JPH11206759A - Needle-like ultrasonic wave probe and ultrasonic diagnostic system - Google Patents

Needle-like ultrasonic wave probe and ultrasonic diagnostic system

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JPH11206759A
JPH11206759A JP998998A JP998998A JPH11206759A JP H11206759 A JPH11206759 A JP H11206759A JP 998998 A JP998998 A JP 998998A JP 998998 A JP998998 A JP 998998A JP H11206759 A JPH11206759 A JP H11206759A
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ultrasonic probe
needle
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piezoelectric thin
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宏一 横澤
Shinichiro Umemura
晋一郎 梅村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve safety by forming a concave part in a curved surface shape for forming a rotation object to an axis vertical to an extension direction and providing an ultrasonic wave conversion means along the concave part. SOLUTION: An acoustic lens for forming a concave surface is worked and formed on a base material 1, a lower electrode 3, a piezoelectric thin film 4, an upper electrode 5 and an insulation film 6 are formed along the concave surface of the acoustic lens and an ultrasonic wave converter is constituted. As the material of the base material 1, a metal or ceramics or the like with high corrosion resistance against a physiological salt solution is used. Gold is used for both of the upper and lower electrodes 3 and 5 and the polymer piezoelectric body film of the copolymer of a polyvinylidene fluoride and ethylene trifluoride or the like is used for the piezoelectric thin film 4. The concave surface is formed in a non-spherical shape rotation symmetric to an axis and ultrasonic waves generated at the piezoelectric thin film 4 are converged to a prescribed position. Thus, the influence of the internal reflection of the base material 1 is prevented without enlarging a diameter and the ultrasonic wave images of high image quality are obtained. Also, the safety is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、針状超音波探触子
および超音波診断装置に関し、特に、体内深層部や管腔
壁等の微細な組織性状や構造を実時間で計測する超音波
診断装置の針状超音波探触子（針状超音波プローブ）に
適用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a needle-shaped ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to an ultrasonic wave for real-time measurement of a fine tissue property or structure such as a deep part of a body or a lumen wall. The present invention relates to a technique which is effective when applied to a needle ultrasonic probe (needle ultrasonic probe) of a diagnostic device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】臓器に発生した病変を診断する方法とし
て生体検査（バイオプシ）が知られている。この生体検
査は、超音波撮像装置で体腔内の臓器を描出しながら、
穿刺針を病変部まで刺入し、針の内部に病変部の生体組
織を導入して採取し、この生体組織を鑑別して病名の診
断を行うものである。しかしながら、この診断方法では
生体組織を体外に摘出した後に、固定および染色してか
ら検査を行う必要があるので、ただちに診断することが
できず、また取り出した生体組織が生体内の状態から変
化してしまうという問題があった。2. Description of the Related Art A biological test (biopsy) is known as a method for diagnosing a lesion that has occurred in an organ. In this biometric examination, while organs in the body cavity are drawn with an ultrasonic imaging device,
The puncture needle is inserted into the lesion, the living tissue of the lesion is introduced into the needle, collected, and the living tissue is differentiated to diagnose a disease name. However, in this diagnostic method, it is necessary to perform an examination after removing the living tissue out of the body, fixing and staining the tissue, so that the diagnosis cannot be made immediately, and the removed living tissue may change from the state in the living body. There was a problem that would.

【０００３】これらの問題を解決する方法として、穿刺
針に超音波変換器を取り付けて直接病変部に刺入し、病
変部の組織性状を測定したり、周囲の生体組織を画像化
する針状超音波プローブが提案されてきた。特に、周囲
の組織を画像化することを目的としたプローブの例とし
ては、特公平５−９０９７号（以下、「文献１」と記
す）のごとく、外針の一部に開口部を設けて内針側面に
実装した超音波変換器を露出させ、これを走査するよう
にしたものや、ウルトラソニックイメージング誌１５巻
１−１３ページ（Ultrasonic Imaging Vol.15 pp.1-13
(1993)）（以下、「文献２」と記す）のごとく、外針の
先端から超音波変換器を実装した内針を露出させるもの
などが知られていた。これらの例では、針の軸に垂直な
平面、または針の軸を含む平面の画像、いわゆるＢモー
ド像を得る構成であった。ただし、これらの針状超音波
プローブを用いた場合では、生体組織による超音波の吸
収の制限のために、この方式で用いられる超音波の周波
数はおおむね１００ＭＨｚ以下であった。[0003] As a method for solving these problems, an ultrasonic transducer is attached to a puncture needle, and the puncture needle is directly inserted into a lesion to measure the tissue properties of the lesion or to image the surrounding biological tissue. Ultrasound probes have been proposed. In particular, as an example of a probe for imaging surrounding tissue, an opening is provided in a part of an outer needle as disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 5-9097 (hereinafter referred to as "Document 1"). The ultrasonic transducer mounted on the side surface of the inner needle is exposed and the ultrasonic transducer is scanned. Ultrasonic Imaging Vol.15, pp.1-13 (Ultrasonic Imaging Vol.15 pp.1-13)
(1993)) (hereinafter, referred to as "Reference 2"), which exposes an inner needle on which an ultrasonic transducer is mounted from the tip of an outer needle is known. In these examples, an image of a plane perpendicular to the axis of the needle or a plane including the axis of the needle, that is, a so-called B-mode image is obtained. However, when these needle-shaped ultrasonic probes were used, the frequency of the ultrasonic waves used in this method was generally 100 MHz or less due to the limitation of the absorption of the ultrasonic waves by the living tissue.

【０００４】さらには、ウルトラソニックイメージング
誌１８巻２３１−２３９ページ（Ultrasonic Imaging V
ol.15 pp.231-239 (1996)）（以下、「文献３」と記
す）等では、１００ＭＨｚ以上の高周波、高分解能の超
音波変換器を搭載した針状または棒状の超音波プローブ
用い、これを生体組織内で回転方向、軸方向に機械的に
走査して針の周囲の円筒形の面の画像、いわば円筒型Ｃ
モードを得る方式が提案されていた。Further, Ultrasonic Imaging, Vol. 18, p. 231-239 (Ultrasonic Imaging V)
ol.15 pp.231-239 (1996)) (hereinafter referred to as “Reference 3”) and the like, using a needle-shaped or rod-shaped ultrasonic probe equipped with a high-frequency ultrasonic transducer of 100 MHz or more and a high-resolution, This is mechanically scanned in the rotation direction and the axial direction in the living tissue to obtain an image of a cylindrical surface around the needle, ie, a cylindrical C
A method for obtaining a mode has been proposed.

【０００５】以上に示す文献１〜３とは別に、血管、消
化管、胆管、膵管および尿管などの管腔壁にできた腫瘤
の深達度の診断などを目的とする超音波プローブが知ら
れている。この超音波プローブは、血管内超音波プロー
ブあるいは細径超音波プローブなどと呼ばれており、管
腔内に挿入できる径の細い、屈曲可能なプローブであっ
た。この超音波プローブを用いた計測では、超音波の周
波数は最大４０ＭＨｚ程度でＢモードの撮像を行ってい
た。[0005] Apart from the above-mentioned documents 1 to 3, there is known an ultrasonic probe for the purpose of diagnosing the depth of a tumor formed on a lumen wall such as a blood vessel, a digestive tract, a bile duct, a pancreatic duct, and a ureter. Have been. This ultrasonic probe is called an intravascular ultrasonic probe or a small-diameter ultrasonic probe, and is a small-diameter, bendable probe that can be inserted into a lumen. In the measurement using this ultrasonic probe, the frequency of the ultrasonic wave was about 40 MHz at the maximum, and B-mode imaging was performed.

【０００６】このように、被検体への負担を軽減しつつ
体内深層部の微細構造を描画するために、医療用超音波
プローブは、細径化および高周波化するのが一つの技術
潮流になっている。これらのプローブの直径は、概ね５
ｍｍ以下であった。なお、本願明細書中においては、以
下、これらのプローブを、「細径超音波プローブ」また
は「細径プローブ」と総称する。As described above, in order to draw a fine structure in a deep part of the body while reducing the burden on the subject, one technical trend in medical ultrasonic probes is to reduce the diameter and increase the frequency. ing. The diameter of these probes is approximately 5
mm or less. In the specification of the present application, these probes are hereinafter collectively referred to as “small diameter ultrasonic probe” or “small diameter probe”.

【０００７】以上説明したように、画像化を目的とした
医療用の細径超音波プローブでは、超音波変換器に音響
レンズが設けられ、これによって超音波を収束させて高
い分解能を得るのが一般的であった。たとえば、文献３
に記載の細径超音波プローブでは、音響レンズ材（以
下、「基材」と記す）については、周囲の生体組織に対
向する面に音響レンズを設け、その反対面に下部電極、
圧電薄膜、上部電極の３層膜を形成した構造であった。
この構成では、圧電薄膜で発生した超音波（送波時の超
音波）は、基材内部を伝搬して反対面の音響レンズに達
し、収束して焦点を結んでいた。As described above, in a medical small-diameter ultrasonic probe for imaging, an ultrasonic transducer is provided with an acoustic lens so that an ultrasonic wave can be converged to obtain a high resolution. Was common. For example, Reference 3
In the small-diameter ultrasonic probe described in the above, for the acoustic lens material (hereinafter, referred to as “base material”), an acoustic lens is provided on a surface facing the surrounding biological tissue, and a lower electrode,
The structure was such that a three-layer film of a piezoelectric thin film and an upper electrode was formed.
In this configuration, the ultrasonic wave generated by the piezoelectric thin film (ultrasonic wave at the time of transmission) propagates inside the base material, reaches the acoustic lens on the opposite surface, converges, and focuses.

【０００８】一方、超音波顕微鏡用の超音波変換器を主
たる応用として、例えば、特開昭６０−９６９９６号
（以下、「文献４」と記す）もしくは特開平２−２９３
１号（以下、「文献５」と記す）等に記載されるよう
に、基材の表面に凹型形状の音響レンズ面を形成し、こ
の音響レンズ面に圧電薄膜および電極膜を形成する方式
もあった。On the other hand, as a main application of an ultrasonic transducer for an ultrasonic microscope, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-96996 (hereinafter referred to as "Document 4") or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-293
As described in No. 1 (hereinafter referred to as "Document 5"), a method of forming a concave acoustic lens surface on the surface of a base material and forming a piezoelectric thin film and an electrode film on the acoustic lens surface is also available. there were.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。SUMMARY OF THE INVENTION As a result of studying the above prior art, the present inventor has found the following problems.

【００１０】従来の医療用の細径超音波プローブでは、
圧電薄膜で変換された超音波は基材を伝搬し、その後、
超音波プローブの周辺に満たした生理食塩水を伝搬し、
その後、当該超音波プローブ周辺の生体組織に伝搬さ
せ、生体組織で反射した超音波信号を送波時とは逆に順
路で電気信号に変換し、この信号から超音波画像を得て
いた。このために、前述する文献１〜３に記載の細径超
音波プローブでは、基材と生理食塩水との音響インピー
ダンスの違いによって、基材と生理食塩水との境界面で
超音波の反射が生じてしまい、超音波画像の画質を低下
させてしまうという問題があった。すなわち、圧電薄膜
で検出される超音波信号の内で、生体組織内で反射され
てきた超音波と基材内における反射に伴う超音波とを分
離することができないという問題があった。In a conventional medical small-diameter ultrasonic probe,
The ultrasonic wave converted by the piezoelectric thin film propagates through the substrate, and then
Propagating saline filled around the ultrasound probe,
Thereafter, the ultrasonic signal is propagated to the living tissue around the ultrasonic probe, and the ultrasonic signal reflected by the living tissue is converted into an electric signal in a reverse route to that at the time of transmission, and an ultrasonic image is obtained from the signal. For this reason, in the small-diameter ultrasonic probes described in the above-mentioned documents 1 to 3, the reflection of ultrasonic waves at the interface between the base material and the physiological saline is caused by the difference in acoustic impedance between the base material and the physiological saline. This causes a problem that the image quality of the ultrasonic image is deteriorated. In other words, there is a problem that the ultrasonic wave reflected in the living tissue and the ultrasonic wave accompanying the reflection in the base material cannot be separated from the ultrasonic signal detected by the piezoelectric thin film.

