JP4560417B2 - Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe Download PDF

Info

Publication number
JP4560417B2
JP4560417B2 JP2005025297A JP2005025297A JP4560417B2 JP 4560417 B2 JP4560417 B2 JP 4560417B2 JP 2005025297 A JP2005025297 A JP 2005025297A JP 2005025297 A JP2005025297 A JP 2005025297A JP 4560417 B2 JP4560417 B2 JP 4560417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
backing material
groove
ultrasonic transducer
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005025297A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006212076A (en
Inventor
敦 大澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2005025297A priority Critical patent/JP4560417B2/en
Publication of JP2006212076A publication Critical patent/JP2006212076A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4560417B2 publication Critical patent/JP4560417B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置される圧電素子を有する超音波トランスデューサ、およびその製造方法、並びに超音波プローブに関する。   The present invention relates to a backing material, an ultrasonic transducer having a piezoelectric element disposed on the surface of the backing material, a manufacturing method thereof, and an ultrasonic probe.

近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブから生体の所要部に超音波を照射し、超音波プローブとコネクタを介して接続された超音波観測器で、生体からのエコー信号を電気的に検出することによって得られる。また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能で、超音波を送受信する超音波トランスデューサを複数個配置し、駆動する超音波トランスデューサを電子スイッチなどで選択的に切り替える電子スキャン走査方式の超音波プローブも知られている。   In recent years, medical diagnosis using ultrasonic images has been put into practical use in the medical field. Ultrasound images are obtained by irradiating the required part of the living body from the ultrasonic probe and electrically detecting the echo signal from the living body with an ultrasonic observation device connected to the ultrasonic probe via the connector. can get. It is also possible to obtain an ultrasonic tomographic image by irradiating while scanning with ultrasonic waves. Multiple ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves are arranged, and the ultrasonic transducers to be driven are selectively selected with an electronic switch or the like. There is also known an ultrasonic probe of an electronic scan scanning method that switches to the above.

超音波トランスデューサは、バッキング材、圧電素子、電極、および音響整合層からなり、超音波プローブの挿入部先端に内蔵されている(特許文献1参照)。バッキング材は、生体と逆方向に圧電素子から発せられる超音波を吸収し、圧電素子の余分な振動を抑えるために設けられている。
特開平8−172695号公報
The ultrasonic transducer includes a backing material, a piezoelectric element, an electrode, and an acoustic matching layer, and is built into the distal end of the insertion portion of the ultrasonic probe (see Patent Document 1). The backing material is provided to absorb ultrasonic waves emitted from the piezoelectric element in a direction opposite to that of the living body and suppress excessive vibration of the piezoelectric element.
JP-A-8-172695

ところで、超音波プローブを生体内に挿入する際の患者への負担を軽減させるためには、また、より細径な検査対象(血管や気管支など)用の超音波プローブや、生体の所要部の光学画像を取得するための撮像素子が超音波トランスデューサとともに内蔵された、いわゆる超音波内視鏡の作製にあたっては、超音波プローブの挿入部の細径化、延いては、挿入部先端に内蔵される超音波トランスデューサの小型化が最も重要な課題となる。   By the way, in order to reduce the burden on the patient when the ultrasonic probe is inserted into the living body, an ultrasonic probe for an inspection object having a smaller diameter (such as a blood vessel or a bronchus) or a necessary part of the living body is used. In the production of a so-called ultrasonic endoscope in which an image pickup device for acquiring an optical image is incorporated together with an ultrasonic transducer, the diameter of the insertion portion of the ultrasonic probe is reduced, and further, it is built in the distal end of the insertion portion. The most important issue is miniaturization of ultrasonic transducers.

超音波トランスデューサの大きさは、これを構成する部品であるバッキング材、圧電素子、電極、および音響整合層の大きさに左右されるが、これらの部品のうち、圧電素子や音響整合層の大きさに関しては、発振する超音波の周波数によって一義的に決まってしまう。したがって、超音波トランスデューサの小型化を実現するためには、バッキング材の大きさ、特に厚みを薄くすることが有効である。しかしながら、バッキング材の厚みを単に薄くすると、バッキング材の裏面で反射した超音波によって、エコー信号にノイズが乗ってしまうおそれがある。   The size of the ultrasonic transducer depends on the size of the backing material, piezoelectric element, electrode, and acoustic matching layer that are components of the ultrasonic transducer. Among these components, the size of the piezoelectric element and the acoustic matching layer is large. With respect to this, it is uniquely determined by the frequency of the oscillating ultrasonic wave. Therefore, in order to realize the miniaturization of the ultrasonic transducer, it is effective to reduce the size, particularly the thickness, of the backing material. However, if the thickness of the backing material is simply reduced, there is a risk that noise will be added to the echo signal due to the ultrasonic waves reflected by the back surface of the backing material.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、エコー信号にノイズが乗ることを防ぎ、且つ超音波プローブの挿入部の細径化に寄与することができる超音波トランスデューサ、およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic transducer capable of preventing noise from being added to an echo signal and contributing to a reduction in the diameter of an insertion portion of an ultrasonic probe, and a method for manufacturing the same The purpose is to provide.

