光聲成像設(shè)備、光聲成像方法和用于光聲成像設(shè)備的探測器的制造方法
【專利摘要】為了實(shí)現(xiàn)使得被配置成也獲取超聲圖像的光聲成像設(shè)備能夠有效地檢測超聲波和聲波兩者，并且獲取高圖像質(zhì)量超聲圖像和光聲圖像。一種用于光聲成像設(shè)備的探測器，配備有：光照射單元(74)，該光照射單元輸出要被照射到被檢體上的光以生成聲波；超聲波生成裝置(28)，該超聲波生成裝置發(fā)出要被照射到被檢體上的超聲波；第一壓電體(28)，該第一壓電體檢測被被檢體反射的超聲波；以及，第二壓電體(30)，該第二壓電體檢測因?yàn)楣獾恼丈涠鴱谋粰z體生成的聲波。在探測器中，從無機(jī)材料獲得的壓電體用于第一壓電體(28)，并且從有機(jī)材料獲得的壓電體用于第二壓電體(30)。
【專利說明】光聲成像設(shè)備、光聲成像方法和用于光聲成像設(shè)備的探測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光聲成像設(shè)備，即，在諸如活組織的被檢體上照射光并且基于伴隨光的照射生成的聲波而將被檢體成像的設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及也具有獲得超聲圖像的功能的光聲成像設(shè)備。另外，本發(fā)明也涉及光聲成像方法。
[0002]而且，本發(fā)明涉及要被光聲成像設(shè)備采用的探測器。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，已知利用光聲效應(yīng)來將生物體的內(nèi)部成像的光聲成像設(shè)備，如在專利文獻(xiàn)I和非專利文獻(xiàn)I中公開的。光聲成像設(shè)備向生物體內(nèi)照射脈沖光，諸如脈沖激光束。吸收脈沖光的能量的生物組織通過由于熱而導(dǎo)致的其體積擴(kuò)張來生成聲波(聲信號)。該聲波被超聲探測器等檢測到，并且所檢測的信號被用來基于聲波實(shí)現(xiàn)生物體的可視化。
[0004]同時，傳統(tǒng)上也已知采用超聲探測器的超聲成像設(shè)備，如在專利文獻(xiàn)2中公開的。這樣的超聲探測器在其前端配備有超聲換能器(以下，簡稱為“UT”)。在許多情況下，通過基底材料、壓電體、其間夾著壓電體的電極、聲匹配層、聲透鏡等來構(gòu)成探測器。在超聲成像設(shè)備中，從UT向被檢體(人體)照射超聲波，并且UT接收來自被檢體的反射的聲波。通過電處理所檢測到的反射的聲波的信號來獲得超聲圖像。
[0005]注意，也可以通過掃描和照射超聲波來獲得超聲層析圖像。用于獲得超聲層析圖像的已知方法包括:機(jī)械掃描方法，其中，機(jī)械地旋轉(zhuǎn)、搖擺或滑動UT ;以及，電子掃描方法，其中，多個UT被設(shè)置為陣列(以下，稱為“UT陣列”)，并且通過電子開關(guān)等來選擇性地轉(zhuǎn)換要驅(qū)動的UT。`
[0006]這樣的超聲探測器能夠檢測聲波以及超聲波。因此，正在提出能夠獲得光聲圖像和超聲圖像兩者的設(shè)備。即，向該類型的設(shè)備的超聲探測器加上向被檢體上照射光的光照射部，并且，由于光的照射導(dǎo)致的由被檢體生成的聲波被超聲探測器的UT檢測到。
[0007][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)I]
[0010]日本未審查專利公布N0.2005-21380
[0011][專利文獻(xiàn)2]
[0012]日本未審查專利公布Νο.Η06-148154
[0013][非專利文獻(xiàn)]
[0014][非專利文獻(xiàn)I]
[0015]A High Speed Photoacoustic Tomography System based on a CommercialUltrasound and a Custom Transducer Array(基于商用超聲和定制換能器陣列的高速聲光斷層攝影系統(tǒng))，Xueding Wang, Jonathan Cannata, Derek DeBusschere, ChanghongHu, J.Brian Fowlkes, and Paul Carson, Proc.SPIE, Vol.7564, 756424(Feb.23, 2010).