【００１１】また、文献４および文献５に記載の超音波
変換器では、圧電薄膜で変換された超音波は、基材内部
に伝搬すると共に、たとえば、音響レンズ面と非測定物
である試料との間に設けられた水等の伝搬体を伝搬して
試料に送波されていた。このとき、試料内で反射された
超音波は、伝搬体を伝搬して圧電薄膜に受波されてい
た。一方、基材内に伝搬した超音波は、当該基材内部で
反射を繰り返しつつ基材内で減衰していた。このような
構成の超音波変換器では、原理的に受波時における、基
材内へ伝搬した超音波の反射波の影響を防止することが
可能である。たとえば、文献４および５に記載の超音波
変換器では、下記の数１を満たすことにより、基材内に
入射した超音波が受波に重畳すること、すなわち、基材
内における内部反射の影響を防止している。In the ultrasonic transducers described in Documents 4 and 5, the ultrasonic wave converted by the piezoelectric thin film propagates inside the base material and, for example, causes the acoustic lens surface and the sample to be measured not to pass through. Was transmitted to the sample by propagating through a propagator such as water provided between them. At this time, the ultrasonic wave reflected in the sample propagated through the propagator and was received by the piezoelectric thin film. On the other hand, the ultrasonic wave propagated in the base material was attenuated in the base material while repeating reflection inside the base material. In the ultrasonic transducer having such a configuration, it is possible in principle to prevent the influence of the reflected wave of the ultrasonic wave propagated into the base material at the time of receiving a wave. For example, in the ultrasonic transducers described in Literatures 4 and 5, by satisfying the following expression 1, the ultrasonic wave incident on the base material is superimposed on the received wave, that is, the influence of internal reflection in the base material. Has been prevented.

【００１２】しかしながら、この技術をそのまま細径超
音波プローブに適用した場合には、超音波の送波方向に
対する基材の厚さ、すなわち、細径超音波プローブが太
くなってしまうという問題があった。However, when this technique is applied to a small-diameter ultrasonic probe as it is, there is a problem in that the thickness of the base material in the ultrasonic wave transmission direction, that is, the small-diameter ultrasonic probe becomes thick. Was.

【００１３】たとえば、文献３を例にとって数１を計算
してみると、基材としてサファイアを用いた場合では、
音速がｖ１＝１１０００ｍ／ｓ、音響レンズの焦点距離
は０．５ｍｍとなるので、音響レンズから焦点までの超
音波の伝搬時間ｔは、媒体を水とした場合（ただし、水
中の音速１５００ｍ／ｓである）、ｔ＝０．３３ｍｓと
なる。したがって、数１を満たす基材の厚さｄ１は、ｄ
１＞３．６ｍｍとなり、針状超音波プローブの直径が、
４〜５ｍｍ以上に制限されてしまうという問題があっ
た。For example, when Equation 1 is calculated using Document 3 as an example, when sapphire is used as the base material,
Since the sound velocity is v1 = 11000 m / s and the focal length of the acoustic lens is 0.5 mm, the propagation time t of the ultrasonic wave from the acoustic lens to the focal point is determined when the medium is water (however, the sound velocity in water is 1500 m / s) ), And t = 0.33 ms. Therefore, the thickness d1 of the base material satisfying Equation 1 is d
1> 3.6 mm, and the diameter of the needle-shaped ultrasonic probe is
There was a problem that it was limited to 4-5 mm or more.

【００１４】この結果から明らかなように、細径超音波
プローブにおいては、基材の厚さを厚くする、すなわち
数１を満たす厚さとすることによって、基材の内部反射
を防止するのは極めて困難であった。As is apparent from these results, in the case of a small-diameter ultrasonic probe, it is extremely difficult to prevent the internal reflection of the base material by increasing the thickness of the base material, that is, by setting the thickness to satisfy Formula 1. It was difficult.

【００１５】[0015]

【数１】ｄ1／ｖ1 ＞ ｔ ただし、ｖ1は基材の音速、ｄ1は厚さ、ｔは音響レンズ
から焦点までの超音波の伝搬時間を示す。D 1 / v 1 > t where v 1 is the sound velocity of the substrate, d 1 is the thickness, and t is the propagation time of the ultrasonic wave from the acoustic lens to the focal point.

【００１６】さらには、超音波顕微鏡では、超音波の伝
搬体として水を使用するのが一般的であり、生理食塩水
を伝搬体として使用する細径超音波プローブと大きく異
なっている。このために、文献４および文献５に記載の
超音波変換器では、圧電薄膜に駆動電圧を供給するため
の信号線および圧電薄膜との接続に関する記述がされて
おらず、この構成をそのまま細径超音波プローブに適用
した場合には、信号線が短絡してしまう、あるいは、約
８０Ｖ程度が印加される信号線と被検体とが接触してし
まい、被検体が感電してしまうという問題があった。Further, in an ultrasonic microscope, water is generally used as an ultrasonic wave propagator, which is greatly different from a small-diameter ultrasonic probe using physiological saline as a propagator. For this reason, in the ultrasonic transducers described in Documents 4 and 5, there is no description about a signal line for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film and connection with the piezoelectric thin film. When applied to an ultrasonic probe, there is a problem that a signal line is short-circuited, or a signal line to which about 80 V is applied comes into contact with a subject, and the subject is electrocuted. Was.

【００１７】本発明の目的は、プローブ径を太くするこ
となく高画質の超音波画像を撮像することが可能な超音
波プローブを提供することにある。An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of capturing a high-quality ultrasonic image without increasing the probe diameter.

【００１８】本発明の他の目的は、安全性を向上するこ
とが可能な超音波プローブを提供することにある。Another object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of improving safety.

【００１９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【００２１】（１）先端が棒状または穿刺針状をなす直
線状もしくは屈曲可能な構造をなし、生体内に挿入また
は刺入して側面に設けた超音波変換手段から超音波信号
を周囲の生体組織に送受波する針状超音波探触子におい
て、延在方向と垂直をなす軸に対して回転対象をなす曲
面形状に形成された凹面部と、該凹部に沿って形成され
た超音波変換手段とを具備し、該超音波変換手段から超
音波を送受波する。(1) A linear or bendable structure having a rod-like or puncture needle tip is inserted into or inserted into a living body, and an ultrasonic signal is transmitted from an ultrasonic conversion means provided on the side surface to a surrounding living body. In a needle-shaped ultrasonic probe for transmitting and receiving waves to and from a tissue, a concave portion formed in a curved surface shape to be rotated with respect to an axis perpendicular to the extending direction, and an ultrasonic transducer formed along the concave portion Means for transmitting and receiving ultrasonic waves from the ultrasonic conversion means.

【００２２】（２）超音波を送受波する超音波変換手段
を有する超音波探触子と、受波した超音波から超音波像
を構成する信号処理手段と、該超音波像を表示する表示
手段とを有する超音波診断装置において、前述する
（１）の超音波探触子を用いることを特徴とする超音波
診断装置。(2) An ultrasonic probe having ultrasonic conversion means for transmitting and receiving ultrasonic waves, a signal processing means for forming an ultrasonic image from the received ultrasonic waves, and a display for displaying the ultrasonic images An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: the ultrasonic probe described in (1) above.

【００２３】前述した（１）および（２）手段によれ
ば、超音波変換手段から送波される超音波の内、被検体
の生体組織に送波される超音波と、この超音波と対称と
なる方向に送波される超音波とを完全に分離することが
できるので、被検体の生体組織内で反射されてきて超音
波変換手段で受波した超音波にしめる当該超音波変換手
段における内部反射の超音波の影響を防止することがで
きる。したがって、高画質の超音波画像を撮像すること
ができる。なお、詳細については、後述する低減原理の
項に示す。According to the above-mentioned means (1) and (2), of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave converting means, the ultrasonic waves transmitted to the living tissue of the subject and the ultrasonic waves are symmetrical. Can be completely separated from the ultrasonic wave transmitted in the direction in which the ultrasonic wave is reflected in the living tissue of the subject and is converted into the ultrasonic wave received by the ultrasonic conversion means. The effect of the reflected ultrasonic waves can be prevented. Therefore, a high-quality ultrasonic image can be captured. The details will be described later in the section of the reduction principle.

【００２４】（内部反射の低減原理）図１０に基づい
て、超音波変換手段における内部反射と本発明によるこ
の内部反射の低減原理を説明する。(Principle of Reduction of Internal Reflection) Referring to FIG. 10, the internal reflection in the ultrasonic wave converting means and the principle of reducing the internal reflection according to the present invention will be described.

【００２５】図１０ａから明らかなように、本発明で
は、凹面をなす音響レンズ面に圧電薄膜４と図示しない
電極膜を形成する場合では、圧電薄膜４が励振されるこ
とによって発生する超音波は、生体組織方向に出射され
る超音波１００（図１０中では上方方向）とともに、基
材１の内部（図では下方）にも超音波２００が送波され
る。このとき、生体組織方向に伝搬した超音波１００
は、音響レンズの作用により生体組織内部で焦点を結
び、その位置での音響特性を反映して反射する。これが
本来の信号（受波信号）である。一方、基材１の内部に
送波された超音波２００は主に基材の反対面で反射す
る。これが内部反射の原因となり、基材の上下面間で反
射を繰り返して多重反射となる。As is apparent from FIG. 10A, in the present invention, when the piezoelectric thin film 4 and the electrode film (not shown) are formed on the concave acoustic lens surface, the ultrasonic waves generated by exciting the piezoelectric thin film 4 The ultrasonic wave 200 is transmitted to the inside (the lower side in the figure) of the base material 1 together with the ultrasonic wave 100 (the upper direction in FIG. 10) emitted toward the living tissue. At this time, the ultrasonic wave 100 propagated in the direction of the living tissue
Is focused inside the living tissue by the action of the acoustic lens, and is reflected reflecting acoustic characteristics at that position. This is the original signal (received signal). On the other hand, the ultrasonic wave 200 transmitted to the inside of the substrate 1 is mainly reflected on the opposite surface of the substrate. This causes internal reflection, and the reflection is repeated between the upper and lower surfaces of the substrate, resulting in multiple reflection.

【００２６】図１０ｂに示すように、従来の超音波プロ
ーブでは、圧電薄膜４は音響レンズの反対側の平坦面に
成膜され、これが励振されることによって発生した超音
波は基材１の内部を伝搬して音響レンズに達し、屈折し
て焦点を結ぶ超音波１００となる。したがって、まず、
音響レンズ面で反射してエネルギーを失い、反射した成
分２００が内部反射の原因となる。As shown in FIG. 10B, in the conventional ultrasonic probe, the piezoelectric thin film 4 is formed on the flat surface on the opposite side of the acoustic lens. , And reaches the acoustic lens, and is refracted to form a focused ultrasonic wave 100. Therefore, first,
The energy is lost by reflection on the acoustic lens surface, and the reflected component 200 causes internal reflection.