また、本発明は、挿入部の細径化を実現させることができる超音波プローブを提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an ultrasonic probe that can realize a reduction in the diameter of the insertion portion.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置された圧電素子を有する超音波トランスデューサであって、前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on a surface of the backing material, wherein the surface of the backing material is formed on the back surface of the backing material. A groove for preventing ultrasonic waves from reflecting in the direction or the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body is formed.

なお、少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加することが好ましい。また、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成することが好ましい。さらに、前記バッキング材は、曲率を有する形状であることが好ましい。   In addition, it is preferable to add an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed. Moreover, it is preferable to form the groove using any one of sandblasting, dicing, embossing, or mold forming. Furthermore, it is preferable that the backing material has a curvature.

請求項5に記載の発明は、バッキング材、およびバッキング材の表面に配置された圧電素子を有する超音波トランスデューサの製造方法であって、前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成する工程を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is a method of manufacturing an ultrasonic transducer having a backing material and a piezoelectric element disposed on the surface of the backing material, and the direction of the surface or the living body on the back surface of the backing material. And a step of forming a groove for preventing the ultrasonic wave from reflecting in the direction of the piezoelectric element that receives the echo signal from the head.

なお、少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加する工程を備えることが好ましい。また、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成することが好ましい。   In addition, it is preferable to include a step of adding an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed. Moreover, it is preferable to form the groove using any one of sandblasting, dicing, embossing, or mold forming.

請求項8に記載の発明は、超音波プローブにおいて、請求項1ないし4のいずれかに記載の超音波トランスデューサが内蔵されたことを特徴とする。なお、体腔内に挿入して使用する体腔内診断用であることが好ましい。また、生体の所要部の光学画像を取得するための撮像素子が内蔵されることが好ましい。   According to an eighth aspect of the present invention, in the ultrasonic probe, the ultrasonic transducer according to any one of the first to fourth aspects is incorporated. In addition, it is preferably used for in-vivo diagnosis that is inserted into a body cavity. Moreover, it is preferable that the image pick-up element for acquiring the optical image of the required part of a biological body is incorporated.

本発明の超音波トランスデューサ、およびその製造方法によれば、バッキング材の裏面に、バッキング材の表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止する溝を形成したので、エコー信号にノイズが乗ることを防ぐことができる。また、バッキング材の厚みを薄くすることが可能となり、超音波プローブの挿入部の細径化に寄与することができる。   According to the ultrasonic transducer and the manufacturing method thereof of the present invention, the ultrasonic wave is reflected on the back surface of the backing material in the direction of the surface of the backing material or in the direction of the piezoelectric element that receives an echo signal from a living body. Since the groove to be prevented is formed, it is possible to prevent noise from being added to the echo signal. In addition, the thickness of the backing material can be reduced, which can contribute to reducing the diameter of the insertion portion of the ultrasonic probe.

また、本発明の超音波プローブによれば、請求項1ないし4のいずれかに記載の超音波トランスデューサが内蔵されたので、挿入部の細径化を実現させることができる。   In addition, according to the ultrasonic probe of the present invention, since the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 4 is built in, it is possible to reduce the diameter of the insertion portion.

図1において、超音波診断装置2は、超音波内視鏡10、超音波観測器11、および光源装置(図示せず)などから構成される。超音波内視鏡10は、生体内に挿入される挿入部12と、挿入部12の基端部分に連設された操作部13と、超音波観測器11、光源装置にそれぞれ接続される接続コード14、ユニバーサルコード15とを備えている。操作部13には、処置具が挿通される鉗子口16が設けられている。また、挿入部12の先端12aには、超音波トランスデューサ17、および生体内撮影用の撮像装置を構成する撮像素子18(ともに図2参照)が内蔵されている。   In FIG. 1, an ultrasonic diagnostic apparatus 2 includes an ultrasonic endoscope 10, an ultrasonic observation device 11, a light source device (not shown), and the like. The ultrasonic endoscope 10 is connected to an insertion unit 12 inserted into a living body, an operation unit 13 connected to a proximal end portion of the insertion unit 12, an ultrasonic observation device 11, and a light source device. A cord 14 and a universal cord 15 are provided. The operation unit 13 is provided with a forceps port 16 through which a treatment tool is inserted. In addition, the distal end 12a of the insertion portion 12 incorporates an ultrasonic transducer 17 and an imaging element 18 (both see FIG. 2) constituting an imaging device for in-vivo imaging.