【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的一個目的是通過下述方式使得能夠獲得高質(zhì)量超聲圖像和光聲圖像:在被配置成也獲得超聲圖像的光聲成像設(shè)備中有效地檢測超聲波和聲波。
[0017]本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠有效地檢測超聲波和聲波的用于光聲成像設(shè)備的探測器。
[0018]本發(fā)明的一種用于光聲成像設(shè)備的探測器包括:
[0019]光照射部，所述光照射部輸出要被照射到被檢體上的光，使得生成光聲波；
[0020]聲波生成裝置，用于生成和輸出要被照射到所述被檢體上的聲波；
[0021]第一壓電體，所述第一壓電體檢測被所述被檢體反射的所述聲波；以及
[0022]第二壓電體，所述第二壓電體檢測由于所述光的照射而導(dǎo)致的在所述被檢體內(nèi)生成的光聲波；
[0023]由無機(jī)材料制成的壓電體被用作所述第一壓電體；并且
[0024]由有機(jī)材料制成的壓電體被用作所述第二壓電體。
[0025]期望在所述第一壓電體和第二壓電體之間形成也充當(dāng)對于所述第一壓電體和第二壓電體公共的電極的聲匹配層。
[0026]也期望朝向所述被檢體提供的所述第二壓電體比所述第一壓電體多。
[0027]在此，期望所述聲匹配層包含金屬。另外，期望所述聲匹配層是有機(jī)材料和金屬的復(fù)合物。也期望所述聲匹配層的這樣的有機(jī)材料具有粘結(jié)屬性。
[0028]而且，優(yōu)選的是，所述金屬是金屬納米微粒。
[0029]替代地，所述聲匹配層可以是具有相對低導(dǎo)電屬性的材料或沒有導(dǎo)電屬性的材料之一，所述材料的表面被覆蓋有具有導(dǎo)電屬性的材料。
[0030]同時，本發(fā)明的一種光聲成像方法是配備有本發(fā)明的用于光聲成像設(shè)備的探測器的光聲成像方法。
[0031]另外，本發(fā)明的一種光聲成像方法是采用本發(fā)明的用于光聲成像設(shè)備的探測器來基于由所述第一壓電體輸出的信號而獲得聲圖像，并且基于由所述第二壓電體輸出的信號來獲得光聲圖像的光聲成像方法。
[0032]通常，被照射到諸如活組織的被檢體以獲得超聲圖像的超聲波的頻率在從1MHz至40MHz的范圍內(nèi)的有限范圍內(nèi)(例如，在6dB處的部分帶寬的大約80%，諸如從2MHz至5MHz的范圍、從4MHz至1OMHz的范圍或5MHz至12MHz的范圍)。相反，雖然由于光的照射而導(dǎo)致在由諸如活組織的被檢體生成的聲波的頻率在從IMHz至40MHz的范圍內(nèi)，但是所述聲波的所述頻率均勻的擴(kuò)展在從IMHz至40MHz的整個頻率范圍上。同時，通過無機(jī)材料形成的壓電體在較窄的帶寬(在6dB處的部分帶寬的大約80%)內(nèi)具有極高的檢測靈敏度，而由有機(jī)材料形成的壓電體在探測器的結(jié)構(gòu)中不展現(xiàn)清楚的諧振點(diǎn)，并且因此在極寬的頻率帶寬上具有較高的檢測靈敏度。
[0033]本發(fā)明的用于光聲成像設(shè)備的所述探測器利用由具有上面的屬性的無機(jī)材料制成的所述第一壓電體來檢測具有低水平的組織衰減的較低頻率超聲波。另外，由具有上面的屬性的無機(jī)材料制成的所述第二壓電體檢測聲波。因此，本發(fā)明的所述探測器能夠在檢測在寬頻率范圍上的聲波的同時有效地檢測反射的超聲波。[0034]采用本發(fā)明的探測器的本發(fā)明的光聲成像設(shè)備有效地檢測反射的超聲波和聲波。因此，本發(fā)明的光聲成像設(shè)備能夠獲得具有高的圖像質(zhì)量的超聲圖像和光聲圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的光聲成像設(shè)備的整體的立體圖。
