JP2015080671A - 超音波プローブ、音響カプラおよび超音波プローブ本体 - Google Patents

Abstract

【課題】着脱作業が煩雑とならず、取り付け後の操作性も損なうことのない低減衰媒体を構成する音響カプラ、その音響カプラを備える超音波プローブおよび超音波プローブ本体を提供する。【解決手段】超音波プローブは、超音波振動子と、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体と、前記超音波プローブ本体の前記音響レンズに被さるように着脱可能に取り付けられる音響カプラ１０と、を備え、前記音響レンズの側面は、前記超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、前記超音波プローブ本体の側面には、その側面を取り囲む溝部と、その溝部から先端部側に複数の凹部とが設けられ、前記音響カプラ１０は、前記溝部の少なくとも一部を覆う隆起部２０と、前記複数の凹部に嵌合する突起部３０とが内部の側面に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブ、音響カプラおよび超音波プローブ本体に関する。

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波に基づいて、被検体の内部を映像化する超音波診断装置が開示されている。このような超音波診断装置では、超音波振動子を有する超音波プローブにより超音波を送受信し、反射波を得るようになっている。

また、超音波プローブは、超音波振動子をアレイ配列するとともに、音響レンズを用いて超音波ビームを集束させている。

ここで、超音波プローブに関連する技術として、音響レンズの形状が凹面で構成される超音波プローブ（特許文献１参照）や、低減衰媒体（音響媒体）を構成する参照変形体を着脱可能に取り付ける超音波探触子（特許文献２参照）、あるいは、低減衰媒体を超音波プローブの内部に格納した超音波プローブ（特許文献３参照）などが開示されている。

特開平６−２５４１００号公報 特開２０１０−２６３９６３号公報 特開２００８−５８１号公報

最初に、従来の超音波プローブを構成する音響レンズについて、説明する。従来の音響レンズは、シリコーンゴム（ＱＲ）にシリカなどの粉末を混練して、音響インピーダンスを被検体の特性に近づけたものが用いられていた。

ここで、シリコーンゴムとは、シリコーンを主成分とする合成樹脂であり、ゴムを構成するカーボンをシリコーンに置き換えたシリコーンの重合体のことをいう。なお、シリコーンゴムの代表的な物性値は、密度は、１ｇ／ｃｍ^３であり、音速は、１０００ｍ／ｓであり、減衰係数は、０．３ｄＢ／ＭＨｚ／ｍｍである。

従来の音響レンズは、音響レンズの表面が凸面であり、検査時において被検体（生体）の表面に対し、圧迫を加えて密着させるのに好適である。

しかしながら、シリコーンゴムを用いた場合の問題点は、ベース樹脂の減衰係数が高く、また、密度の高いシリカなどの粉末を混練するために散乱によりさらに減衰係数が上昇してしまうことである。具体的には、減衰係数は、中心周波数５ＭＨｚにおいて、約１ｄＢ／ｍｍまで上昇してしまう。

このように、従来の音響レンズでは、減衰係数が大きいため、被検体（生体）に送受信される音波の強度が低下して、感度が低下するという問題が発生していた。

一方、生体と音響インピーダンスの特性が近く、かつ、減衰係数が低い材料として、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）が知られている。ポリメチルペンテンは、従来から揺動式の超音波プローブの音響窓材として利用されていた。ポリメチルペンテンの代表的な物性値は、密度は、０．８２ｇ／ｃｍ^３であり、音速は、２０５０ｍ／ｓであり、減衰係数は、０．１ｄＢ／ＭＨｚ／ｍｍである。

しかしながら、ポリメチルペンテンの音速は、生体の音速より早いため、超音波を集束させる焦点効果を得るためには、特許文献１に開示されているように、音響レンズの表面を凹面にする必要がある。

したがって、ポリメチルペンテンを用いる場合には、被検体の表面に圧迫を加える際に密着性が悪く、操作性が劣るという問題が生じ得る。そこで、音響レンズの表面が凹面の場合は、特許文献２に開示されているように、低減衰媒体として外付けの水袋を取り付ける方式を採用したり、特許文献３に開示されているように、水で構成された低減衰媒体を超音波プローブの内部に充填する方式などが検討されていた。