光源装置には、ユニバーサルコード15を通して超音波内視鏡10に照明光を供給する光源が搭載されている。光源からの照明光は、先端12aに設けられた照明窓を介して生体の所要部に照射される。また、先端12aには、生体内の観察部位の像光を撮像素子18に取り込むための対物光学系が組み込まれた観察窓が設けられている。撮像素子18で取得された光学画像は、光学画像表示専用の内視鏡モニタ(図示せず)に表示される。   The light source device includes a light source that supplies illumination light to the ultrasonic endoscope 10 through the universal cord 15. Illumination light from the light source is applied to a required part of the living body through an illumination window provided at the tip 12a. In addition, the distal end 12a is provided with an observation window in which an objective optical system for taking image light of an observation site in the living body into the image sensor 18 is incorporated. The optical image acquired by the image sensor 18 is displayed on an endoscope monitor (not shown) dedicated to optical image display.

超音波診断装置2では、撮像素子18で生体内の画像を取得し、この画像を観察することで探索された生体の所要部に、超音波トランスデューサ17からの超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることができる。超音波内視鏡10で得られた超音波断層画像は、超音波観測器11のモニタ19に表示される。   In the ultrasonic diagnostic apparatus 2, an image inside the living body is acquired by the image sensor 18, and a necessary part of the living body searched by observing this image is irradiated while scanning the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer 17. Thus, an ultrasonic tomographic image can be obtained. An ultrasonic tomographic image obtained by the ultrasonic endoscope 10 is displayed on the monitor 19 of the ultrasonic observation device 11.

図2において、超音波トランスデューサ17には、複数(例えば192個)の圧電素子20が電極(図示せず)に挟まれてバッキング材21の表面21a(図3参照)に配置された、いわゆるラジアル電子走査方式が採用されている。なお、図示は省略するが、圧電素子20上には、音響整合層と音響レンズとが配されている。   In FIG. 2, the ultrasonic transducer 17 has a plurality of (for example, 192) piezoelectric elements 20 sandwiched between electrodes (not shown) and arranged on the surface 21a (see FIG. 3) of the backing material 21. An electronic scanning method is adopted. Although not shown, an acoustic matching layer and an acoustic lens are disposed on the piezoelectric element 20.

超音波観測器11は、CPU22により全体の動作を統括的に制御される。CPU22には、キーボード、マウスなどの入力装置を備えた操作部23が接続されている。CPU22は、この操作部23からの操作信号を受けて、超音波観測器11の各部を動作させる。   The entire operation of the ultrasonic observation device 11 is controlled by the CPU 22. An operation unit 23 having an input device such as a keyboard and a mouse is connected to the CPU 22. In response to the operation signal from the operation unit 23, the CPU 22 operates each unit of the ultrasonic observation device 11.

送受信回路24は、CPU22の制御の下に、超音波トランスデューサ17への駆動信号(超音波トランスデューサ17を励振させるための電圧パルス)の送信とともに、超音波トランスデューサ17で取得された生体からのエコー信号の受信を媒介し、これらの信号の切り替えタイミングや、駆動する超音波トランスデューサ17の選択を行う。   The transmission / reception circuit 24 transmits the drive signal (voltage pulse for exciting the ultrasonic transducer 17) to the ultrasonic transducer 17 and the echo signal from the living body obtained by the ultrasonic transducer 17 under the control of the CPU 22. The signal switching timing and the ultrasonic transducer 17 to be driven are selected.

送受信回路24で受信されたエコー信号は、A/D変換器(A/D)25に入力される。A/D25は、送受信回路24から入力されたエコー信号をデジタル変換し、バッファメモリ26に送信する。バッファメモリ26は、A/D25によりデジタル変換されたエコー信号を一時記憶する。   The echo signal received by the transmission / reception circuit 24 is input to an A / D converter (A / D) 25. The A / D 25 digitally converts the echo signal input from the transmission / reception circuit 24 and transmits it to the buffer memory 26. The buffer memory 26 temporarily stores the echo signal digitally converted by the A / D 25.

