第二激光照射組件，其中第一激光照射組件被布置為面向第二激光照射組件以使得第一超聲換能器陣列和第二超聲換能器陣列被布置在第一激光照射組件與第二激光照射組件之間
[0022]該寬帶超聲探測器可以進(jìn)一步包括:第一信號(hào)處理器，被配置為通過從第一超聲換能器陣列接收與第一超聲波對(duì)應(yīng)的電信號(hào)來產(chǎn)生第一圖像；第二信號(hào)處理器，被配置為通過從第二超聲換能器陣列接收與第二超聲波對(duì)應(yīng)的電信號(hào)來產(chǎn)生第二圖像；以及圖像合成器，被配置為通過將第一圖像與第二圖像合成來產(chǎn)生第三圖像。
[0023]該寬帶超聲探測器可以進(jìn)一步包括顯示設(shè)備，其被配置為顯示第一圖像、第二圖像、和第三圖像當(dāng)中的至少一個(gè)。
【附圖說明】
[0024]通過下面結(jié)合附圖的示范性實(shí)施例的描述，這些和/或其他方面將變得明顯并且更加易于理解，其中:
[0025]圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例的用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器的結(jié)構(gòu)的示意性平面圖；
[0026]圖2是沿圖1的線ΙΙ-ΙΓ截取的截面圖；
[0027]圖3是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例的用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器的示意性框圖；以及
[0028]圖4是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例的用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器的結(jié)構(gòu)的示意性平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在將詳細(xì)參照示范性實(shí)施例，其示例在附圖中示出。附圖中，可以夸大厚度以使層和區(qū)域清楚。示范性實(shí)施例可以經(jīng)受各種修改并且可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)層、膜、區(qū)域、或面板被稱為在其他元件“上”時(shí)，其可以直接在其他層或基板上，或者也可以存在中間層。說明書和附圖全文中類似的數(shù)字指代類似的元件。類似的引用數(shù)字用于指示彼此基本相同的元件，因而，將略去其詳細(xì)描述。
[0030]圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例的用于光聲圖像和超聲圖像的寬帶超聲探測器100的結(jié)構(gòu)的示意性平面圖。光聲和超聲圖像被稱為光聲圖像和超聲圖像的合成圖像。
[0031]參照?qǐng)D1，超聲探測器100可以包括被布置在第一區(qū)域Al中的第一超聲換能器陣列110、被布置在第二區(qū)域A2中的第二超聲換能器陣列120、被布置在第一超聲換能器陣列110的外側(cè)區(qū)域的第一激光照射單元(也被稱為“第一激光照射器”和/或“第一激光照射組件”)151、以及被布置在第二超聲換能器陣列120的外側(cè)區(qū)域的第二激光照射單元(也被稱為“第二激光照射器”和/或“第二激光照射組件”)152。第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2彼此鄰近。
[0032]第一激光照射單元151和第二激光照射單元152連同第一超聲換能器陣列110和第二超聲換能器陣列120 —起被布置在探測器外殼(未示出)中。
[0033]從單個(gè)激光產(chǎn)生器130產(chǎn)生的激光被光纖140分離到第一激光照射單元151和第二激光照射單元152，并且被照射到診斷對(duì)象上。第一激光照射單元151和第二激光照射單元152可以是光學(xué)棱鏡。超聲探測器100可以包括第一激光照射單元151和第二激光照射單元152中的一個(gè)。兩個(gè)激光照射單元151和152的作用在于將均勻的激光照射到目標(biāo)位置上，從而獲得從診斷對(duì)象產(chǎn)生的聲波的均勻強(qiáng)度。
[0034]激光產(chǎn)生器130、光纖140、以及第一激光照射單元151和第二激光照射單元152構(gòu)成激光裝置。
[0035]激光產(chǎn)生器130可以是固態(tài)脈沖激光器，例如，鈮