【００２７】図１０ａ，ｂから明らかなように、本発明
の超音波プローブでは、信号となる超音波１００は基材
１内を伝搬しない。したがって、信号となる超音波１０
０は、音響レンズ面では反射せず、無駄なく焦点に伝搬
するため信号のＳ／Ｎが向上する。さらには、信号とな
る超音波１００と内部反射の原因となる超音波２００で
は、始めから異なった方向に伝搬するため、内部反射の
成分だけを減衰させることが可能である。すなわち、本
発明の構成で内部反射を軽減するためには、基材の反対
面（音響レンズを形成した面に対向する側の面）に超音
波を拡散、吸収または透過させる構造を設けることによ
って、音響レンズの反対面で反射する超音波２００を低
減させることが可能となる。As apparent from FIGS. 10A and 10B, in the ultrasonic probe of the present invention, the ultrasonic wave 100 serving as a signal does not propagate in the base material 1. Therefore, the ultrasonic wave 10 serving as a signal
Since 0 is not reflected on the acoustic lens surface and propagates to the focal point without waste, the S / N of the signal is improved. Further, since the ultrasonic wave 100 serving as a signal and the ultrasonic wave 200 causing internal reflection propagate in different directions from the beginning, it is possible to attenuate only the internal reflection component. That is, in order to reduce the internal reflection in the configuration of the present invention, a structure for diffusing, absorbing or transmitting ultrasonic waves is provided on the opposite surface of the substrate (the surface opposite to the surface on which the acoustic lens is formed). In addition, it is possible to reduce the ultrasonic waves 200 reflected on the opposite surface of the acoustic lens.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with embodiments (examples) of the invention.

【００２９】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。In all the drawings for describing the embodiments of the present invention, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【００３０】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の針状超音波プローブ（超音波探触子）の概略構成
を説明するための断面図であり、図２は本実施の形態１
の超音波変換器部分の拡大図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of a needle-shaped ultrasonic probe (ultrasonic probe) according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. Form 1
FIG. 3 is an enlarged view of an ultrasonic transducer portion of FIG.

【００３１】図１および図２において、１は基材、２は
音響レンズ、３は下部電極、４は圧電薄膜、５は上部電
極、６は第１の絶縁膜、９は第２の絶縁膜、１０は針
体、２０は生理食塩水、３０は第１の信号線、３５は第
２の信号線、４０，４５は絶縁被覆を示す。ただし、以
下の説明においては、説明を容易にするために、必要に
応じて部分ごとの寸法比を変えている。また、煩雑さを
防ぐために、その図で説明すべき内容以外の部分は適宜
省略して示す。1 and 2, 1 is a substrate, 2 is an acoustic lens, 3 is a lower electrode, 4 is a piezoelectric thin film, 5 is an upper electrode, 6 is a first insulating film, and 9 is a second insulating film. Reference numeral 10 denotes a needle body, reference numeral 20 denotes a physiological saline, reference numeral 30 denotes a first signal line, reference numeral 35 denotes a second signal line, and reference numerals 40 and 45 denote insulating coatings. However, in the following description, the dimensional ratio of each part is changed as necessary to facilitate the description. Also, in order to prevent complication, parts other than the contents to be described in the figure are omitted as appropriate.

【００３２】図１および図２から明らかなように、本実
施の形態１の針状超音波プローブでは、超音波変換器
（超音波変換手段）は基材１に凹面（凹面部）をなす音
響レンズ２を加工・形成し、この凹面に沿って、下部電
極３、圧電薄膜４、上部電極５、絶縁膜６を形成したも
のである。このときの基材１の材質としては、生理食塩
水に対する耐腐食性能が高い金属やセラミクスなどの微
細加工の可能なものであれば何でもよいが、本実施の形
態１では、特に、加工性が容易であることから真鍮を用
いるものとする。他の材質としては、リン青銅等も真鍮
と同様に加工性が容易である。As is clear from FIGS. 1 and 2, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the first embodiment, the ultrasonic transducer (ultrasonic conversion means) has an acoustic wave that forms a concave surface (concave surface portion) on the substrate 1. The lens 2 is processed and formed, and the lower electrode 3, the piezoelectric thin film 4, the upper electrode 5, and the insulating film 6 are formed along the concave surface. The material of the base material 1 at this time may be any material that can be finely processed such as a metal or ceramics having high corrosion resistance to physiological saline. In the first embodiment, however, the workability is particularly low. Brass is used because it is easy. As other materials, phosphor bronze and the like are easy to process like brass.

【００３３】上部および下部電極３，５は共に金（Ａ
ｕ）を用いており、圧電薄膜４はＰＶＤＦ（ポリフッ化
ビニリデン）またはＰ（ＶＤＦ・ＴｒＦＥ）（ポリフッ
化ビニリデンと３フッ化エチレンとの共重合体）等の高
分子圧電体膜を用いるものとする。ただし、これら高分
子圧電体膜は、曲面上（本実施の形態１では凹面部分）
に形成することが可能であることはいうまでもない。ま
た、上部および下部電極３，５の厚さは共に０．２μｍ
であり、圧電薄膜４の厚さはＰ（ＶＤＦ・ＴｒＦＥ）の
場合で６μｍである。ただし、図２では説明のために、
圧電薄膜４の厚さを強調して示している。また、圧電薄
膜４の厚さは、使用する超音波の周波数のよって変更す
る必要があることはいうまでもなく、本実施の形態１で
は１００ＭＨｚの超音波を使用するので、厚さを６μｍ
とした。よって、たとえば、２００ＭＨｚの超音波を使
用する場合には、その厚さを３μｍに設定する必要があ
る。The upper and lower electrodes 3, 5 are both gold (A
u), and the piezoelectric thin film 4 uses a polymer piezoelectric film such as PVDF (polyvinylidene fluoride) or P (VDF / TrFE) (copolymer of polyvinylidene fluoride and ethylene trifluoride). I do. However, these polymer piezoelectric films have a curved surface (a concave portion in the first embodiment).
Needless to say, it can be formed in The thickness of each of the upper and lower electrodes 3 and 5 is 0.2 μm.
And the thickness of the piezoelectric thin film 4 is 6 μm in the case of P (VDF · TrFE). However, in FIG. 2, for the sake of explanation,
The thickness of the piezoelectric thin film 4 is emphasized. Needless to say, the thickness of the piezoelectric thin film 4 needs to be changed depending on the frequency of the ultrasonic wave to be used. In the first embodiment, since the ultrasonic wave of 100 MHz is used, the thickness is set to 6 μm.
And Therefore, for example, when using a 200 MHz ultrasonic wave, its thickness needs to be set to 3 μm.

【００３４】音響レンズ２を形成する凹面は、その軸線
に対して回転対称形をなす非球面状の形状とすることに
よって、圧電薄膜４で発生された超音波を所定の位置で
集束させるためである。ただし、本実施の形態１におい
ては、送受波する超音波の中心周波数は１００ＭＨｚ、
音響レンズの焦点距離は５００μｍ、レンズのＦ値は１
とする。針状超音波プローブの直径は１ｍｍである。超
音波変換器は針体１０の内部に実装されるが、音響レン
ズと生体組織表面の間の距離は、必要に応じて間隔を開
けるように実装される。なお、音響レンズ２の形状とし
ては、収差を低減するためには非球面レンズが望ましい
が、簡単には球面レンズであってよい。The concave surface forming the acoustic lens 2 has an aspherical shape that is rotationally symmetric with respect to the axis thereof, so that the ultrasonic wave generated by the piezoelectric thin film 4 is focused at a predetermined position. is there. However, in the first embodiment, the center frequency of the transmitted and received ultrasonic waves is 100 MHz,
The focal length of the acoustic lens is 500 μm, and the F value of the lens is 1
And The diameter of the needle-shaped ultrasonic probe is 1 mm. The ultrasonic transducer is mounted inside the needle body 10, and the distance between the acoustic lens and the surface of the living tissue is mounted so as to be spaced as necessary. The shape of the acoustic lens 2 is preferably an aspherical lens in order to reduce aberrations, but may be simply a spherical lens.

【００３５】針体１０の内部には生理食塩水２０が満た
されており、必要に応じてこの針体１０内の生理食塩水
２０に水圧をかけることにより、音響レンズ２の近傍に
生理食塩水２０が漏出し、音響レンズ１０と図示しない
生体組織表面との間に供給される。ただし、本実施の形
態１では、針体１０の材質として、生理食塩水に対する
腐食性能が高いステンレスを用いることとしたが、これ
に限定されることはなく、基材１と同様に、他の金属等
でもよいことはいうまでもない。The inside of the needle body 10 is filled with a physiological saline solution 20, and by applying a water pressure to the physiological saline solution 20 in the needle body 10 as necessary, the physiological saline solution 20 is brought into the vicinity of the acoustic lens 2. 20 leaks out and is supplied between the acoustic lens 10 and a living tissue surface (not shown). However, in the first embodiment, stainless steel having high corrosion performance with respect to physiological saline is used as the material of the needle body 10. However, the material is not limited to this, and other materials like the base material 1 are used. It goes without saying that metal or the like may be used.

【００３６】基材１の音響レンズ２との反対側の形状は
円錐形に加工されており、図２に示すように、基材１の
断面では先端の断面での角度は１２０゜である。また、
基材の厚さ（音響レンズ端部から円錐形の頂点まで）は
３００μｍであり、本実施の形態１では、さらに、基材
１の周囲が第２の絶縁膜９で被われる構造となってい
る。ただし、絶縁膜９としては、本実施の形態１ではテ
フロン等の樹脂製の材料である。ここで、圧電薄膜４か
ら送波され基材１内を伝搬してきた超音波は、この構造
すなわち円錐形の形状により基材１の内部に散乱され、
しだいに針体１０の内部に満たした生理食塩水２０に吸
収されていく。これによって、基材１の内部反射は強い
振幅をもたず、信号計測の障害にならない。すなわち、
本実施の形態１の超音波変換器の構成では、圧電薄膜４
で生成された超音波は、直接、生理食塩水２０を介して
生体組織側に送波されると共に、その反対の側である基
材１の内部に送波されることとなる。一方、受波時にお
いては、生体組織側に送波された超音波は音響レンズの
焦点部分で反射され、送波と逆の経路で直接圧電薄膜４
に入射するのに対して、基材１内に送波された超音波は
前述するように、基材１の内部で減衰されてしまうの
で、圧電薄膜４で検出された場合であっても、音響レン
ズ２側から入射された超音波の信号強度に比較して十分
振幅の小さい信号となる。したがって、前述した手段の
項に示すように、従来の構成においては分離することが
できなかった基材１の超音波を、本実施の形態１におい
てはほぼ完全に分離できるので、その影響に伴う超音波
画像の劣化をほぼ完全に取り除くことが可能となる。The shape of the substrate 1 on the side opposite to the acoustic lens 2 is processed into a conical shape. As shown in FIG. 2, the cross section of the substrate 1 has an angle of 120 ° at the tip. Also,
The thickness of the substrate (from the end of the acoustic lens to the apex of the cone) is 300 μm, and the first embodiment has a structure in which the periphery of the substrate 1 is further covered with the second insulating film 9. I have. However, in the first embodiment, the insulating film 9 is made of a resin material such as Teflon. Here, the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric thin film 4 and propagated in the substrate 1 is scattered inside the substrate 1 by this structure, that is, the conical shape,
It is gradually absorbed by the physiological saline 20 filled in the needle body 10. As a result, the internal reflection of the substrate 1 does not have a strong amplitude and does not hinder signal measurement. That is,
In the configuration of the ultrasonic transducer according to the first embodiment, the piezoelectric thin film 4
Is transmitted directly to the living tissue side via the physiological saline 20 and is also transmitted to the inside of the base material 1 on the opposite side. On the other hand, at the time of wave reception, the ultrasonic wave transmitted to the living tissue side is reflected at the focal point of the acoustic lens, and is directly transmitted through the piezoelectric thin film 4 in a path opposite to the wave transmission.
As described above, since the ultrasonic wave transmitted into the base material 1 is attenuated inside the base material 1 as described above, even if the ultrasonic wave is detected by the piezoelectric thin film 4, The signal has a sufficiently small amplitude compared to the signal intensity of the ultrasonic wave incident from the acoustic lens 2 side. Therefore, as described in the above-mentioned means, the ultrasonic waves of the base material 1 which could not be separated in the conventional configuration can be almost completely separated in the first embodiment, and the ultrasonic wave of the base material 1 is affected by the influence. It is possible to almost completely remove the deterioration of the ultrasonic image.