デジタルスキャンコンバータ(DSC;Digital Scan Converter)27は、CPU22の制御の下に、バッファメモリ26からエコー信号を読み出して、これをテレビ信号の走査方式(NTSC方式)に変換し、画像メモリ28に送信する。D/A変換器(D/A)29は、DSC27によりNTSC方式に変換された信号を画像メモリ28から読み出し、これを再びアナログ信号に変換する。モニタ19は、D/A29で変換されたアナログ信号を超音波断層画像として表示する。   A digital scan converter (DSC) 27 reads an echo signal from the buffer memory 26 under the control of the CPU 22, converts it into a television signal scanning system (NTSC system), and transmits it to the image memory 28. To do. The D / A converter (D / A) 29 reads the signal converted into the NTSC system by the DSC 27 from the image memory 28, and converts it again into an analog signal. The monitor 19 displays the analog signal converted by the D / A 29 as an ultrasonic tomographic image.

図3に示すように、超音波トランスデューサ17は、生体に超音波を走査する際には、複数の圧電素子20うちの、角度θ1の範囲内の数個から数十個が1つのブロックとして同時に駆動される。生体からのエコー信号を受信する際にも、角度θ1の範囲内の数個から数十個のブロックが同時に駆動される。また、駆動信号およびエコー信号の一回の送受信毎に、駆動すべき圧電素子20が少なくとも1個ずつ図3に示す時計回りにずらされ、駆動信号およびエコー信号を送受信する圧電素子20が選択的に切り替えられる。 As shown in FIG. 3, when the ultrasonic transducer 17 scans the living body with ultrasonic waves, several to several tens of the plurality of piezoelectric elements 20 within the range of the angle θ 1 are formed as one block. Driven simultaneously. When receiving an echo signal from a living body, several to several tens of blocks within the range of the angle θ 1 are simultaneously driven. Further, at each transmission / reception of the drive signal and the echo signal, at least one piezoelectric element 20 to be driven is shifted clockwise as shown in FIG. 3, and the piezoelectric element 20 for transmitting / receiving the drive signal and the echo signal is selectively used. Can be switched to.

バッキング材21の裏面21bには、溝30が形成されている。溝30は、各圧電素子20に対して1個ずつ設けられ、圧電素子20の中心を対称軸としてV字状となっており、圧電素子20の幅L1と同じ大きさを有している。 A groove 30 is formed on the back surface 21 b of the backing material 21. One groove 30 is provided for each piezoelectric element 20, has a V shape with the center of the piezoelectric element 20 as the axis of symmetry, and has the same size as the width L 1 of the piezoelectric element 20. .

溝30の形成にあたっては、サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかが用いられる。具体的には、バッキング材21に比較的軟らかい材質のものを選定した場合は、サンドブラスト、ダイシング、または型押しにより、バッキング材21に直接溝30を形成する。また、バッキング材21に溶融成形が可能なプラスチックなどを用いた場合は、サンドブラスト、またはダイシングにより、溝30に対応する溝を鋳型に形成しておき、この鋳型に溶融プラスチックを流し込んで固化させる。   In forming the groove 30, any one of sand blasting, dicing, embossing, or mold forming is used. Specifically, when a relatively soft material is selected for the backing material 21, the grooves 30 are directly formed in the backing material 21 by sandblasting, dicing, or embossing. When a plastic that can be melt-molded is used for the backing material 21, a groove corresponding to the groove 30 is formed in the mold by sandblasting or dicing, and the molten plastic is poured into the mold and solidified.

溝30は、バッキング材21の表面21aの方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子20の方向に超音波が反射することを防止するように、その形状が決定されている。すなわち、バッキング材21の内半径をR1、外半径をR2、溝30の角度をθ2とした場合、望ましくはθ2が次式の条件を満たすように、溝30が形成される。
θ2<arccos{(R1−R2cosθ1)/(R1 2+R2 2−2R12cosθ11/2
The shape of the groove 30 is determined so as to prevent the ultrasonic wave from being reflected in the direction of the surface 21 a of the backing material 21 or the direction of the piezoelectric element 20 that receives an echo signal from a living body. That is, the inner radius R 1 of the backing material 21, the outer radius R 2, if the angle of the groove 30 and the theta 2, preferably theta 2 is to satisfy the condition of the following expression, a groove 30 is formed.
θ 2 <arccos {(R 1 −R 2 cos θ 1 ) / (R 1 2 + R 2 2 −2R 1 R 2 cos θ 1 ) 1/2 }