[0036]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施例的用于光聲設(shè)備的探測器的部分截面立體圖。
[0037]圖3是圖示光聲成像設(shè)備的電配置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個實(shí)施例。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的光聲成像設(shè)備的整體的立體圖。圖2是圖示由光聲成像設(shè)備采用的探測器的部分截面立體圖。圖3是圖示本實(shí)施例的光聲成像設(shè)備的電配置的框圖。
[0039]本實(shí)施例的設(shè)備被配置為超聲診斷設(shè)備2。如圖1中所示，超聲診斷設(shè)備2 —般由下述部分構(gòu)成:便攜超聲波觀察裝置10 ;外部超聲探測器(用于光聲成像設(shè)備的探測器)11 ;以及，脈沖激光器單元70。
[0040]便攜超聲波觀察裝置10包括設(shè)備被檢體12和外蓋13。在設(shè)備被檢體12的上表面上設(shè)置了操作部14，操作部14具有用于向便攜超聲波觀察裝置10內(nèi)輸入各種操作命令的多個按鈕和跟蹤球。在外蓋13的內(nèi)表面上設(shè)置了除了超聲圖像之外也顯示各種操作屏幕的監(jiān)視器15。
[0041]外蓋13經(jīng)由鉸鏈16被安裝到設(shè)備被檢體12，并且能夠在打開位置和閉合位置(未示出)之間旋轉(zhuǎn)，在該打開位置中，操作部14和監(jiān)視器15如圖1中所示暴露，在該閉合位置中，操作部14和監(jiān)視器15兩者被覆蓋和保護(hù)。在設(shè)備被檢體12的側(cè)表面上安裝了手柄(未示出)，以使得能夠在閉合設(shè)備被檢體12和外蓋13的狀態(tài)中承載便攜超聲波觀察裝置10。在設(shè)備被檢體12的另一個側(cè)表面上設(shè)置了探測器連接部17和激光器單元連接部72。
[0042]超聲探測器11包括:掃描頭18，掃描頭18被操作員拿著，并且擠壓被檢體；連接器19，連接器19要連接到探測器連接部17 ;以及，電纜20，電纜20連接掃描頭18和連接器19。超聲波換能器陣列(以下，簡稱為“UT陣列”)21被內(nèi)置到掃描頭18的前端部。
[0043]如圖2中所示，UT陣列21具有下述結(jié)構(gòu):其中，基底材料26、下電極27、超聲波發(fā)射/接收壓電體28、第一聲匹配層29、聲波接收壓電體30、上電極31、第二聲匹配層32和聲透鏡33以此順序堆疊在由玻璃環(huán)氧樹脂等形成的平面基座25上。
[0044]基底材料26當(dāng)超聲波發(fā)射/接收壓電體28輻射超聲波時限制超聲波發(fā)射/接收壓電體28的自由振動，并且改善在超聲波傳播的方向上的分辨率。能夠吸收振動的各種材料可以被用作基底材料26?；撞牧峡梢允菬o機(jī)材料或有機(jī)材料。諸如環(huán)氧系列樹脂的樹脂材料和諸如氯化聚乙烯橡膠、天然橡膠和SBR的橡膠材料是優(yōu)選的，因?yàn)檫@些材料具有低的聲阻抗，并且可以吸收振動而不降低靈敏度。
[0045]超聲波發(fā)射/接收壓電體28是本發(fā)明的第一壓電體。超聲波發(fā)射/接收壓電體28被成形為在EL方向上延伸的長條。在垂直于EL方向的方位方向(以下，簡稱為“AZ方向”)上以等距間隔提供了多個超聲波發(fā)射/接收壓電體28。在超聲波發(fā)射/接收壓電體28和其周邊之間的間隙被填充有填充劑34。