しかしながら、水で構成された低減衰媒体は、気泡除去が必要であり、かつ水交換などのメンテナンスが必要であった。そのため、特許文献２に開示されているような水袋によって低減衰媒体が構成されている場合には、水袋が複数の部品から構成されているため、組み立て作業や接着作業が必要となり、超音波プローブが高額になってしまうという問題があった。また、このような水袋方式では、超音波プローブに水袋を装着したときに外形が大きくなってしまうので、操作性が悪化するという問題もあった。

また、生体の物性に近い材質として、ＥＶＡゴムやブタジエンゴム（ＢＲ）などが知られている。具体的には、ブタジエンゴムの代表的な物性値は、密度が、０．９ｇ／ｃｍ^３であり、音速が、１５５０ｍ／ｓであり、減衰係数が、０．０５ｄＢ／ＭＨｚ／ｍｍである。

また、特許文献１には、ポリメチルペンテンを用いて凹面の音響レンズを形成する一方、音響レンズの凹面のレンズ曲率に音響媒体の口径方向を合わせた凸面と、生体との接触面側（外面側）に凸面とを形成したブタジエンゴムによる形状調整手段（音響媒体）が、開示されている。

しかしながら、ブタジエンゴムは、耐候性・耐久性に劣るとともに、音響レンズの凹面にブタジエンゴムで構成された音響媒体（低減衰媒体）が固着された場合、その音響媒体（低減衰媒体）を交換することが困難であった。

また、特許文献３には、低減衰媒体を保護するため、薄膜で覆う技術も開示されているが、例えば、柔軟素材を用いて低減衰媒体を薄膜で覆った場合には、傷による被膜破壊が懸念される。

また、ブタジエンゴムなどの固体を用いた低減衰媒体も一般に提供されているが、取り付けに専用の枠材が必要であり、着脱作業が煩雑となり、水袋方式と同様に、取り付け後の操作性が劣ってしまう。また、柔軟なシート状の低減衰媒体も存在するが、音響レンズの凹面に密着させることが難しいので、シート状の低減衰媒体も適さない。

そこで、着脱作業が煩雑とならず、取り付け後の操作性も損なうことのない低減衰媒体を構成する音響カプラ、その音響カプラを備える超音波プローブおよび超音波プローブ本体の提供が望まれていた。

本実施形態に係る超音波プローブは、超音波振動子と、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体と、前記超音波プローブ本体の前記音響レンズに被さるように着脱可能に取り付けられる音響カプラと、を備え、前記音響レンズの側面は、前記超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、前記超音波プローブ本体の側面には、その側面を取り囲む溝部と、その溝部から先端部側に複数の凹部とが設けられ、前記音響カプラは、前記溝部の少なくとも一部を覆う隆起部と、前記複数の凹部に嵌合する突起部とが内部の側面に設けられていることを特徴とする。

本実施形態に係る音響カプラは、超音波プローブ本体の先端部に被さるように着脱可能な音響カプラであって、前記超音波プローブ本体の側面に溝部が設けられるとともに、その溝部から先端部側に複数の凹部が設けられ、前記溝部の少なくとも一部を覆う隆起部と、前記複数の凹部に嵌合する突起部と、を備える。

本実施形態に係る超音波プローブ本体は、超音波振動子と、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体であって、前記音響レンズの側面は、前記超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、前記超音波プローブ本体の側面に、その側面を取り囲む溝部と、その溝部から先端部側に複数の凹部と、を備える。

本実施形態に係る超音波プローブの概略の構成の一例を示した概略構成図。 本実施形態に係る音響カプラの構成を示した説明図。 本実施形態に係る音響カプラのエレベーション方向の断面図。 本実施形態に係る超音波プローブ本体の構成を示した説明図。 本実施形態に係る超音波プローブ本体のエレベーション方向の断面を斜め方向から見た説明図。 本実施形態に係る超音波プローブの効果を往復減衰量の理論値で示した説明図。 ブタジエンゴムで形成される音響カプラの最厚と、ポリメチルペンテンで形成される音響レンズの最厚の位置を示した説明図。 周波数依存減衰による中心周波数の変化の概念を示した概念説明図。 本実施形態に係る超音波プローブの先端Ｒ変換機能について説明した説明図。 本実施形態に係る超音波プローブをリニア型の超音波プローブに適用した場合の説明図。 本実施形態に係る超音波プローブにおける音響カプラの音響的有効部分を説明するための説明図。