ここで、例えば、θ1を35°、バッキング材21の内半径R1を3.25mmとしたとき、従来ならばバッキング材21の厚みを1.25mm程度とする必要があるが、θ2<89.64°、例えばθ2=85°として溝30を形成すれば、バッキング材21の厚みを0.7mmと薄くすることが可能である。なお、上式による溝30の形状は一例であり、特に本発明を限定するものではない。 Here, for example, when θ 1 is 35 ° and the inner radius R 1 of the backing material 21 is 3.25 mm, the thickness of the backing material 21 is conventionally required to be about 1.25 mm, but θ 2 < If the groove 30 is formed at 89.64 °, for example, θ 2 = 85 °, the thickness of the backing material 21 can be reduced to 0.7 mm. In addition, the shape of the groove | channel 30 by said Formula is an example, and does not specifically limit this invention.

次に、上記構成を有する超音波診断装置2の動作手順について説明する。まず、超音波内視鏡10の挿入部12が生体内に挿入され、撮像素子18で得られる画像が観測されながら、生体内の所要部が探索される。そして、生体内の所要部に超音波内視鏡10の挿入部12の先端12aが到達し、操作部23が操作されてフリーズが解除されると、CPU22の制御の下に、送受信回路24から超音波トランスデューサ17に駆動信号が発せられる。超音波トランスデューサ17は、この駆動信号により励振され、これにより生体の所要部に超音波が照射される。   Next, an operation procedure of the ultrasonic diagnostic apparatus 2 having the above configuration will be described. First, the insertion part 12 of the ultrasonic endoscope 10 is inserted into a living body, and a required part in the living body is searched while an image obtained by the imaging element 18 is observed. When the distal end 12a of the insertion portion 12 of the ultrasonic endoscope 10 reaches a required portion in the living body and the operation portion 23 is operated to release the freeze, the transmission / reception circuit 24 controls the CPU 22 under the control of the CPU 22. A drive signal is issued to the ultrasonic transducer 17. The ultrasonic transducer 17 is excited by this drive signal, and thereby ultrasonic waves are irradiated to a required part of the living body.

駆動信号の送信後、CPU22の制御の下に、送受信回路24の送受信が切り替えられ、超音波トランスデューサ17で取得された生体からのエコー信号が送受信回路24に入力される。このとき、バッキング材21の裏面21bに形成された溝30によって、エコー信号にノイズが乗ることが防がれる。   After transmission of the drive signal, transmission / reception of the transmission / reception circuit 24 is switched under the control of the CPU 22, and an echo signal from the living body acquired by the ultrasonic transducer 17 is input to the transmission / reception circuit 24. At this time, the groove 30 formed on the back surface 21b of the backing material 21 prevents noise from being added to the echo signal.

送受信回路24に入力されたエコー信号は、A/D25によりデジタル変換され、バッファメモリ26に一時記憶される。バッファメモリ26に記憶されたデジタル変換されたエコー信号は、DSC27によりNTSC方式に変換され、画像メモリ28に送信される。そして、D/A29により再びアナログ信号に変換され、モニタ19に超音波断層画像として表示される。   The echo signal input to the transmission / reception circuit 24 is digitally converted by the A / D 25 and temporarily stored in the buffer memory 26. The digitally converted echo signal stored in the buffer memory 26 is converted into the NTSC system by the DSC 27 and transmitted to the image memory 28. Then, it is converted again into an analog signal by the D / A 29 and displayed on the monitor 19 as an ultrasonic tomographic image.

以上詳細に説明したように、バッキング材21の裏面21bに、バッキング材21の表面21aの方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子20の方向に超音波が反射することを防止する溝30を形成したので、エコー信号にノイズが乗ることが防がれ、且つ超音波内視鏡10の挿入部12aの細径化に寄与することができる。   As described above in detail, the ultrasonic wave is prevented from being reflected on the back surface 21b of the backing material 21 in the direction of the front surface 21a of the backing material 21 or the direction of the piezoelectric element 20 that receives an echo signal from a living body. Since the groove 30 is formed, it is possible to prevent noise from being added to the echo signal, and to contribute to reducing the diameter of the insertion portion 12a of the ultrasonic endoscope 10.