[0046]超聲波發(fā)射/接收壓電體28的厚度在從0.1mm至0.5mm的范圍內(nèi)。超聲波發(fā)射/接收壓電體28被第一聲匹配層29和下電極27從上和下夾著。第一聲匹配層29具有導(dǎo)電屬性，并且也充當(dāng)超聲波發(fā)射/接收壓電體28的上電極。下電極27由例如薄金屬膜形成。引線(未示出)連接到第一聲匹配層29和下電極27中的每個。下電極27、超聲波發(fā)射/接收壓電體28和第一聲匹配層29的組合構(gòu)成發(fā)射/接收超聲波換能器。
[0047]連接到第一聲匹配層29的引線接地(參見圖3)。同時，連接到下電極27的引線連接到便攜超聲波觀察裝置10。在便攜超聲波觀察裝置10中內(nèi)置了發(fā)射/接收電路41 (參見3)。當(dāng)從發(fā)射/接收電路41向超聲波發(fā)射/接收壓電體28施加脈沖電壓時，超聲波發(fā)射/接收壓電體28振動和生成超聲波。由此，向被檢體的觀察目標(biāo)部上照射超聲波。另外，當(dāng)從觀察目標(biāo)部接收到反射波時，超聲波發(fā)射/接收壓電體28振動和生成電壓。所生成的電壓被輸出為接收信號。
[0048]展現(xiàn)壓電屬性的各種無機(jī)材料被用作超聲波發(fā)射/接收壓電體28的材料。具有作為主要成分的PZT的Pb系列壓電材料極其優(yōu)選。具體地說，諸如PMN-PT和PZN-PT的relaxer系統(tǒng)壓電單晶體是優(yōu)選的，其使用近來作為展現(xiàn)極高壓電常數(shù)的材料變得流行。這些材料具有高的機(jī)電結(jié)合系數(shù)k，并且相對于施加的電壓輸出的超聲波的比率(轉(zhuǎn)換效率)較聞。
[0049]聲波接收壓電體30是本發(fā)明的第二壓電體，并且被提供為聲波的專用接收器，如下所述。聲波接收壓電體30也充當(dāng)聲匹配層，聲匹配層以步進(jìn)方式緩和超聲波發(fā)射/接收壓電體28和人體在聲阻抗上的差別，以改善相對于超聲波的發(fā)射和接收靈敏度。另外，第二聲匹配層32以步進(jìn)方式緩和人體和聲波接收壓電體30在聲阻抗上的差別，以改善相對于超聲波的接收靈敏度。
[0050]具有小于超聲 波發(fā)射/接收壓電體28的聲阻抗并且大于聲波接收壓電體30的聲阻抗的聲阻抗的各種導(dǎo)電材料可以被用作第一聲匹配層29的材料。第一聲匹配層29的具體示例是具有粘結(jié)屬性的樹脂和金屬納米微粒(具有在從Inm至IOOnm的范圍內(nèi)的直徑的金屬微粒)的燒結(jié)混合物。該金屬納米微?？梢园ㄣy納米微粒，并且優(yōu)選的是，所有的金屬納米微粒是銀納米微粒。在相對于樹脂的金屬納米微粒中，銀納米微粒具有較高的色散屬性，并且因此是優(yōu)選的。當(dāng)燒結(jié)包含金屬納米微粒的樹脂時，所述微粒在樹脂內(nèi)彼此結(jié)合，以形成導(dǎo)電路徑。由此，可以獲得高導(dǎo)電度。注意，第一聲匹配層29可以是具有相對低導(dǎo)電屬性的材料或沒有導(dǎo)電屬性的材料，只要該材料的表面被具有導(dǎo)電屬性的材料覆蓋。
[0051]可以以與超聲波發(fā)射/接收壓電體28的方式類似的方式布置多個聲波接收壓電體30。替代地，聲波接收壓電體30可以具有被圖案化為條的電極電劃分的片材的形式。在聲波接收壓電體30和其周圍之間的間隙被填充有填充劑35。
[0052]聲波接收壓電體30的厚度在從0.05mm至0.3mm的范圍內(nèi)。聲波接收壓電體30被上電極31和第一聲匹配層29從上和下夾著。如上所述，第一聲匹配層具有導(dǎo)電屬性，并且也充當(dāng)超聲波發(fā)射/接收壓電體28的上電極。第一聲匹配層進(jìn)一步充當(dāng)聲波接收壓電體30的下電極。即，第一聲匹配層29充當(dāng)對于超聲波發(fā)射/接收壓電體28和聲波接收壓電體30公共的電極。上電極31由例如薄金屬膜構(gòu)成，并且具有與其連接的引線(未示出)。[0053]連接到上電極31的引線連接到便攜超聲波觀察裝置10。當(dāng)聲波接收壓電體30接收到反射波時，接收到的信號被輸入到向便攜超聲波觀察裝置10內(nèi)置的發(fā)射/接收電路41 (參見圖3)。第一聲匹配層29、聲波接收壓電體30和上電極31的組合構(gòu)成接收超聲波換能器。