【００３７】ただし、本実施の形態１においては、基材
１の先端の断面の角度を１２０゜として設定したが、一
般的に知られるようにこの角度は基材１に入射した超音
波が最も効率よく散乱する角度であって、この角度に限
定されることはなく、基本的には、音響レンズ２と対す
る側の面を音響レンズ２となる凹部の軸線と直交しない
ように形成すればよいことはいうまでもない。したがっ
て、本実施の形態１においては、円錐形とした、基材１
の音響レンズ２と対向する側の面の形状を角錐形、ある
いは、凹部の軸線と直交しない任意の１以上の平面で切
断した形状としてもよい。However, in the first embodiment, the angle of the cross section of the tip of the base material 1 is set to 120 °, but as is generally known, this angle is the maximum when the ultrasonic wave incident on the base material 1 is used. This is an angle at which light is efficiently scattered, and is not limited to this angle. Basically, the surface on the side facing the acoustic lens 2 may be formed so as not to be orthogonal to the axis of the concave portion serving as the acoustic lens 2. Needless to say. Accordingly, in the first embodiment, the conical base material 1
The surface on the side facing the acoustic lens 2 may be a pyramid or a shape cut by any one or more planes that are not orthogonal to the axis of the concave portion.

【００３８】また、図２に示すように、上部電極の上す
なわち送波面側にはさらに保護膜と音響整合層との機能
を兼ねた第１の絶縁膜６が設けられている。ただし、絶
縁膜６の材質としては、例えば、ＳｉＯ2（酸化シリコ
ン膜）等が適当である。この絶縁膜６は、第１の信号線
３０との接続部分以外は上部電極の全体を覆う構成とな
っている。本実施の形態１においては、基材１として金
属である真鍮を用いているので、下部電極３は基材１と
等電位になっており、信号線の一方である第２の信号線
３５は基材に接続される構成となっている。ただし、第
１および第２の信号線３０，３５もまた、それぞれ絶縁
被覆４０，４５に被われて絶縁されている。したがっ
て、本実施の形態１の超音波プローブでは、これらの絶
縁膜６，９や絶縁被覆４０，４５の絶縁によって、上部
および下部の電極３，５は超音波変換器周囲で周囲環境
に対して全く露出せず、周囲を生理食塩水２０が満たし
ていても供給した電力や受信した信号が漏洩したり、電
極間が短絡したりすることを防止できる。したがって、
超音波プローブの安全性を向上することができる。As shown in FIG. 2, on the upper electrode, that is, on the wave transmitting surface side, a first insulating film 6 having a function of a protective film and an acoustic matching layer is further provided. However, a suitable material for the insulating film 6 is, for example, SiO 2 (silicon oxide film). The insulating film 6 is configured to cover the entire upper electrode except for a portion connected to the first signal line 30. In the first embodiment, since brass, which is a metal, is used as the base 1, the lower electrode 3 is at the same potential as the base 1, and the second signal line 35, which is one of the signal lines, is It is configured to be connected to the base material. However, the first and second signal lines 30 and 35 are also insulated by being covered with insulating coatings 40 and 45, respectively. Therefore, in the ultrasonic probe according to the first embodiment, the upper and lower electrodes 3 and 5 are surrounded by the insulating material 6 and 9 and the insulating coatings 40 and 45 around the ultrasonic transducer. Even if the surroundings are not exposed at all and the surroundings are filled with the physiological saline 20, leakage of supplied power and received signals and short-circuiting between electrodes can be prevented. Therefore,
The safety of the ultrasonic probe can be improved.

【００３９】また、図１および図２から明らかなよう
に、基材１が金属でできている場合には、下部電極３は
必ずしも必要ではないことはいうまでもない。As is apparent from FIGS. 1 and 2, when the substrate 1 is made of metal, it goes without saying that the lower electrode 3 is not always necessary.

【００４０】以上説明したように、本発明の実施の形態
１の針状超音波プローブでは、基材１の一方の側の面上
に音響レンズ２となる凹部形状の溝を設け、この溝に沿
って下部電極３、圧電薄膜４、上部電極５を順番に形成
すると共に、基材２の他方の側の面の形状を頂角が１２
０°の円錐状に形成し、この基材１を送波面側すなわち
音響レンズ２側が針状超音波プローブの中心軸方向と垂
直をなすように構成することによって、圧電薄膜４によ
って発生された超音波は、その振動方向すなわち凹部の
曲面に対する法線方向である生体組織側と基材１の側と
に送波される。このとき、生体組織側に送波された超音
波は、生体組織内で反射した後に圧電薄膜４で受波され
て電気信号（受波信号）に変換される。一方、基材１の
内部に送波された超音波は、前述するように、円錐形の
形状により圧電薄膜４に入射されることなく、基材１の
内部に散乱されて、しだいに針体１０の内部に満たした
生理食塩水２０に吸収されて減衰していく。したがっ
て、本実施の形態１の針状超音波プローブでは、基材１
の厚さを前述する数１を満たすような厚さにすることな
く、すなわち、針状超音波プローブ径を太くすることな
く、基材１の内部反射の影響を防止することができる。
この結果、高画質の超音波画像を撮像することができ
る。As described above, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention, a concave-shaped groove serving as the acoustic lens 2 is provided on one surface of the substrate 1, and the groove is formed in this groove. The lower electrode 3, the piezoelectric thin film 4, and the upper electrode 5 are formed in this order, and the shape of the surface on the other side of the
The substrate 1 is formed in a 0 ° conical shape, and the substrate 1 is configured so that the wave transmitting surface side, that is, the acoustic lens 2 side is perpendicular to the central axis direction of the needle-shaped ultrasonic probe. The sound wave is transmitted to the living tissue side and the base 1 side which are the vibration direction, that is, the normal direction to the curved surface of the concave portion. At this time, the ultrasonic wave transmitted to the living tissue side is reflected in the living tissue and then received by the piezoelectric thin film 4 to be converted into an electric signal (received signal). On the other hand, as described above, the ultrasonic wave transmitted to the inside of the base material 1 is scattered inside the base material 1 without being incident on the piezoelectric thin film 4 due to the conical shape, and gradually becomes a needle body. It is absorbed by the physiological saline 20 filled in the inside 10 and attenuated. Therefore, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the first embodiment, the substrate 1
Can be prevented from being affected by the internal reflection of the base material 1 without making the thickness satisfying the above-described Equation 1, that is, without increasing the diameter of the needle-like ultrasonic probe.
As a result, a high-quality ultrasonic image can be captured.

【００４１】さらには、本実施の形態１の針状超音波プ
ローブでは、圧電薄膜４に駆動電圧を供給する第１およ
び第２の信号線３０，３５、上部および下部の電極３，
５、並びに、下部電極３と接続される基材１を、それぞ
れ絶縁皮膜および絶縁被覆で覆う構造としているので、
供給した電力や受信した信号が漏洩したり、電極間が短
絡することを防止できる。したがって、針状超音波プロ
ーブの安全性を向上することができる。Further, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the first embodiment, the first and second signal lines 30 and 35 for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film 4, the upper and lower electrodes 3,
5, and the base material 1 connected to the lower electrode 3 is covered with an insulating film and an insulating coating, respectively.
It is possible to prevent leakage of supplied power or a received signal and short-circuit between electrodes. Therefore, the safety of the needle-shaped ultrasonic probe can be improved.

【００４２】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２の針状超音波プローブの超音波変換部の概略構成を
説明するための断面図であり、本実施の形態２の針状超
音波プローブは実施の形態１の針状超音波プローブと超
音波変換器の構成が異なるのみで、他の構成は同じとな
るので、本実施の形態２においては、超音波変換器の構
成についてのみ説明する。(Embodiment 2) FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic transducer of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 2 of the present invention. The ultrasonic probe differs from the needle-shaped ultrasonic probe of the first embodiment only in the configuration of the ultrasonic transducer, and the other configurations are the same. Therefore, in the second embodiment, the configuration of the ultrasonic transducer Will be described only.

【００４３】図２に示すように、本実施の形態２の針状
超音波プローブでは、音響レンズ２と対向する側の面
を、たとえば、頂角が１２０°であり、紙面鉛直方向に
延在する三角波形に形成している。As shown in FIG. 2, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the second embodiment, the surface facing the acoustic lens 2 has, for example, an apex angle of 120 ° and extends in the vertical direction of the paper surface. It is formed in a triangular waveform.

【００４４】本実施の形態２の針状超音波プローブで
は、音響レンズ２と対向する側の面をこのような形状に
形成することによって、圧電薄膜４から送波されて基材
１内を伝搬してきた超音波は、この三角波形の面で散乱
されて基材１の内部に散乱され、しだいに針体１０の内
部に満たした生理食塩水２０に吸収されていく。すなわ
ち、基材１の内部反射に伴う強い振幅の超音波が圧電薄
膜４で検出されることによる、受波信号計測の障害を防
止できる。すなわち、生体組織内で反射された生体組織
および生理食塩水２０を介して直接圧電薄膜４に入射す
ると共に、基材１内に送波された超音波は前述するよう
に、基材１の内部で減衰されてしまうので、圧電薄膜４
で検出された場合であっても、音響レンズ２側から入射
された超音波の信号強度に比較して十分振幅の小さい信
号となる。したがって、前述した手段の項に示すよう
に、従来の構成においては分離することができなかった
基材１の超音波を、本実施の形態１においてはほぼ完全
に分離できるので、その影響に伴う超音波画像の劣化を
ほぼ完全に取り除くことが可能となる。In the needle-shaped ultrasonic probe according to the second embodiment, the surface facing the acoustic lens 2 is formed in such a shape, so that the wave is transmitted from the piezoelectric thin film 4 and propagates in the substrate 1. The generated ultrasonic waves are scattered on the surface of the triangular waveform and scattered inside the base material 1, and are gradually absorbed by the physiological saline 20 filled inside the needle body 10. That is, it is possible to prevent a failure in the measurement of the received signal due to the detection of the ultrasonic wave having a strong amplitude by the piezoelectric thin film 4 due to the internal reflection of the substrate 1. That is, while being directly incident on the piezoelectric thin film 4 through the living tissue and the physiological saline 20 reflected in the living tissue, the ultrasonic wave transmitted into the base material 1 is transmitted to the inside of the base material 1 as described above. The piezoelectric thin film 4
, The amplitude of the signal becomes sufficiently smaller than the signal intensity of the ultrasonic wave incident from the acoustic lens 2 side. Therefore, as described in the above-mentioned means, the ultrasonic waves of the base material 1 which could not be separated in the conventional configuration can be almost completely separated in the first embodiment, and the ultrasonic wave of the base material 1 is affected by the influence. It is possible to almost completely remove the deterioration of the ultrasonic image.