本実施形態に係る超音波プローブは、超音波振動子と、超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体と、超音波プローブ本体の音響レンズに被さるように着脱可能に取り付けられる音響カプラと、を備えている。

音響レンズの側面は、超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、超音波プローブの側面には、その側面を取り囲む溝部と、その溝部から先端部側に複数の凹部とが設けられている。音響カプラは、溝部の少なくとも一部を覆う隆起部と、複数の凹部に嵌合する突起部とが内部の側面に設けられている。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブは、音響カプラの着脱作業が煩雑とならず、また音響カプラを取り付け後の操作性も損なうことのない超音波プローブを実現することができる。

なお、本実施形態では、音響カプラとは、超音波プローブ本体と被検体（生体）の間に設けられる音響伝達媒体（低減衰媒体）のことをいう。

以下、本実施形態に係る超音波プローブ１００について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１００の概略の構成の一例を示した概略構成図である。

図１に示すように、超音波プローブ１００は、音響カプラ１０と、超音波プローブ本体７０とを備えて構成されている。音響カプラ１０は、例えば、ブタジエンゴムで構成されている。また、超音波プローブ本体７０は、超音波振動子（図７で説明）と音響レンズ（図４で説明）とを備えて構成されている。ここで、音響カプラ１０と、超音波プローブ本体７０のそれぞれについて、説明する。

図２は、本実施形態に係る音響カプラ１０の構成を示した説明図である。

図２に示すように、本実施形態に係る音響カプラ１０は、隆起部２０と、突起部３０とを備えて構成されている。なお、図２（Ａ）は、本実施形態に係る音響カプラ１０の全体の構成を示しており、図２（Ｂ）は、その音響カプラ１０の一部を拡大した拡大図である。

また、図３は、本実施形態に係る音響カプラ１０のエレベーション方向ＥＤの断面図である。

音響カプラ１０の隆起部２０は、超音波プローブ本体７０の溝部の少なくとも一部を覆うようになっている。

音響カプラ１０の突起部３０は、超音波プローブ本体７０に設けられた複数の凹部に嵌合するように、音響カプラ１０の内部の側面に設けられている。

これにより、音響カプラ１０は、超音波プローブ本体７０の先端部に被せるように着脱可能に取り付けられるようになっている。

なお、図３において、破線部分は、超音波プローブ本体７０の断面を示しており、音響カプラ１０が超音波プローブ本体７０に被せられている状態を示している。

また、音響カプラ１０は、音速が１４００ｍ／秒〜１７００ｍ／秒、密度が０．８〜１．１ｇ／ｃｍ^３、かつ減衰係数が０．２ｄＢ／ＭＨｚ／ｍｍ以下の物性を有することが望まれる。そのため、音響カプラ１０は、例えば、ブタジエンゴムで形成される。

図４は、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０の構成を示した説明図である。

図４に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０は、超音波振動子（図７で説明）と、音響レンズ６０とを備えて構成されている。なお、図４（Ａ）は、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０の全体の構成を示しており、図４（Ｂ）は、その超音波プローブ本体７０の一部を拡大した拡大図である。

また、図５は、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０のエレベーション方向ＥＤの断面を斜め方向から見た説明図である。

超音波プローブ本体７０は、超音波振動子（図７で説明）と、その超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向ＥＤに音波を収束させる音響レンズ６０とを備えるようになっている。

音響レンズ６０の側面は、超音波プローブ本体７０の側面の一部を形成するようになっている。また、超音波プローブ本体７０の側面には、その側面を取り囲む全周に溝部４０と、その溝部４０から先端部側に複数の凹部５０とが設けられている。

これにより、超音波プローブ本体７０は、超音波プローブ本体７０の先端部に音響カプラ１０を着脱可能に被せることができる。また、超音波プローブ本体７０の側面の一部を音響レンズ６０で形成することにより、超音波プローブ本体７０の外形の増大を抑止することができる。

なお、図５において、破線部分は、音響カプラ１０の断面を示しており、超音波プローブ本体７０の先端部に音響カプラ１０が被せられている状態を示している。

また、音響レンズ６０は、音速が１８００ｍ／秒〜２３００ｍ／秒、密度が０．７〜１．１ｇ／ｃｍ^３、かつ減衰係数が０．３ｄＢ／ＭＨｚ／ｍｍ以下の物性を有することが望まれる。そのため、音響レンズ６０は、例えば、ポリメチルペンテンで形成される。