[0054]具有小于第一聲匹配層29的聲阻抗并且大于第二聲匹配層32的聲阻抗的聲阻抗并且展現(xiàn)壓電屬性的各種有機(jī)材料被用作聲波接收壓電體30的材料。諸如PVDF和P(VDF-TrFE)的氟系列材料優(yōu)選地作為聲波接收壓電體30的材料。這些材料具有大的接收系數(shù)g，并且相對于超聲波具有較高的接收靈敏度。
[0055]具有小于聲波接收壓電體30的聲阻抗并且大于人體的聲阻抗的聲阻抗的各種材料可以被用作第二聲匹配層32的材料。這樣的材料的具體示例包括環(huán)氧系列樹脂。
[0056]聲透鏡33將由超聲波發(fā)射/接收壓電體輸出的超聲波聚焦到觀察目標(biāo)部上。通過例如硅酮橡膠來形成聲透鏡33，并且其厚度最多大約1mm。
[0057]各種材料可以被用作當(dāng)堆疊UT陣列21的每個層時使用的粘結(jié)劑。環(huán)氧系列樹脂是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兙哂袃?yōu) 越的聲傳輸屬性和結(jié)合強(qiáng)度，并且便宜，從成本的角度看這是有益的。
[0058]同時，脈沖激光器單元70是具有內(nèi)置的Q開關(guān)固態(tài)激光器的單元。脈沖激光器單元070經(jīng)由電力電纜71連接到便攜超聲波觀察裝置的激光器單元連接部72。如果當(dāng)獲得光聲圖像時向便攜超聲波觀察裝置10的操作部14輸入光輸出命令，則脈沖激光器單元70接收預(yù)定觸發(fā)并且輸出脈沖激光束。脈沖激光束通過光纖組束73傳播，并且從在超聲探測器11的引線端設(shè)置的光照射部74向被檢體照射。
[0059]在本實(shí)施例中，光照射部74由構(gòu)成光纖組束73的多個光纖的引線端部構(gòu)成。即，光纖的引線端部被設(shè)置在UT陣列21的兩側(cè)(在圖1中的UT陣列的上方和下方)，并且被配置成作為線向被檢體照射從其輸出的脈沖激光束。
[0060]如圖3中所示，發(fā)射/接收電路41包括:脈沖器42 ;接收器43 ;第一 A/D轉(zhuǎn)換器44 ;圖像生成部45 ;Tx/Rx (發(fā)送/接收裝置)46 ;接收器47 ;以及，第二 A/D轉(zhuǎn)換器48。
[0061]脈沖器42經(jīng)由Tx/Rx46連接到下電極27。脈沖器42向下電極27輸出使得超聲波發(fā)射/接收壓電體28生成超聲波的激勵脈沖(脈沖電壓)。
[0062]接收器43經(jīng)由Tx/Rx46連接到下電極27?；谟捎^察目標(biāo)部反射的超聲波的接收信號從超聲波發(fā)射/接收壓電體28輸入到接收器43，并且接收到的信號被接收器43放大。
[0063]第一 A/D轉(zhuǎn)換器44管理對于由接收器43放大的接收到的信號的A/D轉(zhuǎn)換，以數(shù)字化接收到的信號。被第一 A/D轉(zhuǎn)換器44數(shù)字化的接收到的信號被輸入到圖像生成部45。
[0064]脈沖器42和接收器43連接到Tx/Rx46。選擇性地切換脈沖器42和接收器43相對于Tx/Rx46的輸入和輸出。