【００４５】ただし、本実施の形態２においては、三角
波形の先端の角度を１２０゜として設定したが、この角
度に限定されることはなく、基本的には、音響レンズ２
と対する側の面を音響レンズ２となる凹部の軸線と直交
しないように形成すればよいことはいうまでもない。そ
の結果、本実施の形態２の針状超音波プローブでは、実
施の形態１と同様に、基材１の厚さを前述する数１を満
たすような厚さにすることなく、すなわち、針状超音波
プローブ径を太くすることなく、基材１の内部反射を防
止することができる。よって、高画質の超音波画像を撮
像することができる。In the second embodiment, the angle of the tip of the triangular waveform is set to 120 °. However, the angle is not limited to this angle.
It is needless to say that the surface on the side opposite to the above may be formed so as not to be orthogonal to the axis of the concave portion serving as the acoustic lens 2. As a result, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the thickness of the base material 1 does not need to be such that the above-described Equation 1 is satisfied. Internal reflection of the substrate 1 can be prevented without increasing the diameter of the ultrasonic probe. Therefore, a high-quality ultrasonic image can be captured.

【００４６】また、本実施の形態２の針状超音波プロー
ブでは、実施の形態１と同様に、圧電薄膜４に駆動電圧
を供給する第１および第２の信号線３０，３５、上部お
よび下部の電極３，５、並びに、下部電極３と接続され
る基材１を、それぞれ絶縁皮膜および絶縁被覆で覆う構
造としているので、供給した電力や受信した信号が漏洩
したり、電極間が短絡することを防止できる。したがっ
て、針状超音波プローブの安全性を向上することができ
る。Further, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the first and second signal lines 30 and 35 for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film 4, and the upper and lower portions The electrodes 3, 5 and the substrate 1 connected to the lower electrode 3 are covered with an insulating film and an insulating coating, respectively, so that the supplied power and the received signal leak or the electrodes are short-circuited. Can be prevented. Therefore, the safety of the needle-shaped ultrasonic probe can be improved.

【００４７】なお、本実施の形態２においては、音響レ
ンズ２と対向する側の面を三角波形に形成することとし
たが、これに限定されることはなく、たとえば、音響レ
ンズ２と対向する側の面を磨りガラスの表面のように、
複数の凹凸を設けた形状としてもよいことはいうまでも
ない。さらには、音響レンズ２と対する側の面に凹部の
軸線と直交する面を有しないように、当該面の一面に複
数個の角錐を形成してもよい。ただし、これらの場合に
は、この面での超音波の反射を防止するために、凹凸部
分の凹部と凸部との高さの差が、基材１と使用する超音
波の波長とによって決定される長さの１／２以上でなけ
ればならない。In the second embodiment, the surface facing the acoustic lens 2 is formed in a triangular waveform. However, the present invention is not limited to this. For example, the surface facing the acoustic lens 2 may be formed. Like the surface of frosted glass on the side,
It goes without saying that a shape having a plurality of irregularities may be used. Furthermore, a plurality of pyramids may be formed on one surface of the surface such that the surface facing the acoustic lens 2 does not have a surface orthogonal to the axis of the concave portion. However, in these cases, in order to prevent the reflection of the ultrasonic wave on this surface, the difference in height between the concave portion and the convex portion of the uneven portion is determined by the base material 1 and the wavelength of the ultrasonic wave used. It must be at least 1/2 of the length to be measured.

【００４８】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３の針状超音波プローブの超音波変換部の概略構成を
説明するための断面図であり、本実施の形態３の針状超
音波プローブは実施の形態１，２の針状超音波プローブ
と超音波変換器の構成が異なるのみで、他の構成は同じ
となるので、本実施の形態３においては、超音波変換器
の構成についてのみ説明する。(Embodiment 3) FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic transducer of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 3 of the present invention. The ultrasonic probe is different from the needle-shaped ultrasonic probe of the first and second embodiments only in the configuration of the ultrasonic transducer, and the other configuration is the same. Only the configuration will be described.

【００４９】図４から明らかなように、本実施の形態３
の超音波変換器では、音響レンズ２を形成する凹部側の
面の構成およびこの凹部に設けた圧電薄膜４に駆動電流
を供給する信号線３０，３５の構成は、実施の形態１の
超音波変換器と同様の構成となる。一方、音響レンズ２
を形成する凹部に対向する側の面には、たとえば、音響
インピーダンスを調整するための金属粉を混入した周知
のエポキシ樹脂をダンピング材７として配置している。
したがって、本実施の形態３の超音波変換器では、圧電
薄膜４の振動によって発生されて基材１内を伝搬してき
た超音波は、このダンピング材７によってそのほとんど
が吸収され、吸収されなかった一部の超音波が基材１内
を伝搬して圧電薄膜４で検出されることとなる。しかし
ながら、このときの超音波は、音響レンズ２側から入射
された超音波の信号強度に比較して基材１内からの超音
波は十分振幅の小さい信号である。したがって、前述し
た実施の形態１，２の超音波変換器と同様に、従来の構
成においては分離することができなかった基材１の超音
波を、本実施の形態１においてはほぼ完全に分離できる
ので、その影響に伴う超音波画像の劣化をほぼ完全に取
り除くことが可能となる。その結果、本実施の形態３の
針状超音波プローブでは、実施の形態１，２と同様に、
基材１の厚さを前述する数１を満たすような厚さにする
ことなく、すなわち、針状超音波プローブ径を太くする
ことなく、基材１の内部反射を防止することができる。
よって、アーチファクトを大幅に低減した高画質の超音
波画像を撮像することができる。ただし、ダンピング材
７の厚さをより厚くすることによって、さらに、高画質
の超音波画像を撮像できることはいうまでもない。As is apparent from FIG. 4, the present embodiment 3
In the ultrasonic transducer of the first embodiment, the configuration of the surface on the concave side forming the acoustic lens 2 and the configuration of the signal lines 30 and 35 for supplying a drive current to the piezoelectric thin film 4 provided in the concave portion are the same as those of the ultrasonic transducer of the first embodiment. It has the same configuration as the converter. On the other hand, the acoustic lens 2
For example, a well-known epoxy resin mixed with a metal powder for adjusting acoustic impedance is disposed as a damping material 7 on the surface facing the concave portion forming.
Therefore, in the ultrasonic transducer according to the third embodiment, most of the ultrasonic waves generated by the vibration of the piezoelectric thin film 4 and propagated in the substrate 1 are absorbed by the damping material 7 and are not absorbed. Part of the ultrasonic wave propagates through the substrate 1 and is detected by the piezoelectric thin film 4. However, at this time, the ultrasonic wave from the inside of the substrate 1 is a signal having sufficiently small amplitude as compared with the signal intensity of the ultrasonic wave incident from the acoustic lens 2 side. Therefore, similarly to the ultrasonic transducers of the first and second embodiments, the ultrasonic waves of the base material 1 which could not be separated in the conventional configuration are almost completely separated in the first embodiment. Therefore, it is possible to almost completely remove the deterioration of the ultrasonic image due to the influence. As a result, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the third embodiment, as in the first and second embodiments,
The internal reflection of the substrate 1 can be prevented without making the thickness of the substrate 1 such that the thickness satisfies Equation 1 described above, that is, without increasing the diameter of the needle-shaped ultrasonic probe.
Therefore, it is possible to capture a high-quality ultrasonic image in which artifacts are significantly reduced. However, needless to say, by making the thickness of the damping material 7 larger, a higher-quality ultrasonic image can be captured.

【００５０】また、本実施の形態３の針状超音波プロー
ブでは、実施の形態１，２と同様に、圧電薄膜４に駆動
電圧を供給する第１および第２の信号線３０，３５、上
部および下部の電極３，５、並びに、下部電極３と接続
される基材１を、それぞれ絶縁皮膜および絶縁被覆で覆
う構造としているので、供給した電力や受信した信号が
漏洩したり、電極間が短絡することを防止できる。した
がって、針状超音波プローブの安全性を向上することが
できる。In the needle-shaped ultrasonic probe according to the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, the first and second signal lines 30 and 35 for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film 4, And the lower electrodes 3 and 5, and the base material 1 connected to the lower electrode 3 are covered with an insulating film and an insulating coating, respectively. Short circuit can be prevented. Therefore, the safety of the needle-shaped ultrasonic probe can be improved.

【００５１】なお、本実施の形態３では、ダンピング材
７としてエポキシ樹脂を用いた場合について説明した
が、従来の探触子において音響整合層として用いてい
る、たとえば、ゴム等を使用した場合であっても、前述
する効果を得ることができることはいうまでもない。In the third embodiment, the case where an epoxy resin is used as the damping material 7 has been described. However, the case where a rubber or the like used as an acoustic matching layer in a conventional probe is used. Even if it does, it goes without saying that the above-mentioned effects can be obtained.

【００５２】（実施の形態４）図５は本実施の形態４の
針状超音波プローブの超音波変換部の概略構成を説明す
るための断面図であり、本実施の形態４の針状超音波プ
ローブは実施の形態１の針状超音波プローブと超音波変
換器の構成が異なるのみで、他の構成は同じとなるの
で、本実施の形態４においては、超音波変換器の構成に
ついてのみ説明する。(Embodiment 4) FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic conversion section of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 4 of the present invention. The ultrasonic probe differs from the needle-shaped ultrasonic probe of the first embodiment only in the configuration of the ultrasonic transducer, and the other configurations are the same. In the fourth embodiment, only the configuration of the ultrasonic transducer is used. explain.

【００５３】図５から明らかなように、本実施の形態４
の超音波変換器では、音響レンズ２を形成する凹部側の
面の構成およびこの凹部に設けた圧電薄膜４に駆動電流
を供給する信号線３０，３５の構成は、実施の形態１の
超音波変換器と同様の構成となる。As is apparent from FIG. 5, the present embodiment 4
In the ultrasonic transducer of the first embodiment, the configuration of the surface on the concave side forming the acoustic lens 2 and the configuration of the signal lines 30 and 35 for supplying a drive current to the piezoelectric thin film 4 provided in the concave portion are the same as those of the ultrasonic transducer of the first embodiment. It has the same configuration as the converter.

【００５４】一方、音響レンズ２を形成する凹部に対向
する側の面には、たとえば、音響インピーダンスを調整
するための周知の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2膜）からな
る音響整合層８を配置している。ただし、音響整合層８
厚さは、送受波に使用する超音波の波長の１／４の整数
倍に設定される。On the other hand, an acoustic matching layer 8 made of, for example, a well-known silicon oxide film (SiO 2 film) for adjusting acoustic impedance is arranged on the surface facing the concave portion forming the acoustic lens 2. I have. However, the acoustic matching layer 8
The thickness is set to an integral multiple of 1/4 of the wavelength of the ultrasonic wave used for transmission and reception.