なお、溝部４０は、超音波プローブ本体７０の側面の全周に設けられているが、必ずしも全周である必要はない。すなわち、例えば、超音波プローブ本体７０の側面のうち一部に溝部４０が構成され、その溝部４０が音響カプラ１０の隆起部２０に覆われるようになっていてもよい。

このように、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、ブタジエンゴムを材料として形成された音響カプラ１０を、ポリメチルペンテンを材料として形成された音響レンズ６０に被せる形態で着脱可能に構成されている。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、音響レンズ６０を含む超音波プローブ本体７０の側面に溝部４０が形成されているので、音響カプラ１０の隆起部２０を溝部４０に嵌合させて音響カプラ１０の脱落を防止することができる。

また、音響レンズ６０を含む超音波プローブ本体７０の側面には凹部５０が形成されており、音響カプラ１０の突起部３０を凹部５０に嵌合させて音響カプラ１０のズレを防止することができる。

また、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、音響カプラ１０と音響レンズ６０とを音響的に結合することが望ましい。そこで、超音波プローブ１００は、音響カプラ１０と音響レンズ６０との界面に、例えば、フッ素を主成分とするフッ素グリスを塗布することにより、音響カプラ１０と音響レンズ６０とを密着させる。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、超音波プローブ本体７０と音響カプラ１０とが密着するので、音響的に結合されるとともに、水や埃などの侵入を防止することができる。

なお、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、フッ素を主成分とするフッ素グリスに限定されるものではなく、例えば、水を主成分とするゲル材（例えば、音響結合材や音響ゼリー）や、両面に粘着性を有する柔軟なシート状部材（例えば、ポリウレタンゲル状弾性体から構成されるシート状の部材）であってもよい。

具体的には、音響カプラ１０を単回使用（使い捨て）する場合には、音響カプラ１０と音響レンズ６０との結合を、水を主成分とする音響結合材や音響ゼリーで行うことにより、フッ素系グリスを用いた場合よりも安価に実現することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、音響レンズ６０に減衰係数の小さいポリメチルペンテンを使用することができるので、撮影感度を上昇させることができる。

図６は、本実施形態に係る超音波プローブ１００（図１）の効果を往復減衰量の理論値で示した説明図である。

図６に示すように、従来例としては、ＱＲレンズ（シリコーンゴム）で構成される音響レンズを用いて超音波を送信し、その反射波を受信したときの往復減衰量の理論値を、周波数ごとに示している。図６では、ＱＲレンズの往復減衰量の理論値を破線で示しており、周波数が高くなればなるほど往復減衰量が大きくなることを示している。これは、ＱＲレンズに対する減衰係数の周波数依存性が高いことに由来する。

一方、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、音響カプラ１０がブタジエンゴムで形成されており、音響レンズ６０がポリメチルペンテンで形成されている。

図６では、本実施形態に係る超音波プローブ１００の往復減衰量の理論値を実線で示しており、ブタジエンゴムで形成される音響カプラ１０（ＢＲカプラ）と、ポリメチルペンテンで形成される音響レンズ６０（ＰＭＰレンズ）とを備えた超音波プローブ１００は、周波数が高くなっても往復減衰量を低く抑えることができることを示している。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、周波数が高くなっても往復減衰量を低く抑えることができるので、従来の超音波プローブと比べ感度を向上させることができる。

また、図６の一点鎖線で示す往復感度差の減衰量の理論値は、本実施形態に係る超音波プローブ１００の往復減衰量の理論値と、従来例のＱＲレンズを用いた往復減衰量の理論値との差を示したものである。図６が示す往復感度差の減衰量のグラフから分かるように、例えば、周波数５ＭＨｚにおいて、従来の往復減衰量を示す点Ｓでは、往復減衰量が約９ｄＢであるのに対して、本実施形態の超音波プローブ１００の往復減衰量を示す点Ｔでは、往復減衰量が約３ｄＢであるため、約６ｄＢの減衰量（点Ｕ）が低減されている。