[0065]接收器47連接到上電極31。接收器47當(dāng)獲得光聲圖像時放大來自聲波接收壓電體30的接收到的信號。即，當(dāng)獲得光聲圖像時，脈沖的激光束被脈沖激光器單元70以如上所述的方式向被檢體照射。被脈沖激光束照射的被檢體的部分生成聲波，并且該聲波被聲波接收壓電體30檢測到。第二 A/D轉(zhuǎn)換器48管理對于由接收器47輸出的接收信號的A/D轉(zhuǎn)換，以數(shù)字化接收到的信號。被第二 A/D轉(zhuǎn)換器48數(shù)字化的接收信號被輸入到圖像生成部45。
[0066]圖像生成部當(dāng)獲得超聲圖像時基于從第一 A/D轉(zhuǎn)換器44輸入的接收到的信號來生成超聲圖像，然后向監(jiān)視器15輸出生成的超聲圖像。另外，圖像生成部當(dāng)獲得光聲圖像時基于從第二 A/D轉(zhuǎn)換器48輸入的接收到的信號來生成光聲圖像，然后向監(jiān)視器15輸出生成的光聲圖像。注意，對于超聲波發(fā)射/接收壓電體28和聲波接收壓電體30的每個組合提供除了圖像生成部45之外的構(gòu)成發(fā)射/接收電路41的組件。
[0067]如上所述，通過無機(jī)材料形成的超聲波發(fā)射/接收壓電體28在較窄的帶寬內(nèi)具有極高的靈敏度。相反，由有機(jī)材料形成的聲波接收壓電體30在極寬的頻率帶寬上具有較高的檢測靈敏度。由此，超聲波發(fā)射/接收壓電體28可以以極高的靈敏度檢測受限于較低頻率范圍的反射的超聲波，而聲波接收壓電體30可以檢測其頻率的范圍在從低頻到高頻的極寬范圍帶寬上的聲波。因此，本實(shí)施例的超聲波診斷設(shè)備2能夠生成具有高圖像質(zhì)量的聞超聲圖像和光聲圖像。
[0068]另外,第一聲匹配層29被用作對于超聲波發(fā)射/接收壓電體28和聲波接收壓電體30公共的電極。由此，與其中采用單獨(dú)的電極的情況作比較，可以以低生產(chǎn)成本來產(chǎn)生具有簡單結(jié)構(gòu)的UT陣列。另外，包含樹脂的金屬納米微粒被用作第一聲匹配層29的材料。因此，第一聲匹配層29展現(xiàn)高的導(dǎo)電率，并且足夠充當(dāng)公共電極。
[0069]而且，被用作第一聲匹配層29的材料的樹脂是充當(dāng)將聲波接收壓電體30粘結(jié)地附接到UT陣列21的熱固樹脂。因此，相比于其中在形成第一聲匹配層后向第一聲匹配層上涂敷粘結(jié)劑并且然后在其上堆疊聲波接收壓電體30的情況，可以降低生產(chǎn)步驟的數(shù)目。由此，可以以簡單的方式來產(chǎn)生UT陣列。另外，可以抑制薄膜電極的數(shù)目的增大，這防止了
在產(chǎn)量上的變差。
[0070]注意，描述了其中也接收超聲`波的超聲波發(fā)射/接收壓電體28被設(shè)置為發(fā)射超聲波的超聲換能器的示例。替代地，可以設(shè)置僅發(fā)射超聲波的專用發(fā)射超聲換能器來取代超聲波發(fā)射/接收壓電體28。在該情況下，也將提供專用于接收超聲波的壓電體。在本發(fā)明的探測器中，也通過無機(jī)材料形成專用的接收壓電體。
[0071]如果連接上電極31和接收器(放大器)47的傳輸路徑變長，則接收到的信號在上電極31和接收器之間的電壓降由于傳輸路徑的容量電阻而變大。如果接收到的信號的電壓降的數(shù)量變大，則基于由聲波接收壓電體30接收到的超聲波的超聲圖像的圖像質(zhì)量變差，并且通過采用具有高接收靈敏度的聲波接收壓電體30獲得的有益效果將顯著減小。
[0072]因?yàn)檫@個原因，優(yōu)選的是，連接上電極31和接收器47的傳輸路徑盡可能短，并且優(yōu)選的是，上電極31和接收器47彼此靠近地放置。具體地說，接收器47可以被內(nèi)置到掃描頭18中而不是被設(shè)置在便攜超聲波觀察裝置10中，就像本實(shí)施例中那樣。
[0073][示例 I]