【００５５】したがって、本実施の形態４の超音波変換
器では、圧電薄膜４の振動によって発生されて基材１内
を伝搬してきた超音波は、この音響整合層８によってそ
のほとんどが針体１０内を満たす生理食塩水２０中に伝
搬して減衰することとなる。一方、音響整合層８によっ
て生理食塩水２０中に伝搬しなかった一部の超音波は、
基材１内を伝搬して圧電薄膜４で検出されることとな
る。しかしながら、このときの超音波は、音響レンズ２
側から入射された超音波の信号強度に比較して基材１内
からの超音波は十分振幅の小さい信号である。したがっ
て、前述した実施の形態１の超音波変換器と同様に、従
来の構成においては分離することができなかった基材１
の超音波を、本実施の形態１においてはほぼ完全に分離
できるので、その影響に伴う超音波画像の劣化をほぼ完
全に取り除くことが可能となる。その結果、本実施の形
態４の針状超音波プローブでは、実施の形態１と同様
に、基材１の厚さを前述する数１を満たすような厚さに
することなく、すなわち、針状超音波プローブ径を太く
することなく、基材１の内部反射を防止することができ
る。よって、高画質の超音波画像を撮像することができ
る。Therefore, in the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment, most of the ultrasonic waves generated by the vibration of the piezoelectric thin film 4 and propagated in the base material 1 are converted by the acoustic matching layer 8 into the needle body 10. It propagates into the physiological saline 20 filling the inside and is attenuated. On the other hand, some ultrasonic waves that did not propagate into the physiological saline solution 20 by the acoustic matching layer 8 are:
The light propagates through the substrate 1 and is detected by the piezoelectric thin film 4. However, the ultrasonic wave at this time is transmitted through the acoustic lens 2.
The ultrasonic wave from inside the substrate 1 is a signal having sufficiently small amplitude as compared with the signal intensity of the ultrasonic wave incident from the side. Therefore, as in the case of the ultrasonic transducer according to the first embodiment described above, the substrate 1 that could not be separated in the conventional configuration
In the first embodiment, the ultrasonic waves can be almost completely separated, so that the deterioration of the ultrasonic image due to the influence can be almost completely removed. As a result, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the thickness of the substrate 1 does not need to be as large as the above-described Equation 1; Internal reflection of the substrate 1 can be prevented without increasing the diameter of the ultrasonic probe. Therefore, a high-quality ultrasonic image can be captured.

【００５６】また、本実施の形態４の針状超音波プロー
ブでは、実施の形態１と同様に、圧電薄膜４に駆動電圧
を供給する第１および第２の信号線３０，３５、上部お
よび下部の電極３，５、並びに、下部電極３と接続され
る基材１を、それぞれ絶縁皮膜および絶縁被覆で覆う構
造としているので、供給した電力や受信した信号が漏洩
したり、電極間が短絡することを防止できる。したがっ
て、針状超音波プローブの安全性を向上することができ
る。In the needle-shaped ultrasonic probe according to the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the first and second signal lines 30 and 35 for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film 4, and the upper and lower portions are provided. The electrodes 3, 5 and the substrate 1 connected to the lower electrode 3 are covered with an insulating film and an insulating coating, respectively, so that the supplied power and the received signal leak or the electrodes are short-circuited. Can be prevented. Therefore, the safety of the needle-shaped ultrasonic probe can be improved.

【００５７】（実施の形態５）図６は本発明の実施の形
態５の針状超音波プローブの概略構成を説明するための
断面図であり、１１は針体、５０は供給管を示す。(Embodiment 5) FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 5 of the present invention. Reference numeral 11 denotes a needle body, and 50 denotes a supply pipe.

【００５８】この図６から明らかなように、本実施の形
態５の針状超音波プローブでは、針体１１の側面に音響
レンズ２となる非球面形の凹部を設け、この凹部に前述
する実施の形態１と同様に、圧電薄膜４を形成すること
によって、超音波の送受を行う構成となっている。すな
わち、本実施の形態５の針状超音波プローブでは、前述
した音響変換器の基材１と針体とを一体とした構造とな
っている。したがって、本実施の形態５では、この図６
に示すように、音響レンズ２から送波される超音波を被
検体の生体組織に伝達するための生理食塩水２０を音響
レンズ２の周囲に供給するための供給管５０が針体１１
内に設けられている。一方、音響レンズ２部分に形成し
た図示しない圧電薄膜に駆動電圧を供給する信号線３
０，３５は、針体１１の側面に延在方向に設けた溝１５
に埋設して配置される。ただし、この溝１５は、信号線
３０，３５を配置した後に、たとえば、周知の絶縁体に
よってその表面が針体１１と同様の円形形状となるよう
に成形されて埋められている。As is apparent from FIG. 6, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment, an aspherical concave portion serving as the acoustic lens 2 is provided on the side surface of the needle body 11, and the concave portion is formed in the concave portion. As in the first embodiment, the piezoelectric thin film 4 is formed to transmit and receive ultrasonic waves. That is, the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment has a structure in which the base material 1 and the needle body of the above-described acoustic transducer are integrated. Therefore, in the fifth embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, a supply pipe 50 for supplying a physiological saline solution 20 for transmitting ultrasonic waves transmitted from the acoustic lens 2 to the living tissue of the subject around the acoustic lens 2 has a needle 11.
It is provided within. On the other hand, a signal line 3 for supplying a driving voltage to a piezoelectric thin film (not shown) formed on the acoustic lens 2 portion.
0 and 35 are grooves 15 provided on the side surface of the needle body 11 in the extending direction.
It is buried and arranged. However, after arranging the signal lines 30 and 35, the groove 15 is formed and filled with, for example, a known insulator so that the surface thereof has a circular shape similar to that of the needle body 11.

【００５９】図７は本発明の実施の形態５の針状超音波
プローブの音響レンズ２の部分の拡大図であり、この図
７から明らかなように、本実施の形態５においても、前
述する実施の形態１と同様に、音響レンズ２となる凹部
に下部電極３、圧電薄膜４、上部電極５および絶縁膜６
とを順番に形成し、絶縁体６０によって埋設される信号
３０，３５とそれぞれの電極３，５とを接続する構成と
なっている。FIG. 7 is an enlarged view of a portion of the acoustic lens 2 of the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment of the present invention. As is apparent from FIG. As in the first embodiment, the lower electrode 3, the piezoelectric thin film 4, the upper electrode 5, and the insulating film 6
Are sequentially formed, and the signals 30 and 35 embedded by the insulator 60 are connected to the respective electrodes 3 and 5.

【００６０】ただし、図７から明らかなように、下部電
極３と針体１１とは直接接続される構成となっているの
で、下部電極３と針体１１とは同電位となっている。し
たがって、本実施の形態５の針状超音波プローブでは、
下部電極３に接続される第２の信号線３５にアース側の
電圧を供給することによって、被検体が感電してしまう
ことを防止できる。また、本実施の形態５では、溝１５
部分に第１および第２の信号線３０，３５を絶縁体６０
で埋設するという構成となっているので、これらの信号
線３０，３５を、特に、被覆しなくてもよい。ただし、
第１および第２の信号線３０，３５として、実施の形態
１と同様に、絶縁被覆４０，４５を施した信号線を用い
ることによって、製造時における第１および第２の信号
線３０，３５の配設が容易となり、作業効率を向上でき
ることはいうまでもない。However, as is apparent from FIG. 7, since the lower electrode 3 and the needle 11 are directly connected, the lower electrode 3 and the needle 11 have the same potential. Therefore, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment,
By supplying a ground-side voltage to the second signal line 35 connected to the lower electrode 3, it is possible to prevent the subject from being electrocuted. In the fifth embodiment, the grooves 15
The first and second signal lines 30 and 35 are partially
The signal lines 30 and 35 do not need to be particularly covered. However,
As in the first embodiment, the first and second signal lines 30 and 35 at the time of manufacturing are used by using the signal lines provided with the insulating coatings 40 and 45 as in the first embodiment. It is needless to say that the arrangement can be facilitated and the working efficiency can be improved.

【００６１】次に、図８に本発明の実施の形態５の針状
超音波プローブにおける超音波の除去作用を説明するた
めの図を示し、以下、図８に基づいて、針体１１内にお
ける超音波の除去作用を説明する。Next, FIG. 8 is a view for explaining the ultrasonic wave removing action of the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment of the present invention. The action of removing ultrasonic waves will be described.

【００６２】図８に示すように、実施の形態５の針状超
音波プローブは、軸方向に垂直な断面は円形状である。
すなわち、音響レンズ２を形成した部分においても、音
響レンズ２部分を除いた他の部分は全て円形状となって
いる。As shown in FIG. 8, the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment has a circular cross section perpendicular to the axial direction.
That is, in the portion where the acoustic lens 2 is formed, all the other portions except the acoustic lens 2 are circular.

【００６３】したがって、圧電薄膜４から針体１１の側
（下部電極３の側）に送波された超音波は、下部電極３
を伝搬し針体１１の内部に伝搬した後に、針体１１の表
面に到達する。このとき、前述するように、針体１１は
その形状が円錐もしくは円柱状となっている、すなわ
ち、音響レンズ２となる凹部の軸線と垂直となる面が存
在しないので、針体１１を伝搬した超音波は針体１１の
側面部分で散乱された後に、針体１１の内部でそのほと
んどが減衰することになる。このとき、一部の超音波は
圧電薄膜４で検出されることとなるが、前述した実施の
形態１と同様に、圧電薄膜４で検出される針体１１から
の超音波は、生体組織内から反射されてくる超音波の信
号強度に比較して十分振幅の小さい信号である。したが
って、前述した実施の形態１の針状超音波プローブと同
様に、従来の構成においては分離することができなかっ
た不要の超音波を、本実施の形態５においてはほぼ完全
に分離できるので、その影響に伴う超音波画像の劣化を
ほぼ完全に取り除くことが可能となる。その結果、本実
施の形態５の針状超音波プローブでは、針状超音波プロ
ーブ径を太くすることなく、内部反射を防止することが
できる。よって、高画質の超音波画像を撮像することが
できる。Therefore, the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric thin film 4 to the needle 11 side (the lower electrode 3 side)
And propagates inside the needle body 11, and then reaches the surface of the needle body 11. At this time, as described above, the needle 11 has propagated through the needle 11 because the needle 11 has a conical or cylindrical shape, that is, there is no surface perpendicular to the axis of the concave portion that becomes the acoustic lens 2. Most of the ultrasonic waves are attenuated inside the needle body 11 after being scattered on the side surface portion of the needle body 11. At this time, some of the ultrasonic waves are detected by the piezoelectric thin film 4, but the ultrasonic waves from the needle 11 detected by the piezoelectric thin film 4 It is a signal whose amplitude is sufficiently smaller than the signal intensity of the ultrasonic wave reflected from the. Therefore, similar to the needle-shaped ultrasonic probe according to the first embodiment, unnecessary ultrasonic waves that could not be separated in the conventional configuration can be almost completely separated in the fifth embodiment. It is possible to almost completely remove the deterioration of the ultrasonic image due to the influence. As a result, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment, internal reflection can be prevented without increasing the diameter of the needle-shaped ultrasonic probe. Therefore, a high-quality ultrasonic image can be captured.