同様に、周波数１０ＭＨｚにおいて、従来の往復減衰量を示す点Ｐでは、往復減衰量が約２７ｄＢであるのに対して、本実施形態の超音波プローブ１００の往復減衰量を示す点Ｑでは、往復減衰量が約７ｄＢであるため、約２０ｄＢ減衰量（点Ｒ）が低減されている。このように、図６に示す往復感度差の減衰量は、送信時の周波数が高くなっても往復減衰量を低減させることができることを示している。

次に、ブタジエンゴムで形成される音響カプラ１０と、ポリメチルペンテンで形成される音響レンズ６０の位置関係について、説明する。

図７は、ブタジエンゴムで形成される音響カプラ１０の最厚Ｄ１と、ポリメチルペンテンで形成される音響レンズ６０の最厚Ｄ２の位置を示した説明図である。

図７に示すように、音響カプラ１０の最厚Ｄ１は、図６に示したＢＲカプラの３ｍｍの厚みを示しており、音響レンズ６０の最厚Ｄ２は、図６に示したＰＭＰレンズの１．２ｍｍの厚みを示している。なお、図６に示した従来例のＱＲレンズの１ｍｍとは、特許文献３に記載されている音響レンズの最厚みのことを示している。

また、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０は、超音波振動子９０を備え、図７に対し、紙面手前から紙面奥方向に向かって超音波振動子９０が配列されている。本実施形態において、この超音波振動子９０が配列されている方向をアレイ配列方向といい、これに対して直交する方向をエレベーション方向ＥＤという。なお、音響レンズ６０と超音波振動子９０との間には、整合層８０が設けられている。

本実施形態に係る超音波プローブ１００の音響カプラ１０は、凸面であって柔軟であるため、生体との密着性がよく、外装部による無効部分がないため、接触面積は最小化され、かつ操作性も向上する。

さらに、フッ素系のグリスは、長期間使用してもプラスチックやゴム類に対して影響を与えず、水やアルコールといった溶剤も不要であるため、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、音響カプラ１０と音響レンズ６０との界面にフッ素グリスを塗布することにより、音響カプラ１０の交換時以外、保守や管理は不要となる。

なお、音響カプラ１０として使用されるブタジエンゴムは経時劣化する。しかしながら、音響カプラ１０の交換作業は、音響カプラ１０の除去と、グリスの塗布と、音響カプラ１０の装着だけである。これにより、特許文献２に開示されている水袋方式に比べ交換作業は容易である。

さらに、音響カプラ１０は、ゴム製品の一部品で形成されるため、安価に提供される。これにより、高い清潔性が要求される製品においても、滅菌済みの単回使用（使い捨て）として供給することもできる。

また、従来の超音波プローブは、高分解能を得るために高い周波数の超音波の使用が望まれており、使用する周波数の中心周波数が低い場合、低周波数の信号の影響を受けていた。

図８は、周波数依存減衰による中心周波数の変化の概念を示した概念説明図である。

図８では、減衰係数の違いによって中心周波数が低下する減衰特性の概念を示しており、減衰のない無減衰時の超音波信号の周波数スペクトラムを実線で示し、また減衰係数が５ｄＢ／ＭＨｚの超音波信号の周波数スペクトラムを破線で示し、さらに減衰係数が１０ｄＢ／ＭＨｚの超音波信号の周波数スペクトラムを一点鎖線で示している。

図８に示すように、減衰係数が高い値になるとともに周波数スペクトラムの中心周波数（例えば、周波数スペクトラムがピークとなる周波数）は、低周波側にシフトする。具体的には、減衰がないときの中心周波数が８ＭＨｚであるのに対し、減衰係数が５ｄＢ／ＭＨｚの場合、中心周波数は約５ＭＨｚに下がり、減衰係数が１０ｄＢ／ＭＨｚの場合には、中心周波数は約４ＭＨｚまで下がることを示している。

従来のＱＲレンズは、図８に示すように、減衰係数（ｄＢ／ＭＨｚ）が大きいため、低周波と高周波との往復減衰量の差が大きくなるだけでなく、周波数スペクトラムの中心周波数も低周波側にシフトする。

これに対し、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、周波数が高くなっても往復減衰量を低く抑えることができるので、感度だけでなく中心周波数の低下も防ぐことができる。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブ１００は、高い周波数で使用する超音波プローブの感度を向上させることができるとともに、中心周波数の低周波側へのシフトを防止し、分解能の低下を抑制することができる。