[0074]接下來，將描述示例1，其中堆疊UT陣列21的每個層。被切割為Icm的厚度的氯化聚乙烯橡膠被用作基底材料26。使用熱固環(huán)氧樹脂將FPC(柔性印刷電路)粘結(jié)地附接到基底材料26。
[0075]作為PZT系列壓電陶瓷的C92H(由K.K.Fuji Ceramics制造)被用作超聲波發(fā)射/接收壓電體28的材料。超聲波發(fā)射/接收壓電體28的兩個表面被研磨，使得其厚度變?yōu)?60微米。通過在其上連續(xù)地濺射T1、Pt和Au來在超聲波發(fā)射/接收壓電體的一個表面上形成金屬膜。其上具有金屬膜的超聲波發(fā)射/接收壓電體28的一側(cè)粘結(jié)地附接到在基底材料26上的FPC。包含銀納米微粒的樹脂被用作被熱固的粘結(jié)劑。超聲波發(fā)射/接收壓電體28的聲阻抗是大約31Mrayl。注意，粘結(jié)地附接到基底材料26上的FPC和在超聲波發(fā)射/接收壓電體28上形成的T1、Pt和Au金屬膜構(gòu)成下電極27。
[0076]以作為第一聲匹配層29的λ/4(λ是超聲波的波長)的厚度在超聲波發(fā)射/接收壓電體28上涂敷包含銀納米微粒的樹脂(由Sumitomo Electric Industries K.K.制造)。在涂敷后，第一聲匹配層29通過在大約180°C下在空氣中被加熱一小時而被固化。在加熱后，第一聲匹配層29的聲阻抗是大約12Mrayl。
[0077]具有4.5Mrayl的聲阻抗的PVDF被用作聲波接收壓電體30的材料。聲波接收壓電體30被模塑為λ /4的厚度，并且在其一個表面上形成固態(tài)電極(金屬膜)。與固態(tài)電極相對的聲波接收壓電體30的表面粘結(jié)地附接到第一聲匹配層29。包含銀納米微粒的樹脂被用作粘結(jié)劑。注意，在聲波接收壓電體30上形成的固態(tài)電極構(gòu)成上電極31。
[0078]然后,具有2Mrayl的聲阻抗的環(huán)氧系列樹脂被研磨,使得其厚度變?yōu)棣?4,然后使用熱固環(huán)氧系列粘結(jié)劑被粘結(jié)地附接到作為第二聲匹配層32的上電極31上。類似地，聲透鏡33粘結(jié)地附接到第二聲匹配層32。
[0079]注意在下面的示例中，將省略與示例I的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，并且將僅描述不同的結(jié)構(gòu)。
[0080][示例2]
[0081]作為relaxer系列壓電單晶體的PMN-PT (通過JFE Mineral K.K.制造的Pb (Mg, Nb) O3-PbTiO3系列材料)被用作超聲波發(fā)射/接收壓電體28的材料。超聲波發(fā)射/接收壓電體28的兩個表面被研磨，使得其厚度變?yōu)?40微米。超聲波發(fā)射/接收壓電體28的聲阻抗是大約22Mrayl。
[0082]第一聲匹配層29以與在示例I中相同的方式被堆疊，并且然后通過在160°C下在空氣中加熱一小時而被固化。在加熱后，第一聲匹配層29的聲阻抗是大約llMrayl。
[0083][比較示例I]
[0084]通過在其上連續(xù)地濺射T1、Pt和Au來在超聲波發(fā)射/接收壓電體28的兩個表面上形成金屬膜。在其兩個表面上形成金屬膜的超聲波發(fā)射/接收壓電體28粘結(jié)地附接到在基底材料26上的FPC。包含銀納米微粒的樹脂被用作粘結(jié)劑，并且在100°C下在空氣中執(zhí)行熱固一小時。超聲波發(fā)射/接收壓電體28的聲阻抗是大約31Mrayl。
[0085]在比較示例I中未設(shè)置第一聲匹配層29，并且在超聲波發(fā)射/接收壓電體28的上表面上形成的金屬膜被用作上電極。另外，也未提供聲波接收壓電體30。相反，其中散布了氧化鋯微粒的環(huán)氧系列樹脂被研磨到λ /4的厚度，然后被堆疊在超聲波發(fā)射/接收壓電體28上作為聲匹配層。熱固環(huán)氧系列粘結(jié)劑被用作粘結(jié)劑，其通過加熱被固化。