【００６４】また、本実施の形態５の針状超音波プロー
ブにおいても、実施の形態１と同様に、圧電薄膜４に駆
動電圧を供給する第１および第２の信号線３０，３５、
並びに、上部および下部の電極３，５を、それぞれ絶縁
膜６および絶縁体６０で覆う構造としているので、供給
した電力や受信した信号が漏洩したり、電極間が短絡す
ることを防止できる。したがって、針状超音波プローブ
の安全性を向上することができる。Also, in the needle-shaped ultrasonic probe according to the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, the first and second signal lines 30 and 35 for supplying a driving voltage to the piezoelectric thin film 4 are provided.
In addition, since the upper and lower electrodes 3 and 5 are configured to be covered with the insulating film 6 and the insulator 60, respectively, it is possible to prevent supplied power and received signals from leaking and short-circuiting between the electrodes. Therefore, the safety of the needle-shaped ultrasonic probe can be improved.

【００６５】さらには、この構造では図１から図５に示
す実施の形態１〜４の針状超音波プローブに比べてその
構造が簡単になるので、たとえば、１本の針体１１に複
数の個の超音波変換器を搭載することも容易である。こ
の結果、一度に、多くの個所の測定ができ、検査に要す
る時間を短縮することが可能となる。Further, since this structure is simpler than that of the needle-shaped ultrasonic probes of the first to fourth embodiments shown in FIGS. 1 to 5, for example, a plurality of needles 11 It is easy to mount multiple ultrasonic transducers. As a result, many points can be measured at once, and the time required for inspection can be reduced.

【００６６】さらには、針体１１の材質を、前述した実
施の形態１の基材１と同様に、加工性が容易な真鍮等を
用いることによって、製造時における音響レンズ部分の
加工性能を向上できるので、生産効率を向上することが
できる。Further, the processing performance of the acoustic lens portion at the time of manufacturing is improved by using brass or the like, which is easy to process, as the material of the needle body 11 as in the case of the base material 1 of the first embodiment. Therefore, production efficiency can be improved.

【００６７】（実施の形態６）図９は本発明の実施の形
態６の超音波診断装置の概略構成を説明するためのブロ
ック図であり、９０１は針状超音波プローブ、９０２は
送受波回路、９０３は信号処理装置、９０４は記憶装
置、９０５は表示装置を示す。(Embodiment 6) FIG. 9 is a block diagram for explaining a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. Reference numeral 901 denotes a needle-shaped ultrasonic probe, and 902 denotes a transmission / reception circuit. , 903, a signal processing device, 904, a storage device, and 905, a display device.

【００６８】針状超音波プローブ９０１は、前述する実
施の形態１〜５に示す針状超音波プローブであり、前述
するように、先端部分の形状が、たとえば、注射器ある
いは生検針同様に生体組織に刺入しやすいように、穿刺
針状となっている。また、側面部分には、超音波変換器
が設けられている。The needle-shaped ultrasonic probe 901 is the needle-shaped ultrasonic probe shown in the above-described first to fifth embodiments. As described above, the tip portion has a shape similar to that of a syringe or a biopsy needle, for example, for a living tissue. It has a puncture needle shape so that it can be easily pierced. Further, an ultrasonic transducer is provided on the side surface portion.

【００６９】送受波回路９０２は、超音波変換器から１
００ＭＨｚ以上の超音波を発生させるための高周波信号
を発生させると共に、受波時には、超音波変換器が受波
した超音波に対応して発生する高周波信号を増幅した
後、信号処理装置に出力する周知の送受波回路である。
また、送受波回路９０２は、図示しない制御装置とも接
続されており、この制御装置の制御信号に基づいて送波
時の高周波信号の発生と増幅とを行う。The transmission / reception circuit 902 receives the signal from the ultrasonic transducer 1
A high-frequency signal for generating an ultrasonic wave of 00 MHz or more is generated, and at the time of reception, an ultrasonic converter amplifies a high-frequency signal generated in response to the received ultrasonic wave and outputs the amplified signal to a signal processing device. This is a well-known transmission / reception circuit.
The transmission / reception circuit 902 is also connected to a control device (not shown), and generates and amplifies a high-frequency signal during transmission based on a control signal from the control device.

【００７０】信号処理装置９０３は、まず、送受波回路
９０２から出力されるアナログの高周波の受波信号をＡ
／Ｄ変換器でデジタル信号（デジタル高周波信号）に変
換する。次に、信号処理装置９０３は、予め検者等によ
って設定された指示に基づいて、このデジタル高周波信
号から針状超音波プローブ９０１の周辺組織の超音波の
反射率、音速、減衰率等の超音波像の内から１以上の項
目についての計算を行う。このとき、反射率は、受波信
号から得られたデジタル高周波信号の時間波形、すなわ
ち、信号強度の時間変化から計算する。一方、音速およ
び減衰率については、超音波変換器から出力される超音
波の焦点位置に設けた超音波の反射体からの反射信号の
強度と遅延時間を予め求めておき、これをもとに計算す
る。次に、信号処理装置９０３は、計算値に対して周知
のフィルタリング処理を行った後に、その値を画像化し
て表示装置９０５および記憶装置９０４に出力する。こ
のとき、本実施の形態の超音波診断装置では、本実施の
形態１〜５の針状超音波プローブ９０１を用いているの
で、生体組織内から反射されてくる超音波の信号強度に
比較して、超音波変換器内での反射波の振幅は十分小さ
いものである。したがって、本実施の形態の超音波診断
装置では、従来の同様の周知のフィルタリング処理のみ
で、この超音波変換器内で発生する反射波の成分を除去
できる。その結果、アーチファクトを低減した高画質の
超音波像を撮像することができる。よって、医師の診断
効率を向上することができる。First, the signal processing device 903 converts the analog high-frequency reception signal output from the transmission / reception circuit 902 into A
The signal is converted into a digital signal (digital high-frequency signal) by a / D converter. Next, based on an instruction set in advance by the examiner or the like, the signal processing device 903 converts the digital high-frequency signal into an ultrasonic wave such as a reflectance, a sound velocity, and an attenuation rate of ultrasonic waves of the tissue around the needle-shaped ultrasonic probe 901. Calculation is performed on one or more items from the sound image. At this time, the reflectance is calculated from the time waveform of the digital high-frequency signal obtained from the received signal, that is, the time change of the signal intensity. On the other hand, regarding the sound velocity and the attenuation rate, the intensity and delay time of the reflected signal from the reflector of the ultrasonic wave provided at the focal position of the ultrasonic wave output from the ultrasonic transducer are obtained in advance, and based on this, calculate. Next, the signal processing device 903 performs a well-known filtering process on the calculated value, converts the calculated value into an image, and outputs the image to the display device 905 and the storage device 904. At this time, since the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment uses the needle-shaped ultrasonic probe 901 of the first to fifth embodiments, it is compared with the signal intensity of the ultrasonic wave reflected from the living tissue. Thus, the amplitude of the reflected wave in the ultrasonic transducer is sufficiently small. Therefore, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment, the component of the reflected wave generated in the ultrasonic transducer can be removed only by the same well-known filtering processing as in the related art. As a result, a high-quality ultrasonic image with reduced artifacts can be captured. Therefore, the efficiency of the doctor's diagnosis can be improved.

【００７１】記憶手段９０４は、たとえば、磁気ディス
ク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置あるいは
磁気テープ装置等の周知の記憶手段であり、信号処理装
置９０３が計算した計算値を格納する。The storage unit 904 is a known storage unit such as a magnetic disk device, an optical disk device, a magneto-optical disk device, or a magnetic tape device, and stores a value calculated by the signal processing device 903.

【００７２】表示装置９０５は、周知の表示装置であ
り、信号処理装置９０３の出力に基づいて、該出力値を
表示する。The display device 905 is a well-known display device, and displays the output value based on the output of the signal processing device 903.

【００７３】次に、図９に基づいて、本実施の形態の超
音波診断装置の動作を説明する。Next, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【００７４】まず、図示しない操作卓からの検者の検査
開始指示が本実施の形態６の超音波撮像装置の撮像動作
の開始となる。ただし、このときには、針状超音波プロ
ーブは、図示しない被検体の生体組織中に刺し入れられ
ている。First, an examiner's examination start instruction from a console (not shown) starts the imaging operation of the ultrasonic imaging apparatus according to the sixth embodiment. However, at this time, the needle-shaped ultrasonic probe is inserted into the living tissue of the subject (not shown).

【００７５】検査開始指示に基づいて、図示しない制御
装置が送受波回路９０２に高周波信号を発生させること
によって、まず、超音波変換器から、たとえば、１５０
ＭＨｚの超音波を生体組織に対して送波させる。次に、
超音波変換器が受波した反射波を送受波回路９０２が増
幅した後、信号処理装置９０３に出力する。信号処理装
置９０３は、送受波回路９０２から入力された信号（高
周波信号）をデジタル信号に変換した後、該デジタル信
号を、たとえば、図示しないメモリに一時的に格納する
ことにより記録する。A control device (not shown) generates a high-frequency signal in the transmission / reception circuit 902 based on the test start instruction.
An ultrasonic wave of MHz is transmitted to the living tissue. next,
After the transmission / reception circuit 902 amplifies the reflected wave received by the ultrasonic converter, the amplified signal is output to the signal processing device 903. After converting the signal (high-frequency signal) input from the transmission / reception circuit 902 into a digital signal, the signal processing device 903 records the digital signal by temporarily storing it in, for example, a memory (not shown).

【００７６】次に、信号処理装置９０３が、たとえば、
送波を行ったときの高周波信号レベルと受波した高周波
信号の信号レベルとから、各測定位置での反射率を計算
し、その結果を表示装置９０５に出力し表示させる。Next, the signal processing device 903 is, for example,
The reflectance at each measurement position is calculated from the high-frequency signal level at the time of transmission and the signal level of the received high-frequency signal, and the result is output to the display device 905 for display.

【００７７】このとき、たとえば、信号処理装置９０３
は、記憶装置９０４に記憶している過去の症例の内か
ら、前述のパラメータに等しいあるいは近い値を有する
症例を検索し、可能性のある疾患の名称等を表示装置９
０５に出力し表示する。At this time, for example, the signal processing device 903
Searches the past cases stored in the storage device 904 for a case having a value equal to or close to the above-described parameter, and displays the name of a possible disease or the like on the display device 9.
Output to 05 and display.

【００７８】具体的には、たとえば、癌細胞は繊維化し
て正常細胞と比較して超音波の反射率が高くなることが
知られている。そこで、通常の症例から癌細胞と正常細
胞の超音波反射率の平均を求め、これを記憶装置９０５
に記憶させておく。Specifically, for example, it is known that cancer cells become fibrous and have a higher ultrasonic reflectance than normal cells. Therefore, the average of the ultrasonic reflectances of the cancer cells and the normal cells is obtained from the normal case, and this is stored in the storage device 905.
To be stored.

【００７９】検査に際しては、針状超音波探触子の超音
波変換器を正常細胞と関心部位の双方にまたがって走査
する。At the time of inspection, the ultrasonic transducer of the needle-shaped ultrasonic probe is scanned over both normal cells and the site of interest.