また、上記実施形態のような超音波内視鏡10や、より細径な検査対象(血管や気管支など)用の超音波プローブ、カプセル内視鏡など、超音波トランスデューサの小型化が最も重要な課題となるものに対して本発明を適用すれば、特に優れた効果を奏する。   In addition, miniaturization of the ultrasonic transducer is most important, such as the ultrasonic endoscope 10 as in the above embodiment, the ultrasonic probe for a smaller diameter inspection target (blood vessel, bronchi, etc.), and the capsule endoscope. If the present invention is applied to a problem, a particularly excellent effect is obtained.

また、上記実施形態のラジアル電子走査式の超音波プローブ2のように、バッキング材21に曲率を有するものを用いた場合は、溝30の角度をあまり大きくしなくても、生体からのエコー信号を受信する圧電素子20の方向に超音波が反射することを防止することができ、より容易にエコー信号にノイズが乗ることを防ぐことができる。   In addition, when a material having a curvature is used for the backing material 21 as in the radial electronic scanning ultrasonic probe 2 of the above embodiment, an echo signal from a living body can be obtained without increasing the angle of the groove 30. The ultrasonic wave can be prevented from being reflected in the direction of the piezoelectric element 20 that receives the noise, and noise can be prevented from being more easily applied to the echo signal.

上記実施形態では、各圧電素子20に1個ずつ溝30を設けているが、図4に示すように、各圧電素子20に対して、溝30を複数個(この場合は3個)設けてもよい。また、図5に示すように、少なくともバッキング材21の溝30が形成された部分に、アルミナ、タングステン、またはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)粉末などからかる超音波散乱材40を添加してもよい。このようにすれば、バッキング材21の裏面21bに反射する超音波自体を減らすことができ、バッキング材21の厚みをさらに薄くすることが可能となる。   In the above embodiment, one groove 30 is provided for each piezoelectric element 20, but a plurality of grooves 30 (three in this case) are provided for each piezoelectric element 20, as shown in FIG. Also good. Further, as shown in FIG. 5, an ultrasonic scattering material 40 made of alumina, tungsten, PZT (lead zirconate titanate) powder or the like is added to at least a portion of the backing material 21 where the groove 30 is formed. Good. In this way, it is possible to reduce the ultrasonic wave itself reflected on the back surface 21b of the backing material 21, and to further reduce the thickness of the backing material 21.

さらに、図6に示すように、溝30の形状を工夫して、溝30に超音波が捕捉されて溝30の外に反射しないような構造としてもよい。また、図7に示すように、溝30を縦横方向に交互に配置した、無響室の壁面に用いられる構造を採用してもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the shape of the groove 30 may be devised so that an ultrasonic wave is captured in the groove 30 and is not reflected outside the groove 30. Moreover, as shown in FIG. 7, you may employ | adopt the structure used for the wall surface of an anechoic chamber which arrange | positioned the groove | channel 30 by the vertical and horizontal direction alternately.

なお、上記実施形態では、バッキング材21の内半径R1や外半径R2を参照して、溝30の形状を決定しているが、これに加えて、駆動信号およびエコー信号の送受信タイミングを考慮して、溝30の形状を決定してもよい。 In the above embodiment, the shape of the groove 30 is determined with reference to the inner radius R 1 and the outer radius R 2 of the backing material 21. In addition, the transmission / reception timings of the drive signal and the echo signal are determined. In consideration of the shape, the shape of the groove 30 may be determined.

また、超音波トランスデューサ17を構成する圧電素子20の個数、一度に駆動する圧電素子20の個数、エコー信号を受信する圧電素子20の位置および個数などは、上記実施形態で挙げられている数値に限定されず、超音波診断装置2の仕様に応じて適宜変更することができる。   The number of piezoelectric elements 20 constituting the ultrasonic transducer 17, the number of piezoelectric elements 20 that are driven at a time, the position and number of piezoelectric elements 20 that receive an echo signal, and the like are the values given in the above embodiment. It is not limited, It can change suitably according to the specification of ultrasonic diagnostic equipment 2.

上記実施形態では、ラジアル電子走査方式の超音波内視鏡10を例に挙げて説明したが、コンベックス電子走査式やリニア電子走査式などの他の超音波プローブについても、本発明を適用することが可能である。また、体腔内診断用の超音波プローブに限らず、体腔外診断用の超音波プローブに適用してもよい。   In the above embodiment, the radial electronic scanning type ultrasonic endoscope 10 has been described as an example, but the present invention is also applied to other ultrasonic probes such as a convex electronic scanning type and a linear electronic scanning type. Is possible. Further, the present invention is not limited to the ultrasonic probe for in-vivo diagnosis but may be applied to the ultrasonic probe for extra-corporeal diagnosis.