[0086]而且，具有3Mrayl的聲阻抗的環(huán)氧系列樹脂被研磨，使得其厚度變?yōu)棣?/4，并且使用熱固環(huán)氧系列粘結(jié)劑粘結(jié)地被附接到其中散布氧化鋯微粒的環(huán)氧系列樹脂的λ /4厚層作為第二聲匹配層32。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光聲成像設(shè)備的探測器，包括: 光照射部，所述光照射部輸出要被照射到被檢體上的光，使得生成光聲波； 聲波生成裝置，所述聲波生成裝置用于生成和輸出要被照射到所述被檢體上的聲波；第一壓電體，所述第一壓電體檢測被所述被檢體反射的所述聲波；以及第二壓電體，所述第二壓電體檢測由于所述光的照射而導(dǎo)致的在所述被檢體內(nèi)生成的光聲波; 由無機(jī)材料制成的壓電體被用作所述第一壓電體；以及 由有機(jī)材料制成的壓電體被用作所述第二壓電體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，進(jìn)一步包括: 聲匹配層，所述聲匹配層在所述第一壓電體和第二壓電體之間形成，還充當(dāng)對于所述第一壓電體和第二壓電體公共的電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的任一個所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 朝向所述被檢體提供的所述第二壓電體比所述第一壓電體多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 所述聲匹配層包含金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中:` 所述金屬包括銀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 所述聲匹配層是有機(jī)材料和金屬的復(fù)合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 所述聲匹配層的所述有機(jī)材料具有粘結(jié)屬性。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7的任何一項(xiàng)所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 所述金屬是金屬納米微粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，其中: 所述聲匹配層是具有相對低導(dǎo)電屬性的材料或沒有導(dǎo)電屬性的材料中的一個，所述材料的表面被覆蓋有具有導(dǎo)電屬性的材料。
10.一種光聲成像設(shè)備，所述光聲成像設(shè)備配備有根據(jù)權(quán)利要求1至9的任何一項(xiàng)所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器。
11.一種光聲成像方法，所述光聲成像方法采用根據(jù)權(quán)利要求1至9的任何一項(xiàng)所述的用于光聲成像設(shè)備的探測器，所述方法基于由所述第一壓電體輸出的信號而獲得聲圖像，并且基于由所述第二壓電體輸出的信號來獲得光聲圖像。
【文檔編號】G01N29/00GK103458796SQ201280013515
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月16日
【發(fā)明者】和田隆亞 申請人:富士膠片株式會社