【００８０】信号処理装置９０３における信号処理時に
おいては、正常細胞部位と関心部位との反射率および各
部位での平均値とをそれぞれ計算し、この値を記憶装置
９０４に記憶する過去の症例ならびに正常細胞および癌
細胞の反射率の平均値と比較する。その結果、関心部位
が癌細胞である可能性を、たとえば、百分率で表示し、
医師の診断を容易ならしめることができるので、医師の
診断効率を向上することができる。At the time of signal processing in the signal processing device 903, the reflectance of the normal cell site and the reflectance of the site of interest and the average value at each site are calculated, and this value is stored in the storage device 904. Compare with the average value of the reflectance of normal cells and cancer cells. As a result, the possibility that the site of interest is a cancer cell is displayed, for example, as a percentage,
Since the doctor's diagnosis can be facilitated, the doctor's diagnosis efficiency can be improved.

【００８１】なお、本実施の形態においては、基材１の
音響レンズ２面と対向する側の面を、当該音響レンズ２
となる凹部の軸線と垂直とならないような構成、あるい
は、対向する面に超音波を吸収する吸収体を配置する構
成としたが、この２つの構成を組み合わせた構成として
もよく、組み合わせることによって基材１内に送波され
た超音波の影響をさらに低減した高画質の超音波画像を
撮像できることはいうまでもない。In the present embodiment, the surface of the substrate 1 opposite to the surface of the acoustic lens 2 is
Although the configuration is such that it is not perpendicular to the axis of the concave portion or the absorber that absorbs ultrasonic waves is disposed on the surface facing the concave portion, the configuration may be a combination of the two configurations, and the combination may be used. It goes without saying that a high-quality ultrasonic image in which the influence of the ultrasonic wave transmitted into the material 1 is further reduced can be captured.

【００８２】また、本発明は針状超音波プローブに限ら
ず、たとえば、血管内超音波プローブなどの径の細い超
音波プローブ全般に適用できることはいうまでもない。Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the needle-shaped ultrasonic probe but can be applied to all ultrasonic probes having a small diameter such as an intravascular ultrasonic probe.

【００８３】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。As described above, the invention made by the present inventor
Although specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the embodiments of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. .

【００８４】[0084]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【００８５】（１）超音波プローブの径を太くすること
なく高画質の超音波画像を撮像することができる。(1) A high-quality ultrasonic image can be captured without increasing the diameter of the ultrasonic probe.

【００８６】（２）超音波プローブの安全性を向上する
ことができる。(2) The safety of the ultrasonic probe can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施の形態１の針状超音波プローブの
概略構成を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 1 of the present invention.

【図２】本実施の形態１の超音波変換器部分の拡大図で
ある。FIG. 2 is an enlarged view of an ultrasonic transducer part according to the first embodiment.

【図３】本発明の実施の形態２の針状超音波プローブの
超音波変換部の概略構成を説明するための断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic converter of a needle-shaped ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の実施の形態３の針状超音波プローブの
超音波変換部の概略構成を説明するための断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic transducer of a needle-shaped ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.

【図５】本実施の形態４の針状超音波プローブの超音波
変換部の概略構成を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of an ultrasonic converter of a needle-shaped ultrasonic probe according to a fourth embodiment.

【図６】本発明の実施の形態５の針状超音波プローブの
概略構成を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a schematic configuration of a needle-shaped ultrasonic probe according to a fifth embodiment of the present invention.

【図７】本発明の実施の形態５の針状超音波プローブの
音響レンズ２の部分の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a part of an acoustic lens 2 of a needle-shaped ultrasonic probe according to Embodiment 5 of the present invention.

【図８】本発明の実施の形態５の針状超音波プローブに
おける超音波の除去作用を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an ultrasonic wave removing operation in a needle-shaped ultrasonic probe according to a fifth embodiment of the present invention.

【図９】本発明の実施の形態６の超音波診断装置の概略
構成を説明するためのブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.

【図１０】本発明による超音波変換手段における内部反
射の低減原理を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of reducing internal reflection in the ultrasonic wave conversion means according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…基材、２…音響レンズ、３…下部電極、４…圧電薄
膜、５…上部電極、６…第１の絶縁膜、９…第２の絶縁
膜、１０…針体、１１…針体、２０…生理食塩水、３０
…第１の信号線、３５…第２の信号線、４０，４５…絶
縁被覆、５０…供給管、９０１…針状超音波プローブ、
９０２…送受波回路、９０３…信号処理装置、９０４…
記憶装置、９０５…表示装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2, ... Acoustic lens, 3 ... Lower electrode, 4 ... Piezoelectric thin film, 5 ... Upper electrode, 6 ... 1st insulating film, 9 ... 2nd insulating film, 10 ... Needle, 11 ... Needle , 20 ... saline, 30
, A first signal line, 35, a second signal line, 40, 45, an insulating coating, 50, a supply pipe, 901, a needle-shaped ultrasonic probe,
902: transmitting / receiving circuit, 903: signal processing device, 904
Storage device, 905 ... Display device.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 先端が棒状または穿刺針状をなす直線状
もしくは屈曲可能な構造をなし、生体内に挿入または刺
入して側面に設けた超音波変換手段から超音波信号を周
囲の生体組織に送受波する針状超音波探触子において、 延在方向と垂直をなす軸に対して回転対象をなす曲面形
状に形成された凹面部と、該凹部に沿って形成された超
音波変換手段とを具備し、該超音波変換手段から超音波
を送受波することを特徴とする針状超音波探触子。1. A linear or bendable structure having a rod-like or puncture needle-shaped tip, and ultrasonic signals are inserted or inserted into a living body from an ultrasonic conversion means provided on a side surface of the living body tissue. A needle-shaped ultrasonic probe for transmitting and receiving waves to and from a probe, comprising: a concave portion formed in a curved surface shape to be rotated with respect to an axis perpendicular to the extending direction; and an ultrasonic converting means formed along the concave portion. And transmitting and receiving an ultrasonic wave from the ultrasonic conversion means. 【請求項２】 請求項１に記載の超音波探触子におい
て、 前記凹面部を有する基材部と、先端が棒状もしくは穿刺
針状をなす中空の外針部とからなり、前記中空部分に生
理食塩水を満たし、被検体への差入後に前記生理食塩水
に水圧をかけて前記基材部の近傍に当該生理食塩水を充
満させた後に超音波の送受を行うことを特徴とする超音
波探触子。2. The ultrasonic probe according to claim 1, comprising a base member having the concave surface portion and a hollow outer needle portion having a rod-like or puncture needle-like tip. Filling a physiological saline, applying a water pressure to the physiological saline after insertion into the subject, and filling the vicinity of the base with the physiological saline to transmit and receive ultrasonic waves, Sonic probe. 【請求項３】 請求項１もしくは２に記載の超音波探触
子において、 前記外針部の直径が５ｍｍ以下であることを特徴とする
超音波探触子。3. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the outer needle has a diameter of 5 mm or less. 【請求項４】 請求項２もしくは３に記載の超音波探触
子において、 前記基材部の内で前記凹面部が形成される面と対向する
側の面を、前記凹面部の軸線と直交する面を有しない形
状とすることを特徴とする超音波探触子。4. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a surface of the base member facing the surface on which the concave portion is formed is orthogonal to an axis of the concave portion. An ultrasonic probe having a shape having no surface to be formed. 【請求項５】 請求項２もしくは３に記載の超音波探触
子において、 前記基材部の内で前記凹面部が形成される面と対向する
側の面の形状を、前記凹面部と軸線を共有する円錐状と
することを特徴とする超音波探触子。5. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a shape of a surface of the base member facing the surface on which the concave portion is formed is set to the axis of the concave portion. An ultrasonic probe characterized by having a conical shape sharing the same shape. 【請求項６】 請求項２もしくは３に記載の超音波探触
子において、 前記基材部の内で前記凹面部が形成される面と対向する
側の面に、基材の材質と超音波の周波数とから決定され
る波長の１／２以上の差を有する凹凸を設けたことを特
徴とする超音波探触子。6. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a material of the base material and the ultrasonic wave are provided on a surface of the base material portion opposite to a surface on which the concave portion is formed. An ultrasonic probe provided with irregularities having a difference of １ ／ or more of the wavelength determined from the frequency of the ultrasonic probe. 【請求項７】 請求項２ないし６の内のいずれか１項に
記載の超音波探触子において、 前記基材部の内で前記凹面部が形成される面と対向する
側の面に、超音波を吸収するダンピング材を形成したこ
とを特徴とする超音波探触子。7. The ultrasonic probe according to any one of claims 2 to 6, wherein a surface of the base member facing a surface on which the concave portion is formed includes: An ultrasonic probe comprising a damping material that absorbs ultrasonic waves. 【請求項８】 請求項２ないし６の内のいずれか１項に
記載の超音波探触子において、 前記基材部の内で前記凹面部が形成される面と対向する
側の面に、前記基材部の音響インピーダンスと前記生理
食塩水の音響インピーダンスとの間の値の音響インピー
ダンスを有し、その厚さが送受波する超音波の中心周波
数の１／４もしくはその整数倍となる音響整合層膜を形
成したことを特徴とする超音波探触子。8. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a surface of the base member opposite to a surface on which the concave portion is formed includes: Acoustic impedance having an acoustic impedance of a value between the acoustic impedance of the base portion and the acoustic impedance of the physiological saline, and the thickness of which is ４ of the center frequency of the transmitted and received ultrasonic waves or an integral multiple thereof. An ultrasonic probe having a matching layer film formed thereon. 【請求項９】 請求項１ないし８の内のいずれか１項に
記載の超音波探触子において、 前記超音波変換手段は、圧電薄膜と、該圧電薄膜に駆動
電圧を供給し、また圧電薄膜の出力電圧を感知する電極
部と、該電極部を覆う絶縁体膜とを具備することを特徴
とする超音波探触子。9. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer includes a piezoelectric thin film, a driving voltage supplied to the piezoelectric thin film, and a piezoelectric thin film. An ultrasonic probe comprising: an electrode portion for sensing an output voltage of a thin film; and an insulating film covering the electrode portion. 【請求項１０】 請求項９に記載の超音波探触子におい
て、 前記絶縁体膜は、前記圧電薄膜の音響インピーダンスと
前記生理食塩水の音響インピーダンスとの間の値の音響
インピーダンスを有し、その厚さが送受波する超音波の
中心周波数の１／４もしくはその整数倍であることを特
徴とする超音波探触子。10. The ultrasonic probe according to claim 9, wherein the insulator film has an acoustic impedance having a value between the acoustic impedance of the piezoelectric thin film and the physiological saline. An ultrasonic probe having a thickness equal to 1/4 of a center frequency of an ultrasonic wave to be transmitted / received or an integral multiple thereof. 【請求項１１】 請求項１に記載の超音波探触子におい
て、 前記凹面部を当該超音波探触子の構成部材の側面部分に
設けたことを特徴とする超音波探触子。11. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the concave portion is provided on a side surface of a component of the ultrasonic probe. 【請求項１２】 超音波を送受波する超音波変換手段を
有する超音波探触子と、受波した超音波から超音波像を
構成する信号処理手段と、該超音波像を表示する表示手
段とを有する超音波診断装置において、 請求項１ないし１１の内のいずれか１項に記載の超音波
探触子を用いることを特徴とする超音波診断装置。12. An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer for transmitting and receiving an ultrasonic wave, a signal processing means for forming an ultrasonic image from the received ultrasonic waves, and a display means for displaying the ultrasonic image. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: the ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 11;
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