超音波診断装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an ultrasound diagnosing device. 超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of an ultrasonic diagnosing device. 超音波トランスデューサの拡大図である。It is an enlarged view of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサの別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer. 超音波トランスデューサのさらに別の実施形態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows another embodiment of an ultrasonic transducer.

符号の説明Explanation of symbols

2 超音波診断装置
10 超音波内視鏡
11 超音波観測器
12 挿入部
12a 先端
17 超音波トランスデューサ
18 撮像素子
20 圧電素子
21 バッキング材
21a、21b 表面、裏面
22 CPU
30 溝
40 超音波散乱材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Ultrasonic diagnostic apparatus 10 Ultrasound endoscope 11 Ultrasonic observation device 12 Insertion part 12a Tip 17 Ultrasonic transducer 18 Imaging element 20 Piezoelectric element 21 Backing material 21a, 21b Surface, back surface 22 CPU
30 groove 40 ultrasonic scattering material

Claims (9)

曲率を有する形状のバッキング材、およびバッキング材の表面に配置された複数の圧電素子を有し、複数の圧電素子のうちの複数個を1つのブロックとして同時に超音波およびエコー信号を送受信する超音波トランスデューサであって、
前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止するV字状の溝を形成し
前記溝の角度θ は、バッキング材の曲面の内半径をR 、外半径をR 、バッキング材の曲面中心からみた、同時に超音波およびエコー信号を送受信する1ブロック分の圧電素子の角度範囲をθ としたとき、
θ <arccos{(R −R cosθ )/(R +R −2R cosθ 1/2
を満たすことを特徴とする超音波トランスデューサ。
Ultrasonic backing material shape having a curvature, and have a plurality of piezoelectric elements disposed on the surface of the backing material, transmitting and receiving ultrasonic waves and echo signals simultaneously a plurality as one block of the plurality of piezoelectric elements A transducer,
Forming a V-shaped groove on the back surface of the backing material to prevent ultrasonic waves from reflecting in the direction of the surface or in the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body ;
The angle θ 2 of the groove is the angle of the piezoelectric element for one block that simultaneously transmits and receives ultrasonic waves and echo signals, as seen from the inner radius of the curved surface of the backing material R 1 , the outer radius of R 2 , and the curved material center of the backing material. when the range was set to θ 1,
θ 2 <arccos {(R 1 −R 2 cos θ 1 ) / (R 1 2 + R 2 2 −2R 1 R 2 cos θ 1 ) 1/2 }
An ultrasonic transducer characterized by satisfying .
少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加したことを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein an ultrasonic scattering material is added to at least a portion of the backing material where the groove is formed. サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1 or 2, wherein the groove is formed by using any one of sandblasting, dicing, embossing, and mold forming. 曲率を有する形状のバッキング材、およびバッキング材の表面に配置された複数の圧電素子を有し、複数の圧電素子のうちの複数個を1つのブロックとして同時に超音波およびエコー信号を送受信する超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記バッキング材の裏面に、前記表面の方向、若しくは、生体からのエコー信号を受信する圧電素子の方向に超音波が反射することを防止するV字状の溝を形成する工程を備え
バッキング材の曲面の内半径をR 、外半径をR 、バッキング材の曲面中心からみた、同時に超音波およびエコー信号を送受信する1ブロック分の圧電素子の角度範囲をθ としたとき、前記溝の角度θ を、
θ <arccos{(R −R cosθ )/(R +R −2R cosθ 1/2
を満たすように形成することを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
Ultrasonic backing material shape having a curvature, and have a plurality of piezoelectric elements disposed on the surface of the backing material, transmitting and receiving ultrasonic waves and echo signals simultaneously a plurality as one block of the plurality of piezoelectric elements A transducer manufacturing method comprising:
Forming a V-shaped groove on the back surface of the backing material to prevent ultrasonic waves from reflecting in the direction of the surface or in the direction of a piezoelectric element that receives an echo signal from a living body ,
The inner radius R 1 of the curved surface of the backing material, the outer radius R 2, viewed from the curved center of the backing material, when the angular range of one block of the piezoelectric element for transmitting and receiving ultrasonic waves and echo signal is a theta 1 simultaneously, The angle θ 2 of the groove is
θ 2 <arccos {(R 1 −R 2 cos θ 1 ) / (R 1 2 + R 2 2 −2R 1 R 2 cos θ 1 ) 1/2 }
A method for manufacturing an ultrasonic transducer, wherein the ultrasonic transducer is formed so as to satisfy the above .
少なくとも前記バッキング材の前記溝が形成された部分に、超音波散乱材を添加する工程を備えたことを特徴とする請求項に記載の超音波トランスデューサの製造方法。 5. The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 4 , further comprising a step of adding an ultrasonic scattering material to at least a portion of the backing material where the groove is formed. サンドブラスト、ダイシング、型押し、または鋳型成形のうちのいずれかを用いて、前記溝を形成したことを特徴とする請求項またはに記載の超音波トランスデューサの製造方法。 Sandblasting, dicing, embossing, or by using any of the molded, manufacturing method of an ultrasonic transducer according to claim 4 or 5, characterized in that the formation of the groove. 請求項1ないしのいずれかに記載の超音波トランスデューサが内蔵されたことを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic probe comprising the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 3 . 体腔内に挿入して使用する体腔内診断用であることを特徴とする請求項に記載の超音波プローブ。 The ultrasonic probe according to claim 7 , wherein the ultrasonic probe is used for intracorporeal diagnosis that is inserted into a body cavity and used. 生体の所要部の光学画像を取得するための撮像素子が内蔵されたことを特徴とする請求項またはに記載の超音波プローブ。 The ultrasonic probe according to claim 7 or 8 , wherein an image pickup device for acquiring an optical image of a required part of a living body is incorporated.
JP2005025297A 2005-02-01 2005-02-01 Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe Expired - Fee Related JP4560417B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005025297A JP4560417B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005025297A JP4560417B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006212076A JP2006212076A (en) 2006-08-17
JP4560417B2 true JP4560417B2 (en) 2010-10-13