さらに、音響カプラ１０は、容易に交換することができるため、超音波プローブ１００のプローブの先端側の先端Ｒ変換機能や、リニアでのオフセット調整機能を持たせることができる。

図９は、本実施形態に係る超音波プローブ１００（図１）の先端Ｒ変換機能について説明した説明図である。

図９に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ本体７０に音響カプラ１１が設けられ、音響レンズ（図示せず）の曲率半径Ｒを変更することができることを示している。

具体的には、図９では、超音波プローブ本体７０の側面（すなわち、音響レンズの側面）は第１の曲率（曲率半径）を有しており、超音波プローブ本体７０に音響カプラ１１を設けることにより、超音波プローブ１００の外面の曲率（音響カプラ１１の側面の曲率）を、第１の曲率と異なる第２の曲率（曲率半径）に変更することができることを示している。

このように、本実施形態では、所望する第２の曲率を有する音響カプラ１１を容易に使用することができるので、音響カプラ１１は、複数種類設けられ、かつそれぞれ異なる第２の曲率を有することにより、超音波プローブ１００は、使用用途または部位によって、音響カプラ１１を容易に交換することができる。

また、図９では、コンベックス型の超音波プローブ１００による例示を示しているため、超音波プローブ本体７０の側面（音響レンズの側面）は超音波振動子のアレイ配列方向に対して凸状となる第１の曲率を持つように湾曲しているが、これに限定されるものではない。

例えば、リニア型の超音波プローブの場合には、超音波プローブ本体７０の先端部側の側面と、音響レンズ６０の側面とが、超音波振動子のアレイ配列方向に対して、それぞれ平行となるように配置される。

図１０は、本実施形態に係る超音波プローブ１００（図１）をリニア型の超音波プローブ１１０に適用した場合の説明図である。

図１０に示すように、図示しない音響レンズにより音響カプラ１２の側面は、超音波振動子のアレイ配列の方向（アレイ配列方向ＡＤ）と平行になっており、音響カプラ１２の側面の超音波プローブ本体７０側も先端部側も超音波振動子のアレイ配列方向ＡＤと平行となっている。

この場合、超音波プローブ１１０に対し、音響カプラ１２の厚みＤ３がそれぞれ異なる複数の音響カプラ１２を備えるようにしてもよい。

例えば、音響カプラ１２は、厚みＤ３が異なることにより超音波振動子から被検体（生体）までの焦点距離が変わるので、撮影する用途や部位により、厚みＤ３の異なる音響カプラ１２を任意に選択して使用することができる。

図１１は、本実施形態に係る超音波プローブ１１０（図１０）における音響カプラ１２の音響的有効部分を説明するための説明図である。

図１１に示すように、音響カプラ１２の音響的有効部分とは、超音波プローブ本体７０の超音波振動子９０がアレイ配列された領域に実質的に対応する領域のことである。すわなち、図１１では、音響カプラ１２において、紙面手前から紙面奥方向に対し、超音波振動子９０がアレイ配列された長さと幅ＡＥで囲まれる領域のことである。

音響カプラ１２は、音響的有効部分の平均の厚み（例えば、図１１の平均の厚みＤ４）がそれぞれ異なる複数の音響カプラを予め用意しておくことにより、複数の音響カプラの中から撮影する用途または部位によって音響カプラ１２を自由に交換することができる。

この場合、音響カプラ１２の音響的有効部分の外側は、超音波振動子９０の振動が影響を及ぼす外面（表面）であるから、平均の厚みＤ４を変更することにより、図９に示した厚みＤ３を変更することができる。

このように、本実施形態に係る超音波プローブは、コンベックス型の超音波プローブ１００の場合には、所望の曲率半径を有する音響カプラ１１に容易に変更することができ、また、リニア型の超音波プローブ１１０の場合には、所望の厚みＤ３を有する音響カプラ１２に変更することができる。

さらに、コンベックス型の超音波プローブ１００の場合であっても、音響カプラ１１の第１の曲率を超音波振動子のアレイ配列と平行のリニア型の超音波プローブ１１０に変更する音響カプラや、リニア型の超音波プローブ１１０の場合であっても、音響カプラに所望する第２の曲率を与えた音響カプラを作成することできる。

これにより、本実施形態に係る超音波プローブは、撮影する用途または部位によって、音響カプラを交換したり、焦点距離に応じて音響カプラを自由に変更することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０、１１、１２ 音響カプラ
２０ 隆起部
３０ 突起部
４０ 溝部
５０ 凹部
６０ 音響レンズ
７０ 超音波プローブ本体
８０ 整合層
９０ 超音波振動子
１００、１１０ 超音波プローブ

Claims (16)

1. 超音波振動子と、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体と、
   前記超音波プローブ本体の前記音響レンズに被さるように着脱可能に取り付けられる音響カプラと、を備え、
   前記音響レンズの側面は、前記超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、
   前記超音波プローブ本体の側面には、その側面を取り囲む溝部と、その溝部から先端部側に複数の凹部とが設けられ、
   前記音響カプラは、前記溝部の少なくとも一部を覆う隆起部と、前記複数の凹部に嵌合する突起部とが内部の側面に設けられている
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記超音波プローブ本体と前記音響カプラは、
   フッ素を主成分とするフッ素グリスにより密着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記超音波プローブ本体と前記音響カプラは、
   水を主成分とするゲル材により密着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記超音波プローブ本体と前記音響カプラは、
   両面に粘着性を有する柔軟なシート状部材により密着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
5. 前記音響レンズは、音速が１８００ｍ／秒〜２３００ｍ／秒、密度が０．７〜１．１ｇ／ｃｍ^３、かつ減衰係数が０．３ｄＢ／Ｍｈｚ／ｍｍ以下の特性である
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
6. 前記音響カプラは、音速が１４００ｍ／秒〜１７００ｍ／秒、密度が０．８〜１．１ｇ／ｃｍ^３、かつ減衰係数が０．２ｄＢ／Ｍｈｚ／ｍｍ以下の特性である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
7. 前記音響レンズの材料は、
   ポリメチルペンテンである
   ことを特徴とする請求項５に記載の超音波プローブ。
8. 前記音響カプラの材料は、
   ブタジエンゴムである
   ことを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。
9. 前記音響レンズの側面は、
   前記超音波プローブ本体の先端部側が、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して平行であるか、または第１の曲率を持つ凸状に湾曲し、
   前記音響カプラの内面の側面は、前記音響レンズの側面と嵌合するとともに、
   前記音響カプラの外面の側面の先端部側は、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して平行であるか、または前記第１の曲率とは異なる第２の曲率を有する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
10. 前記音響カプラは、
    それぞれ異なる前記第２の曲率を有し、音響カプラの使用用途または部位によって交換可能に設けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
11. 前記音響カプラは、
    前記超音波プローブ本体に前記超音波振動子がアレイ配列された領域に実質的に対応する領域の平均の厚みがそれぞれ異なる複数の音響カプラの中から、使用用途または部位によって交換可能に設けられている
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
12. 超音波プローブ本体の先端部に被さるように着脱可能な音響カプラであって、
    前記超音波プローブ本体の側面に溝部が設けられるとともに、その溝部から先端部側に複数の凹部が設けられ、
    前記溝部の少なくとも一部を覆う隆起部と、
    前記複数の凹部に嵌合する突起部と、
    を備えることを特徴とする音響カプラ。
13. 部材の特性が、音速が１４００ｍ／秒〜１７００ｍ／秒、密度が０．８〜１．１ｇ／ｃｍ^３、かつ減衰係数が０．２ｄＢ／Ｍｈｚ／ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の音響カプラ。
14. 前記部材がブタジエンゴムである
    ことを特徴とする請求項１３に記載の音響カプラ。
15. 前記音響カプラの内面の側面は、
    前記超音波プローブ本体が有する音響レンズの側面と嵌合するとともに、当該音響カプラの外面の側面の先端部側は、前記内面の側面とは異なる曲率をもつ
    ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の音響カプラ。
16. 超音波振動子と、前記超音波振動子のアレイ配列方向に対して直交するエレベーション方向に音波を収束させる音響レンズとを備える超音波プローブ本体であって、
    前記音響レンズの側面は、前記超音波プローブ本体の側面の一部を形成し、
    前記超音波プローブ本体の側面に、その側面を取り囲む溝部と、
    その溝部から先端部側に複数の凹部と、
    を備えることを特徴とする超音波プローブ本体。

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