Family

ID=36975782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005025297A Expired - Fee Related JP4560417B2 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4560417B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011148618A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 パナソニック株式会社 Ultrasonic probe and method of manufacturing thereof
WO2021171608A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-02 オリンパス株式会社 Ultrasonic probe and ultrasonic endoscope

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07322394A (en) * 1994-03-31 1995-12-08 Terumo Corp Ultrasonic probe
JPH0910216A (en) * 1995-06-30 1997-01-14 Terumo Corp Ultrasonic catheter
JP2004329495A (en) * 2003-05-06 2004-11-25 Hitachi Medical Corp Ultrasonic probe
JP2004350700A (en) * 2003-05-26 2004-12-16 Olympus Corp Ultrasonic endoscope apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07322394A (en) * 1994-03-31 1995-12-08 Terumo Corp Ultrasonic probe
JPH0910216A (en) * 1995-06-30 1997-01-14 Terumo Corp Ultrasonic catheter
JP2004329495A (en) * 2003-05-06 2004-11-25 Hitachi Medical Corp Ultrasonic probe
JP2004350700A (en) * 2003-05-26 2004-12-16 Olympus Corp Ultrasonic endoscope apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006212076A (en) 2006-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7367152B2 (en) Ultrasonic diagnostic device and method of operating the ultrasonic diagnostic device
JP5154144B2 (en) Ultrasound endoscope and ultrasound endoscope apparatus
JP2007068918A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis apparatus
US11737731B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
JP6947697B2 (en) Ultrasonic diagnostic device and how to operate the ultrasonic diagnostic device
US20230148999A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
JP4560417B2 (en) Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof, and ultrasonic probe
JP2021035442A (en) Ultrasonic diagnostic system and operation method for ultrasonic diagnostic system
KR101969982B1 (en) An apparatus of capsule endoscopy, magnetic controller, and capsule endoscopy system
JP7041014B2 (en) How to operate the ultrasonic diagnostic device and the ultrasonic diagnostic device
JP7094237B2 (en) How to operate the ultrasonic diagnostic system and the ultrasonic diagnostic system
JP6987029B2 (en) How to operate the ultrasonic diagnostic device and the ultrasonic diagnostic device
JP7300029B2 (en) ULTRASOUND DIAGNOSTIC SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF ULTRASOUND DIAGNOSTIC SYSTEM
WO2023047891A1 (en) Ultrasonic endoscope system and ultrasonic endoscope system operating method
WO2023053662A1 (en) Ultrasonic endoscope system and operating method for ultrasonic endoscope system
KR102231837B1 (en) Capsule endoscopic ultrasonography system
JP2005027724A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2005027725A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2022016647A (en) Ultrasonic diagnostic device and operation method of ultrasonic diagnostic device
JP2005253828A (en) Ultrasonic imaging equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070110

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100310

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100630

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100726

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4560417

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees